The most troublesome problem of injection molding

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Presentation Description

Weld line, the most common of many defects in injection moulding products. Except for a few very simple injection molded parts, they occur on most injection molded parts (typically in the form of a line or V-groove), especially large complex items that require use of multi-gate molds and inserts. Weld line not only affects appearance quality of plastic parts, but also affects mechanical properties of plastic parts to varying degrees, such as impact strength, tensile strength, elongation at break, etc. In addition, welding marks also have a serious impact on the design of product and life of plastic parts, and therefore it should be avoided or improved as much as possible. Main reason for weld line is that molten plastic encounters in the cavity when insert, hole, flow rate is inconsistent, or area where filling flow is interrupted, confluence of multiple melts occurs; when gate injection is filled, materials cannot be completely blended.

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slide 1:

T h e m o s t t r o u b l e s o m e p r o b l e m o f i n j e c t i o n m o l d i n g - W e l d L i n e d e f e c t a n a l y s i s a n d t r o u b l e s h o o t i n g  W h a t i s w e l d l i n e W e l d l i n e t h e m o s t c o m m o n o f m a n y d e f e c t s i n i n j e c t i o n m o u l d i n g p r o d u c t s . E x c e p t f o r a f e w v e r y s i m p l e i n j e c t i o n m o l d e d p a r t s t h e y o c c u r o n m o s t i n j e c t i o n m o l d e d p a r t s t y p i c a l l y i n t h e f o r m o f a l i n e o r V - g r o o v e e s p e c i a l l y l a r g e c o m p l e x i t e m s t h a t r e q u i r e u s e o f m u l t i - g a t e m o l d s a n d i n s e r t s . W e l d l i n e n o t o n l y a f f e c t s a p p e a r a n c e q u a l i t y o f p l a s t i c p a r t s b u t a l s o a f f e c t s m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f p l a s t i c p a r t s t o v a r y i n g d e g r e e s s u c h a s i m p a c t s t r e n g t h t e n s i l e s t r e n g t h e l o n g a t i o n a t b r e a k e t c . I n a d d i t i o n w e l d i n g m a r k s a l s o h a v e a s e r i o u s i m p a c t o n t h e d e s i g n o f p r o d u c t a n d l i f e o f p l a s t i c p a r t s a n d t h e r e f o r e i t s h o u l d b e a v o i d e d o r i m p r o v e d a s m u c h a s p o s s i b l e . M a i n r e a s o n f o r w e l d l i n e i s t h a t m o l t e n p l a s t i c e n c o u n t e r s i n t h e c a v i t y w h e n i n s e r t h o l e f l o w r a t e i s i n c o n s i s t e n t o r a r e a w h e r e f i l l i n g f l o w i s i n t e r r u p t e d c o n f l u e n c e o f m u l t i p l e m e l t s o c c u r s w h e n g a t e i n j e c t i o n i s f i l l e d m a t e r i a l s c a n n o t b e c o m p l e t e l y b l e n d e d .  C a u s e s a n d s o l u t i o n s f o r w e l d l i n e  T e m p e r a t u r e i s t o o l o w S p l i t t i n g a n d c o n v e r g i n g p e r f o r m a n c e o f l o w - t e m p e r a t u r e m e l t i s p o o r a n d i t i s e a s y t o f o r m w e l d l i n e s . I f i n n e r a n d o u t e r s u r f a c e s o f p l a s t i c p a r t s a r e w e l d e d a t t h e s a m e p l a c e w e l d i n g i s o f t e n c a u s e d b y m a t e r i a l t e m p e r a t u r e b e i n g t o o l o w . I n t h i s r e g a r d t e m p e r a t u r e o f b a r r e l a n d n o z z l e c a n b e a p p r o p r i a t e l y i n c r e a s e d o r i n j e c t i o n c y c l e c a n b e l e n g t h e n e d t o p r o m o t e t e m p e r a t u r e r i s e . A t t h e s a m e t i m e t h r o u g h p u t o f c o o l i n g w a t e r i n t h e m o l d s h o u l d b e c o n t r o l l e d a n d m o l d t e m p e r a t u r e s h o u l d b e a p p r o p r i a t e l y i n c r e a s e d . U n d e r n o r m a l c i r c u m s t a n c e s s t r e n g t h o f w e l d m e n t o f p l a s t i c p a r t s i s p o o r . I f l o c a l h e a t i n g o f c o r r e s p o n d i n g p a r t o f w e l d i n t h e m o l d i s p e r f o r m e d t o i n c r e a s e l o c a l t e m p e r a t u r e o f w e l d e d p a r t o f m o l d e d p a r t s t r e n g t h o f w e l d e d p a r t o f p l a s t i c p a r t s c a n b e i m p r o v e d . I f a l o w - t e m p e r a t u r e m o l d i n g p r o c e s s i s n e c e s s a r y d u e t o s p e c i a l n e e d s i n j e c t i o n s p e e d a n d i n j e c t i o n p r e s s u r e c a n b e a p p r o p r i a t e l y i n c r e a s e d t o i m p r o v e c o n f l u e n c e o f m e l t . I t i s a l s o p o s s i b l e t o a p p r o p r i a t e l y a d d a s m a l l a m o u n t o f l u b r i c a n t t o r a w m a t e r i a l f o r m u l a t i o n t o i m p r o v e

slide 2:

f l o w p r o p e r t i e s o f m e l t .  M o l d d e f e c t s S t r u c t u r a l p a r a m e t e r s o f m o l d c a s t i n g s y s t e m h a v e a g r e a t i n f l u e n c e o n w e l d i n g c o n d i t i o n o f f l o w m a t e r i a l b e c a u s e w e l d i n g f a i l u r e i s m a i n l y c a u s e d b y s p l i t t i n g a n d c o n v e r g i n g o f m o l t e n m a t e r i a l . T h e r e f o r e g a t e f o r m w i t h l e s s s h u n t s h o u l d b e u s e d a s m u c h a s p o s s i b l e a n d g a t e p o s i t i o n s h o u l d b e r e a s o n a b l y s e l e c t e d t o a v o i d i n c o n s i s t e n t f i l l i n g r a t e a n d i n t e r r u p t i o n o f f i l l i n g f l o w . W h e r e p o s s i b l e a o n e - p o i n t g a t e s h o u l d b e u s e d . S i n c e g a t e d o e s n o t p r o d u c e m u l t i p l e s t r e a m s m e l t d o e s n o t m e r g e f r o m b o t h d i r e c t i o n s a n d i t i s e a s y t o a v o i d w e l d m a r k s . I n t h e c a s t i n g s y s t e m o f m o l d g a t e s a r e t o o m a n y o r t o o s m a l l m u l t i - g a t e i s n o t p o s i t i o n e d c o r r e c t l y o r s p a c i n g b e t w e e n g a t e a n d f l o w j o i n t i s t o o l a r g e m a i n c h a n n e l i n l e t p o r t i o n o f c a s t i n g s y s t e m a n d r u n n e r c r o s s s e c t i o n o f s u b - r u n n e r a r e t o o s m a l l . w h i c h c a u s e s f l o w r e s i s t a n c e o f m a t e r i a l t o b e t o o l a r g e p o o r w e l d i n g a n d a r e l a t i v e l y o b v i o u s w e l d l i n e o n t h e s u r f a c e o f p l a s t i c p a r t . I n t h i s r e g a r d n u m b e r o f g a t e s s h o u l d b e r e d u c e d a s m u c h a s p o s s i b l e g a t e p o s i t i o n s h o u l d b e r e a s o n a b l y s e t g a t e s e c t i o n s h o u l d b e e n l a r g e d a u x i l i a r y f l o w p a t h s h o u l d b e s e t a n d d i a m e t e r o f m a i n r u n n e r a n d s u b - r u n n e r s h o u l d b e e n l a r g e d . I n o r d e r t o p r e v e n t l o w t e m p e r a t u r e m e l t f r o m b e i n g i n j e c t e d i n t o c a v i t y t o p r o d u c e w e l d l i n e a c o l d h o l e s h o u l d b e p l a c e d i n t h e m o l d w h i l e i n c r e a s i n g m o l d t e m p e r a t u r e . I n a d d i t i o n p r o d u c t i o n p a r t o f w e l d m e n t o f p l a s t i c p a r t s o f t e n p r o d u c e s f l a s h e d g e s d u e t o h i g h p r e s s u r e f i l l i n g a n d w e l d l i n e d o e s n o t c a u s e s h r i n k a g e a f t e r g e n e r a t i o n o f f l a s h s o s u c h f l a s h i s o f t e n n o t u s e d a s a f a u l t b u t a s h a l l o w g r o o v e i s f o r m e d i n t h e p a r t o f m o l d w h e r e f l a s h i s g e n e r a t e d a n d w e l d m a r k o n p l a s t i c p a r t s i s t r a n s f e r r e d t o a d d i t i o n a l f l y i n g w i n g l e t t o b e m o l d e d . W i n g l e t i s r e m o v e d a f t e r m o l d i n g w h i c h i s a l s o a c o m m o n m e t h o d t o e l i m i n a t e f a i l u r e o f w e l d l i n e .  P o o r m o l d e x h a u s t W h e n w e l d l i n e o f m e l t c o i n c i d e s w i t h m o l d l i n e o r c a u l k i n g o f m o l d a i r i n t h e c a v i t y c a n b e d i s c h a r g e d f r o m m o l d g a p o r c a u l k i n g . H o w e v e r w h e n w e l d l i n e d o e s n o t c o i n c i d e s w i t h m o l d l i n e o r c a u l k i n g v e n t h o l e i s n o t s e t p r o p e r l y r e s i d u a l a i r i n t h e c a v i t y t h a t i s r u s h e d b y f l o w c a n n o t b e d i s c h a r g e d b u b b l e i s s t r o n g l y p r e s s e d u n d e r h i g h p r e s s u r e a n d v o l u m e g r a d u a l l y b e c o m e s s m a l l e r . F i n a l l y i t i s c o m p r e s s e d i n t o a p o i n t . S i n c e m o l e c u l a r k i n e t i c e n e r g y o f c o m p r e s s e d a i r i s c o n v e r t e d i n t o t h e r m a l e n e r g y u n d e r h i g h p r e s s u r e t e m p e r a t u r e a t m e l t i n g p o i n t o f m e l t r i s e s . W h e n t e m p e r a t u r e i s e q u a l t o o r s l i g h t l y h i g h e r t h a n d e c o m p o s i t i o n t e m p e r a t u r e o f r a w m a t e r i a l a y e l l o w s p o t a p p e a r s a t f u s i o n p o i n t . I f t e m p e r a t u r e i s m u c h h i g h e r t h a n d e c o m p o s i t i o n t e m p e r a t u r e o f r a w m a t e r i a l a b l a c k s p o t a p p e a r s a t f u s i o n j o i n t . U n d e r n o r m a l c i r c u m s t a n c e s s u c h s p o t s a p p e a r i n g n e a r w e l d l i n e o n t h e s u r f a c e o f p l a s t i c p a r t s a r e a l w a y s r e p e a t e d a t s a m e p o s i t i o n a n d a p p e a r i n g p a r t s a l w a y s a p p e a r r e g u l a r l y a t m e e t i n g p o i n t . D u r i n g o p e r a t i o n d o n o t m i s t a k e s u c h s p o t s a s i m p u r i t y s p o t s . M a i n c a u s e o f s u c h s p o t s i s p o o r m o l d e x h a u s t w h i c h i s c a r b o n i z a t i o n p o i n t f o r m e d a f t e r m o l t e n m a t e r i a l i s p y r o l y z e d . A f t e r s u c h a f a i l u r e f i r s t c h e c k w h e t h e r v e n t h o l e o f m o l d i s b l o c k e d b y s o l i d i f i e d m a t e r i a l o r o t h e r o b j e c t s o f m e l t a n d t h e r e i s n o f o r e i g n m a t t e r a t t h e g a t e . I f c a r b o n i z a t i o n p o i n t s t i l l o c c u r s a f t e r o b s t r u c t i o n i s r e m o v e d v e n t h o l e s h o u l d b e a d d e d a t m o l d f e e d p o i n t . I t i s a l s o p o s s i b l e t o a c c e l e r a t e c o n f l u e n c e b y r e p o s i t i o n i n g g a t e a p p r o p r i a t e l y r e d u c i n g c l a m p i n g f o r c e a n d i n c r e a s i n g e x h a u s t g a p . I n t e r m s o f p r o c e s s o p e r a t i o n a u x i l i a r y m e a s u r e s s u c h a s l o w e r i n g m a t e r i a l t e m p e r a t u r e a n d m o l d t e m p e r a t u r e s h o r t e n i n g i n j e c t i o n t i m e o f h i g h p r e s s u r e a n d r e d u c i n g i n j e c t i o n p r e s s u r e c a n a l s o b e a d o p t e d .

slide 3:

 I m p r o p e r u s e o f r e l e a s e a g e n t I f a m o u n t o f r e l e a s e a g e n t i s t o o l a r g e o r s e l e c t e d t y p e i s i n c o r r e c t i t w i l l c a u s e w e l d i n g m a r k s o n t h e s u r f a c e o f p l a s t i c p a r t . I n i n j e c t i o n m o l d i n g a s m a l l a m o u n t o f r e l e a s e a g e n t i s g e n e r a l l y a p p l i e d o n l y t o a p o r t i o n w h i c h i s n o t e a s i l y d e m o l d e d s u c h a s a t h r e a d . I n p r i n c i p l e a m o u n t o f r e l e a s e a g e n t s h o u l d b e m i n i m i z e d . S e l e c t i o n o f v a r i o u s r e l e a s e a g e n t s m u s t b e d e t e r m i n e d a c c o r d i n g t o m o l d i n g c o n d i t i o n s s h a p e o f p l a s t i c p a r t s a n d v a r i e t y o f r a w m a t e r i a l s . F o r e x a m p l e p u r e z i n c s t e a r a t e c a n b e u s e d i n a v a r i e t y o f p l a s t i c s o t h e r t h a n p o l y a m i d e s a n d c l e a r p l a s t i c s b u t c a n b e u s e d i n p o l y a m i d e s a n d c l e a r p l a s t i c s w h e n m i x e d w i t h o i l s . A n o t h e r e x a m p l e i s s i l i c o n e o i l t o l u e n e s o l u t i o n w h i c h c a n b e u s e d f o r v a r i o u s p l a s t i c s a n d c a n b e u s e d f o r a l o n g t i m e a f t e r b e i n g b r u s h e d b u t i t n e e d s t o b e h e a t e d a n d d r i e d a f t e r b e i n g a p p l i e d u s a g e i s c o m p l i c a t e d .  U n r e a s o n a b l e s t r u c t u r a l d e s i g n o f p l a s t i c p a r t s I f w a l l t h i c k n e s s o f p l a s t i c p a r t s i s t o o t h i n a n d i n s e r t i s t o o m u c h i t w i l l c a u s e p o o r w e l d i n g . W h e n t h i n - w a l l e d p a r t s a r e f o r m e d s i n c e m e l t s o l i d i f i e s t o o q u i c k l y d e f e c t s a r e e a s i l y g e n e r a t e d m e l t s a l w a y s m e e t a t t h i n w a l l t o f o r m w e l d l i n e s d u r i n g f i l l i n g p r o c e s s . O n c e t h i n - w a l l e d w e l d l i n e s a r e f o r m e d s t r e n g t h o f p l a s t i c p a r t s i s l o w e r e d w h i c h a f f e c t s p e r f o r m a n c e . T h e r e f o r e w h e n d e s i g n i n g p l a s t i c p a r t s t r u c t u r e i t s h o u l d b e e n s u r e d t h a t t h e t h i n n e s t p a r t o f p l a s t i c p a r t s m u s t b e l a r g e r t h a n m i n i m u m w a l l t h i c k n e s s a l l o w e d d u r i n g m o l d i n g . I n a d d i t i o n u s e o f i n s e r t s h o u l d b e m i n i m i z e d a n d w a l l t h i c k n e s s s h o u l d b e a s u n i f o r m a s p o s s i b l e .  O t h e r r e a s o n s W h e n m o i s t u r e o r v o l a t i l e c o n t e n t o f r a w m a t e r i a l s u s e d i s t o o h i g h o i l s t a i n s i n t h e m o l d a r e n o t c l e a n e d c o l d f i l l e r i n c a v i t y o r f i b r o u s f i l l e r i n m e l t i s p o o r l y d i s t r i b u t e d m o l d c o o l i n g s y s t e m i s u n r e a s o n a b l y d e s i g n e d m e l t s o l i d i f i e s t o o q u i c k l y i n s e r t t e m p e r a t u r e i s t o o l o w n o z z l e h o l e i s t o o s m a l l p l a s t i c i z i n g c a p a c i t y o f i n j e c t i o n m o l d i n g m a c h i n e i s n o t e n o u g h a n d p r e s s u r e l o s s i n b a r r e l o f i n j e c t i o n m o l d i n g m a c h i n e i s t o o l a r g e w h i c h m a y r e s u l t i n p o o r w e l d i n g o f d i f f e r e n t d e g r e e s . I n t h i s r e g a r d i n t h e c o u r s e o f o p e r a t i o n r a w m a t e r i a l p r e - d r y i n g s h o u l d b e t a k e n s e p a r a t e l y f o r d i f f e r e n t s i t u a t i o n s m o l d s h o u l d b e c l e a n e d r e g u l a r l y m o l d c o o l i n g w a t e r c h a n n e l

slide 4:

s e t t i n g s h o u l d b e c h a n g e d f l o w r a t e o f c o o l i n g w a t e r s h o u l d b e c o n t r o l l e d i n s e r t t e m p e r a t u r e s h o u l d b e i n c r e a s e d n o z z l e w i t h l a r g e r a p e r t u r e s h o u l d b e r e p l a c e d l a r g e r - s i z e i n j e c t i o n m o l d i n g m a c h i n e s s h o u l d b e r e p l a c e d .

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