To była ciężka noc – kilka “przekładek”, pęknięta wkładka i wyciek chłodziwa, a do tego w tle ciągła walka z zawieszającym się w leju przemiałem. Była już 9 rano. Kolega pakował narzędzia do wózka, ja zamiatałem resztki sorbentu z podłogi, gdy szybkim krokiem podszedł do nas dyrektor zakładu.
“Mam nadzieję, że ustawiacie tę linię łączenia. Tego tutaj nie może być to jest <<motyla noga>> automotive! Klient tego nie akceptuje. Nie obchodzi mnie co zrobicie, ale macie się tego pozbyć!” Powiedział bez zająknięcia, jakby ćwiczył to zdanie w myślach przez całą drogę z biura. Następnie wręczył koledze wypraskę z rzeczoną linią łączenia.
Nasza nocka się jeszcze nie skończyła. Już szukałem w kieszeniach drobnych na pierdziesiątą kawę z automatu, gdy mój współtowarzysz niedoli od razu przystąpił do akcji. Przestawił maszynę w półautomat. Wypraska spadła. Otworzył osłonę i młotkiem, którego nie zdążył zapakować do wózka ściął hartowany rdzeń w gnieździe. Następnie przekazał wolną od wady świeżo wtryśniętą sztukę na ręce dyrektora.
Nasz pryncypał już rozmawiał z kimś innym. Nie zorientował się co się dokładnie stało. Detal najwyraźniej mu się podobał. Chyba nawet “dał lajka”, ale tego dokładnie nie widziałem. Wbiegałem już po schodach do szatni, gubiąc drobniaki na niedoszłą kawkę. 😉
O Czym Mowa?
Linie łączenia powstają, gdy czoła płynącego stopionego tworzywa zbiegają się i łączą w gnieździe formy. Dwa łączące się fronty stopionego materiału szybko się ochładzają i słabo ze sobą wiążą, gdyż zatrzymują w środku gaz i zanieczyszczenia. Może to powodować osłabienie części i stać się przyczyną pękania wypraski pod obciążeniem statycznym lub dynamicznym. W kraju nad Wisłą nazywane też są liniami spawania, zgrzewami, a nawet szwami.
To by było tyle z teorii, która jak widzisz na niewiele się przydaje przy panelu wtryskarki. Młotek okazuje się wtedy być lepszy. 😉
Jak Bardzo Źle Może Być?
Pomijając kwestie estetyczne, linie łączenia przede wszystkim powodują lokalnie osłabienie części. Zmniejszenie wytrzymałości wypraski w obszarze linii łączenia wynika z:
- braku splątania makrocząteczek pomiędzy łączącymi się obszarami,
- zamkniętego powietrza i innych wtrąceń pomiędzy łączącymi się strugami,
- zaburzenia orientacji włókien w miejscu łączenia (dla tworzyw z GF),
- efektu karbu wynikającego z samej “linii”, czyli wady powierzchniowej.
Jak istotne to osłabienie będzie wynika oczywiście z wielu składowych. Poniżej przykład dla wypraski z PA6.6 GF33. 1 to pomiar wzdłuż kierunku orientacji włókien, 2 – w poprzek, 3 – w miejscu linii łączenia.
| Nr próbki | Moduł Younga [MPa] | Wytrzymałość na rozciąganie [MPa] | Wydłużenie przy zerwaniu [%] |
| 1 | 7260 | 122,6 | 3,98 |
| 2 | 3960 | 81,5 | 5,05 |
| 3 | 3600 | 62,8 | 3,00 |
Jak Zrobić By Było Dobrze?
Unikać
Przede wszystkim unikać linii łączenia – czyli jednak młotek, ale taki o nazwie Moldex3D ?
Szukaj na etapie symulacji wtryskiwania takiego umiejscowienia przewężek, które gwarantuje najmniejsza liczbę linii łączenia, albo ich brak. Można zrobić z tego zadanie optymalizacyjne, czyli pozwolić programowi samemu szukać takich miejsc.
Można też rozważyć wykonanie otworu już po wtrysku. Wiem, wiem – jest to dodatkowa operacja technologiczna, ale teraz roboty ucinają przewężkę, szlifują ślad po niej, montują wypraski ze sobą i układają w pudełku. Czas na wywiercenie otworka też pewnie by się znalazł.
Przesuwać
Jeśli już musimy mieć linie łączenia, albo bardzo chcemy bo pasują do naszej stylówy, to przesuńmy ją w miejsce, gdzie nie będzie za mocno obciążana. Proponuję użyć tego samego “młotka” co wcześniej. Dodawać żebra rozpływowe, rowki hamujące przepływ, przelewy i zagonić drania w kozi róg (w wypraskach typu ramka klient zawsze życzy sobie mieć linię łączenia w rogu), na przykład tak:
Przewidywać i liczyć
A co jak mamy linię łączenia? Musimy ją mieć tam gdzie jest i nie jest to jakoś specjalnie odciążone miejsce. Wtedy niczym Bóg Piorunów chwytamy nasz magiczny młotek i sprawdzamy dokładnie jaką i gdzie mamy tę linię (zagęszczamy lokalnie siatkę, zmieniamy parametry solvera), a następnie eksportujemy wynik do oprogramowania typu Digimat i liczymy wytrzymałość wypraski z uwzględnieniem linii łączenia.
Proste, prawda? Wystarczy tylko mieć ten “młotek”. 😉
Linie Łączenia w Moldex3D
Możemy też ocenić “krytyczność” naszej linii łączenia zanim ją wyślemy do Digimata. W Moldex3D mamy do dyspozycji 3 wielkości opisujące linie łączenia:
- temperaturę łączenia się strug,
- kąt pod jakim się strugi łączą,
- i po prostu gdzie to połączenie jest i jaką ma długość.
Jeśli nasze tworzywo ma co najmniej 30% włókna szklanego to… nie zaglądamy do żadnej z nich. Tutaj kluczowe znaczenie ma orientacja włókien i właśnie ten wynik powinniśmy sprawdzić.
Ogólnie tworzywa napełnione mają zdecydowanie bardziej “przechlapane” z liniami łączenia niż te bez wypełniaczy. Na przykład, PP napełniony w 20% talkiem może mieć już o 50% niższą wytrzymałość na rozciąganie w miejscu linii łączenia niż to samo tworzywo bez talku.
Jeśli tworzywa napełnione to “nie nasza bajka”, to w pierwszej kolejności powinniśmy się udać do temperatury linii łączenia. Tam, gdy zobaczymy wartości poniżej zalecanego przed producenta materiału okna przetwórstwa, to mamy problem (patrz obrazek tytułowy do wpisu 😉 ). Naukowcy z obszaru EWG wykazali, że przy spadku temperatury linii łączenia o 10°C poniżej zalecanej minimalnej temperatury tworzywa, spadek wytrzymałości na rozciąganie w miejscu łączenia strug spada nawet do 50% wartości pierwotnej.
Kąt łączenia strug ma marginalne znaczenie jeśli chodzi o wytrzymałość linii łączenia, ale szczególnie dla tworzyw nienapełnionych decyduje o jej widoczności. Linię łączenia powstałą przez strugi łączące się pod kątem większym niż 135° uważa się za niewidoczną. Znam jednak przypadki, gdy widać było na wyprasce te z kątem 145°.
Zamiast Podsumowania
W niektórych wypraskach linie łączenia są pewne jak śmierć i podatki. Jeśli nie możemy ich przesunąć w obszar “I don’t care”, to trzeba je skrupulatnie przemaglować w Moldex3D i Digimat. Wtedy dopiero wiemy jak bardzo nam przeszkadzają i czy na tyle bardzo, żeby zmienić konstrukcję wypraski lub formy. Opcją numer dwa jest zdecydowane, silne, ale jednocześnie precyzyjne uderzenie młotka w rdzeń.
