В цеху литников и пресс-форм московского завода LitoBam утренний шум термопластавтоматов (машин для литья под давлением пластмасс) сменяется привычной внимательной тишиной: каждая деталь проходит сквозь сотни параметров, каждый цикл — маленький экзамен. За двадцать лет работы оператором я научился видеть не только видимые дефекты, но и предчувствовать их причины по изменению звуков, по холодному оттенку металла на поверхности формы, по едва различимым вибрациям винтового нагнетателя. В этой статье я подробно расскажу о мало оценённом, но критически важном явлении — линиях сварки (weld lines) — и о том, как системно управлять ими, чтобы получать прочные, эстетичные и экономичные изделия.
Почему именно линии сварки заслуживают отдельного внимания
Линии сварки — это зоны, где два потока расплава пластика встречаются и, при недостаточно благоприятных условиях, не сшиваются полностью. Внешне это может выглядеть как визуальная полоска, изменение блеска или небольшая утолщённая граница на поверхности. Однако с функциональной точки зрения это часто слабое место: там снижается прочность при разрыве, может нарушаться герметичность и ускоряться износ. В промышленном производстве именно такие, на первый взгляд мелкие, дефекты становятся причиной возвратов, переделок и дорогостоящих доработок пресс-форм. Поэтому управление линиями сварки — это не только косметика, а прямой вклад в надёжность продукта и экономичность производства.
Как образуются линии сварки: основные механизмы
При литье под давлением расплав вводится через литниковую систему в полость формы. Если в полости несколько потоков встретятся (например, при наличии нескольких впускных каналов или когда поток обтекает выступ), между ними возникает линия стыка. Ключевые причины, усиливающие проблему:
— Низкая температура расплава (melt temperature) — расплав слишком вязкий, и молекулы не успевают диффундировать друг в друга при встрече потоков. (Температура расплава — температура пластика в момент впрыска.)
— Низкая температура формы (mold temperature) — стенки остывают расплав, образуя тонкую «шкалу» застывшего материала около поверхности, мешающую срастанию. (Температура формы — температура поверхности пресс-формы, контактирующей с расплавом.)
— Неправильная геометрия каналов и ворот (gates) — поток разветвляется и встречается с разными скоростями или под нецентральными углами.
— Недостаточный перепрессовочный этап (packing/holding) — отсутствие давления в фазе удержания не компенсирует усадку и не обеспечивает плотное соединение молекул.
— Материал с низкой способностью к «сцеплению» — материалы различаются по молекулярной структуре: аморфные и полукристаллические пластики ведут себя по-разному при стыке потоков. (Аморфные — без кристаллической структуры, например ABS; полукристаллические — сформируют кристаллы при охлаждении, например полиэтилен.)
Практические следствия линий сварки
Последствия зависят от применения изделия. Для декоративных деталей линии сварки портят внешний вид — это важно для фасовки, внешних крышек и панелей. Для функциональных деталей они представляют риск:
— Снижение прочности в зоненатяжении, что особенно критично для режущих, уплотнительных или монтажных поверхностей.
— Проблемы с герметичностью у корпусов и ёмкостей.
— Повышенный износ и риск усталостного разрушения при многократных циклах нагрузки.
Контроль на стадии проектирования формы
Профилактика всегда эффективнее ремонта. На этапе проектирования формы уделите внимание следующим аспектам:
— Расположение ворот (gates). Старайтесь минимизировать ситуации, где потоки встречаются фронтально. Используйте центровые ворота или настройте последовательное заполнение полости. При необходимости применяйте один крупный ворота вместо нескольких мелких.
— Тип ворот. Наличие клапанного (valve) воротa позволяет контролировать момент закрытия потока, что уменьшает образование линий. (Клапанный ворота — устройство с подвижным стержнем
