關于作者： 鐘元，2011年出版書籍《面向制造和裝配的産品設計指南》（DFMA）。 2019年11月即将出版《面向成本的産品設計：降本設計之道》（DFC）。 如果覺得文章不錯，請關注“降本設計”頭條号，獲取更多原創産品設計知識。

不少産品設計工程師在塑膠件設計完成之後，就把3D圖、2D圖丢給模具供應商開模，認為自己的工作已經完成，萬事大吉，後續的事情就是他們的事情，與自己無關。這是一種完全缺乏DFMA的态度。

後續的事情不但與産品設計工程師有關，而且還關系重大。熔接痕問題的解決是一個團隊工作，單獨靠某一職能部門的工程師是無法解決的。如果産品設計工程師不參與不協同後續的模具設計等工作，那麼模具工程師完全不知道哪裡是受載荷部位、哪裡是重要外觀面，自然就無法合理的設計澆口的位置、數量和大小等。

1.1 合理設置澆口位置

縮短澆口與熔接區域的距離，避免流程過長導緻的前鋒料流溫降過多，如下圖所示改變澆口位置，熔接強度将得到顯著提高。

▲帶孔洞的零件

▲調整澆口位置、提高熔接痕強度

另外，要避免小澆口正對着一個大型腔，防止熔體在較高的剪切速率産生噴射流動或蠕動，防止熔料充射到型腔對面産生向回折疊堆積，冷卻後形成無規則的波紋狀熔接痕。

1.2 合理設計澆口數量

對尺寸較大的塑膠件，适當增加澆口數比少澆口的熔體充模流程與時間大大縮短，流動中的熔體溫度與壓力損失減少，從而有利于料流前鋒面熔體的相互熔合，提高熔接痕強度，減輕熔接痕的外觀明顯程度。

如果各澆口進入型腔的熔體速度不一緻，易使交彙處産生熔接痕，對此，應采用分流少的澆口形式，合理選擇澆口位置，如有可能，應盡量選用一點式澆口。

1.3 避免澆口尺寸過小

增大流道或澆口截面積，可提高熔體充模時的體積流率，縮短充模時間，減少熔體溫度與壓力損失，有利于料流彙合處的熔體分子相互擴散與纏結，減小熔接痕。通常取澆口截面積為上級流道截面積的0.03～0.09倍，澆口長度為0.5～2mm。澆口具體尺寸一般根據經驗确定，取其下限值，然後在試模時再逐步糾正。

如果澆口數量太多，或澆口截面積過小，使得熔體在進入型腔後分成多股，且流速又不相同，很易産生熔接痕，對此，應盡量減少澆口數，并增大澆口截面積。

1.4 熔接痕區域增加排氣

在熔接痕區域增加排氣，可增加熔接痕的強度。避免因模具排氣不良，模腔壓力過大，料流不暢，導緻分支料流動過程中物理特性改變。研究表明，PS塑料充分排氣時的熔接痕強度可以比無排氣時提高1倍。

1.5 添加冷料井

在熔接痕出現的部位增設冷料穴也是消除熔接痕的有效方法。

▲兩個澆口（無冷料井）、短射，證明熔接痕在中間位置

▲兩個澆口（有冷料井）、短射，證明熔接痕移動到冷料井上

▲兩個澆口（有冷料井）、正常注塑，塑膠件上無熔接痕，産品強度和外觀大幅度提高

如果模具中冷料不夠大或位置不正确，使冷料進入型腔而産生熔接痕，對此，應對冷料井的位置和大小重新進行考慮。若熔接痕處夾有氣泡，需要在對應的分型面增設排氣孔。

當然，冷料井需要通過二次工序去除，帶來塑膠件成本的增加，這是需要考慮的。

1.6 合理的冷卻系統

模溫越低越不易于熔體的充分熔合。模具設計時，若冷卻水道距熔體彙合處太近，則接縫處的熔體因溫度降低，黏度升高而無法充分熔合，必産生明顯的熔接痕。

冷卻設計不當，還會造成模具溫度分布相差過大，緻使熔體充模時型腔不同部位因溫差導緻填充速度不同，從而引起熔接痕。

模具表面太冷，應适當提高模具溫度或有目的地提高熔接縫處的局部溫度，限制冷卻液速度。

1.7 适當提高模具型腔、型芯的表面粗糙度。

型腔、型芯的表面粗糙度也影響熔體充模流動速度。表面粗糙度值過大，流速減慢，模壁冷凝層加厚，料流截面減小，流動阻力進一步增大，溫降擴大，分支料流的熔接強度受損。另外模具制作時,若型腔表面粗糙度不一緻，則會因熔體充模速度不同而導緻熔接痕的生成。

1.8 其它

1）RHCM可消除熔接痕。RHCM（Rapid Heat Cycle Moulding）稱為冷熱成型、高低溫注塑、急冷急熱注塑、熱變溫注塑、高光免噴塗技術等，目前行業中使用效果最好最經濟的方法是采用高溫過熱水加熱 水冷卻，該技術是透過運用180℃過熱水将模具表面快速升溫，令成型模腔表面溫度達到樹脂塑料的玻璃轉移溫度（Tg – Glass Transition Temperature）以上，然後開始進行射出成型，當完成模腔填充過程後，立即利用水（經處理）作為冷卻媒體使模具表面溫度急速下降，從而改變塑料産品表面特性。

▲RHCM可消除熔接痕

2）采用時序控制閥澆口來調整熔接痕。

3）真空排氣。

合理的注塑成型工藝參數，有助于減小熔接痕。 在諸多工藝參數中，溫度、壓力與流動速度對熔接痕的影響最明顯。成型過程中的熔體溫度與模具溫度越高，充模速度越快，熔體流動時的溫度降低越少。當前鋒面上的熔體溫度近似于鋒面内側的溫度時，熔接痕便可基本消除，外觀幾乎看不出有熔接痕存在。同時，适當增大注射壓力有助于克服熔體流動阻力，提高料流前端的熔接壓力,促進相互熔合，提高熔接痕強度。

2.1 提高溶體溫度和模具溫度

合理提高熔體溫度與模具溫度，有助于提高熔接強度。當然，這會增加冷卻時間，造成注塑成型周期的加長，生産效率降低，塑膠件加工成本增加，這是注塑供應商所不願意看到的。

由于熔體黏度和高分子鍊段的熱運動強烈地依賴于溫度，升高溫度能降低熔體黏度，加快鍊段熱運動能加速材料的松弛過程，使熔體進入型腔後仍具有較高溫度和較強活動能力，還可減小熔體與型腔壁接觸時形成的凝結層厚度；增大熔體流動通道截面積有利于熔體料流前鋒充分熔合，分子鍊能充分擴散和相互纏結，提高熔接痕區域的強度。

提高模具溫度可使熔體進入型腔後的冷卻速率變慢，使熔體分子保持較強活動能力的時間較長，可減小熔體與型腔壁接觸時形成的凝結層厚度。熔體緩慢冷卻又使熔接痕處于取向應力狀态下的分子鍊有較長的時間松弛，對塑膠件總體強度和熔接痕強度有利。

▲提高模溫是最有效解決熔接痕的方案

2.2 提高注塑壓力和保壓壓力

提高注塑壓力有助于克服流道阻力，把壓力傳遞到波前鋒，使熔體在熔接痕處以高壓熔合，增加熔接痕處的密度，并且令分子鍊沿壓力方向伸展，使熔接痕強度提高。另外，實驗證明，熔接痕距離澆口越近，熔接痕強度越高。這是因為近澆口處壓力高，遠澆口處壓力低。提高保壓壓力有助于增加熔接痕處的密度，使熔接痕強度得到提高。

增加保壓壓力，給分子鍊的運動提供了更多的動能，能夠促進兩股熔體的相互結合，提升熔接痕強度，但是同樣也提高了對模具性能的要求，而且容易形成溢料、飛邊等其他缺陷。

2.3 提高注塑速度或縮短注射時間

提高注射速度或縮短充模時間，使兩股熔體在還具有較高的溫度和活性時就能夠相遇，因而熔接痕強度比較高。同樣，這也對模具的要求提高，而且使産生氣泡和亮斑等缺陷的幾率增大。

提高注射速度或縮短了充模時間，将減少熔體波前鋒彙合前的流動時間，減少熱耗散，并加強剪切生熱，使粘度下降，增加流動性，并且熔體溫度回升，從而提高了熔接痕強度。

對于低熔體質量流動速率的剪切敏感性聚合物來說，提高注射速度或縮短充填時間，可降低粘度，使分子鍊在熔接痕區進一步松弛。熔接痕強度對充填時間非常敏感，會随着充填時間的縮短而增強。

▲無圖可配，配一張風景

2.4 熱處理

對于有些塑膠件，可在成型後進行适當的熱處理，以消除成型過程中的殘餘應力，也有利于改善熔接痕的外觀質量與強度。

由于熔接痕處往往存在應力集中，所以熱處理可以為塑膠件中處于成型應力狀态下的分子鍊提供松弛條件，能消除或大大減小在成型過程中形成的内應力，有助于改善塑膠件的外觀和力學性能。

當然，熱處理屬于二次工序，這會增加塑膠件成本，應當做為最不得已的選擇。

注塑設備的改進包括：

• 如果注塑機的塑化能力不夠，塑料不能充分塑化，導緻在充模時産生熔接痕，對此，應核查注塑機的塑化能力。
• 如果噴嘴孔直徑過小，使得充模速度較慢，也容易産生熔接痕，對此，應換用大直徑的噴嘴。
• 如果注塑機的噸位過小，料筒中的壓力損失太大，易導緻不同程度的熔接不良，對此，應換噸位較大的注塑機。
• 熱電偶、溫控儀或加熱系統失調造成溫控失靈。
• 螺杆轉速和停止動作不穩定，檢查液壓系統。
• 降低合模力，以利排氣。
• 适當增加背壓力及調整螺杆轉速以獲得更高均勻的熔膠溫度；提高螺杆轉速，使塑料黏度下降；增加背壓壓力，使塑料密度提高。

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