Characteristics of injection molded parts with the areas of weld lines

• Autorzy: Bociąga Elżbieta , Skoneczny Władysław

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2020.5.1

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka wyprasek wtryskowych z obszarami łączenia strumieni tworzywa

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The weld lines in injection molded parts arise as a result of the collision of two fronts of the flowing material, which fills the mold cavity and are sometimes unavoidable. They decrease the mechanical properties and surface state of the moldings, due to insufficient connection of the fronts of melted polymer streams. The paper discusses the reasons for the occurrence of weld lines in molded parts, which have been divided into ones related to the design of the injection molded part, properties of the injected material, injection mold construction and injection parameters. The design of the molded parts should ensure even, smooth flow of the material in the cavity, but in the case of parts with many injection points, holes, varied wall thickness, complicated and irregular structure the weld lines can not be avoided. The type of material processed significantly influences the strength of the weld line area. Too high viscosity of the material, fillers and large particles of the coloring agent highly oriented in the weld line area, are the factors lowering properties of the molded part. Considering the design of the injection mold, the most important aspects in forming proper parts with weld lines are correct venting of the mold, small differences in the material temperature in all cavity areas, correctly selected injection points, avoiding jet filling of the cavity. The quality of such parts can be improved by changing the injection conditions, mainly by increasing the mold and melt temperature, also increasing the holding pressure and the injection speed. The possibilities of preventing the weld lines creation or reducing the negative effects of their occurrence have been presented, e.g. by changing the design and location of gates in injection molds, changing processing conditions or using unconventional methods of injection molding, like cascade cavity filling, push-pull and multiple live-feed injection molding, vibration process. Further examinations in the range of cyclic heating/cooling of the injection mold are suggested as the most promising regarding the quality of parts in the area of weld line, their strength and surface state.

PL

Obszary łączenia strumieni tworzywa w wypraskach wtryskowych powstają w wyniku zderzenia się ze sobą dwóch frontów przepływającego tworzywa, wypełniającego gniazdo formujące, i są niekiedy zjawiskiem nieuniknionym. Z powodu niedostatecznego połączenia ze sobą frontów strumieni uplastycznionego tworzywa pogarszają się właściwości mechaniczne oraz stan powierzchni wyprasek. Omówiono przyczyny występowania obszarów łączenia strumieni tworzywa w wypraskach związane z: budową wypraski, właściwościami wtryskiwanego tworzywa, konstrukcją formy wtryskowej oraz warunkami wtryskiwania. Budowa wyprasek powinna zapewniać równomierny przepływ materiału w gnieździe formującym, jednak w wypadku wyprasek z wieloma punktami wtrysku, otworami, zróżnicowaną grubością ścianek, skomplikowanym kształtem nie można uniknąć powstawania linii łączenia strumieni tworzywa. Rodzaj przetwarzanego materiału ma istotny wpływ na wytrzymałość obszaru łączenia strumieni tworzywa. Zbyt duża lepkość tworzywa, obecność napełniaczy i dużych cząstek środka barwiącego silnie zorientowanych w obszarze linii łączenia są czynnikami pogarszającymi właściwości formowanych wyprasek. Do najważniejszych czynników, uwzględnianych podczas projektowania formy wtryskowej, decydujących o wytwarzaniu poprawnych wyprasek z liniami łączenia strumieni tworzywa zalicza się: prawidłowe odpowietrzanie formy, niewielkie różnice w temperaturze materiału we wszystkich obszarach gniazda formującego, odpowiednio dobrane punkty wtrysku oraz unikanie strumieniowego wypełniania gniazda. Jakość takich wyprasek można także poprawić w wyniku zmiany warunków wtryskiwania, głównie zwiększenia temperatury formy i tworzywa wtryskiwanego, a także zwiększenia ciśnienia docisku i prędkości wtrysku. Przedstawiono możliwości zapobiegania powstawaniu obszarów łączenia strumieni tworzywa lub ograniczania negatywnych skutków ich występowania, np. w wyniku zmiany budowy i usytuowania przewężek w formach wtryskowych, zmiany warunków przetwarzania lub zastosowania niekonwencjonalnych metod wtryskiwania, takich jak: wtryskiwanie kaskadowe, pulsacyjne liniowe i rozdzielcze lub wibracyjne. Dalsze badania w zakresie wtryskiwania z cyklicznym nagrzewaniem/ochładzaniem formy wtryskowej są sugerowane jako najbardziej obiecujące pod względem otrzymywania dobrych jakościowo wyprasek w obszarze łączenia strumieni tworzywa, o dużej wytrzymałości i dobrym stanie powierzchni.

Słowa kluczowe

EN

injection molding; molded parts; weld lines; meld lines

PL

wtryskiwanie; wypraski wtryskowe; obszary łączenia strumieni tworzywa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 65, nr 5
• Strony: 337--345
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Bociąga Elżbieta

• University of Silesia in Katowice, Faculty of Sciences and Technology, Institute of Materials Engineering, Żytnia 12, 41-200 Sosnowiec, Poland

autor

Skoneczny Władysław

• University of Silesia in Katowice, Faculty of Sciences and Technology, Institute of Materials Engineering, Żytnia 12, 41-200 Sosnowiec, Poland

Bibliografia

• [1] Kovács J.G., Sikló B.: Polymer Testing 2010, 29, 910. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2010.06.003
• [2] Erhard G.: “Designing with Plastics”, Hanser Gardner Publications, Munich 2006.
• [3] Gordon Jr. M.J.: “Total Quality Process Control for Injection Molding”, John Wiley & Sons, Inc., New Jersey 2010.
• [4] Miron M.C., Major Z., Adachi T.: “Fracture Behavior of Weld Lines in Injection Molded Components Loaded under Real Operating Conditions”, 20th European Conference on Fracture (ECF20), Procedia Materials Science 2014, 3, 2048. http://dx.doi.org/10.1016/j.mspro.2014.06.330
• [5] Beaumont J.P., Nagel R., Sherman R.: “Successful Injection Molding, Process, Design, and Simulation”, Hanser Publishers, Munich 2002.
• [6] Bociąga E., Szymański D.: Przetwórstwo Tworzyw 2013, 3, 150.
• [7] Son Y., Ahn K.H., Char K.: Polymer Engineering and Science 2001, 41, 554. http://dx.doi.org/10.1002/pen.10752
• [8] Geyera A., Bonten C.: “Enhancing the Weld Line Strength of Injection Molded Components”, AIP Conference Proceedings 2055, 070023, 2019. https://doi.org/10.1063/1.5084867
• [9] Malloy R.A.: “Plastic Part Design for Injection Molding”, Carl Hanser Verlag, Munich 2011.
• [10] Bociąga E., Jaruga T.: Polimery 2009, 54, 654. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2009.654
• [11] Bociąga E., Jaruga T.: Archives of Materials Science and Engineering 2007, 28, 165.
• [12] Injection Molding Defect: Molding Weld and Meld Line. http://www.viewmold.com/sources/injection_molding_defects/Molding_weld_and_meld_line.html (accessedSept. 28, 2019).
• [13] „Wady wyprasek. Środki zaradcze cz. 2.”, TS Raport 2015, 75, 2.
• [14] BTI and Moldex3D Provide The Most Advanced Solutions For Runner Design. http://www.moldex3d.com/en/blog/customer_success/bti-2/ (accessed Sept. 28, 2019).
• [15] Weld LinesiIn Injection Molded Parts. https://www.plastopialtd.com/weld-lines/ (accessed May 14, 2018).
• [16] Bozzelli J.: “What to Do about Weak Weld Lines”. https://www.ptonline.com/articles/what-to-doabout-weak-weld-lines (accessed Sept. 28, 2019).
• [17] Weld Line Occurrence in Plastic Injection Molded Parts. https://www.steinwall.com/wp-content/uploads/2016/05/Weld-Lines.pdf (accessed Sept. 28, 2019).
• [18] Bociąga E.: „Procesy determinujące przepływ tworzywa w formie wtryskowej i jego efektywność”, Politechnika Częstochowska, Częstochowa 2001, pp. 28, 67, 105.
• [19] Coping with Weak Weld Lines. https://www.ptonline.com/columns/coping-withweak-weld-lines (accessed Sept. 28, 2019).
• [20] Bociąga E., Kaptacz S., Duda P., Rudawska A.: Polymer Engineering and Science 2019, 59, 1710. http://dx.doi.org/10.1002/PEN.25170
• [21] Osswald T.A., Turng L.S., Gramann P.J.: “Injection Molding Handbook”, Hanser Publishers, Munich 2001.
• [22] Tosello G., Gava A., Hansen H.N. et al.: Wear 2009, 266, 534. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2008.04.077
• [23] Onken J., Hopmann C.: International Polymer Science and Technology 2016, 43, T-1.
• [24] How to Avoid Jetting when Injection Molding. http://www.anole-hot-runner.com/how-to-avoid--jetting-when-injection-molding_484.htm (accessed Sept. 28, 2019).
• [25] Bociąga E.: „Specjalne metody wtryskiwania tworzyw polimerowych”, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2008, p. 139.
• [26] Berz S., Carvani M.: Kunststoffe International 2016, 01–02, 36.
• [27] Bociąga E.: „Nowoczesne materiały polimerowe i ich przetwórstwo. Część 1” (Ed. Klepka T.), Politechnika Lubelska, Lublin 2014, p. 89.
• [28] Nasir S.M., Ismail K.A., Shayfull Z., Shuaib N.A.: International Review of Mechanical Engineering 2013, 7, 977.
• [29] Yan Z., Shen K.Z., Zhang J.: Journal of Applied Polymer Science 2004, 91, 1514. http://dx.doi.org/10.1002/app.13333
• [30] Chen S.Ch., Jong W.R., Chang J.A.: Journal of Applied Polymer Science 2006, 101, 1174. http://dx.doi.org/10.1002/app.24070
• [31] Park K., Sohn D-H., Cho K-H.: Journal of Mechanical Science and Technology 2010, 24, 149. http://dx.doi.org/10.1007/s12206-009-1127-4
• [32] Zawilski R., Szostak M.: Przetwórstwo Tworzyw 2013, 3, 292.
• [33] Mrozek K., Chen S.Ch.: Journal of Applied Polymer Science 2017, 134, 44992. http://dx.doi.org/10.1002/app.44992
• [34] Mrozek K.: International Journal of Simulation Modelling 2018, 17, 220. http://dx.doi.org/10.2507/IJSIMM17(2)415

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).