شرح خطوط اللحام: الإنتاج والحلول

قبل أيام قليلة، شاركت في مناقشة مع أحد الزملاء فيما يتعلق بدرزات اللحام. حيث إن عملاء المنبع لديهم متطلبات صارمة للغاية فيما يتعلق بجودة خط اللحام، مع التأكيد على الطبيعة الحرجة لهذا الجانب في تصنيع المعادن.

استفسرت عن إمكانية التخلص من هذا العيب تمامًا. من المحتمل أن يكون الكثيرون في هذا المجال قد واجهوا تحديات مماثلة مع هذه المشكلة المستمرة.

في هذه المقالة، سوف نتعمق في فحص شامل لدرزات اللحام، ونغطي آليات تكوينها، والسياق التاريخي، واستراتيجيات التخفيف الحالية. تهدف هذه المناقشة إلى تقديم رؤى قيمة للمصنعين الذين يواجهون تحديات مماثلة في مراقبة الجودة في عمليات اللحام.

1. آلية خط اللحام

يتشكل خط اللحام، الذي يشار إليه أيضًا باسم خط الاندماج أو خط الترابط، عندما يفشل الراتنج المنصهر المبرد من الحافة الأمامية في الاندماج تمامًا عند الوصلة، مما يؤدي إلى ظهور خط مرئي.

تُلاحظ هذه الظاهرة عادةً عند نقطة التقاء تيارين، أو عند التقاء تيار واحد بعد تجاوز أشكال هندسية معينة، مثل الثقوب، على قطعة العمل.

كما هو موضح في الشكل 1، يؤدي تدفق المواد من البوابة 1 والبوابة 2 في النهاية إلى إنشاء خط لحام على سطح المنتج.

الشكل 1 خط اللحام

لنلقِ نظرة أخرى على نمط التدفق الذائب قبل تكوين خط اللحام.

ونظرًا للاختلاف الكبير في درجة الحرارة بين القالب والبلاستيك المذاب، تتشكل طبقة متجمدة على السطح، مما يؤدي إلى وجود فجوة في الوصلة. المادة البلاستيكية غير قادرة على محاكاة سطح القالب بشكل مثالي.

تؤدي زيادة درجة حرارة الذوبان إلى تحسين تأثير التغذية، ولكنها تتسبب في اختلال السلاسل الجزيئية البلاستيكية السطحية، مما يؤدي إلى تكوين خط لحام كما هو موضح في الشكل 2.

الشكل 2 نسخة من خط اللحام

لا يختلط تيارا الراتنج عند نقطة اللحام مع بعضهما البعض لأنهما يتقدمان أثناء المعالجة شبه النفاثة في التيار النفاث.

ومع ذلك، إذا كانت درجة الحرارة منخفضة، ستزداد سماكة الطبقة السطحية، وسيصبح النسيج أكثر وضوحًا، وستنخفض القوة بسبب ضعف قوة الالتصاق بين الاثنين.

2. مخاطر خط اللحام

يطرح خط اللحام مشكلتين أساسيتين.

أولاً، هناك مشكلة هيكلية. الأجزاء أكثر عرضة للكسر أو التشوه عند خط اللحام، خاصةً عندما تكون جودة خط اللحام رديئة. هذا الضعف مشكلة أكثر حدة في المناطق التي تكون فيها الأجزاء تحت الضغط.

ثانيًا، قد تكون هناك عيوب مرئية على سطح الأجزاء. يمكن أن يسبب خط اللحام خطوطًا أو أخاديد أو تغيرات لونية على سطح الأجزاء. إذا كان خط اللحام موجودًا على سطح جزء غير حرج (على سبيل المثال، الجزء السفلي)، فقد لا يمثل ذلك مشكلة.

3. العوامل المؤثرة في خط اللحام

(1) درجة الحرارة

عندما يلتقي تياران من الراتنج، يندمجان معًا. ويكون مدى الاندماج أكثر وضوحًا عندما تكون درجة حرارة تيارات الراتنج أقل.

وعلى العكس من ذلك، إذا كانت درجة حرارة تياري الراتنج مرتفعة، ستزداد قوة الالتصاق بينهما، مما يؤدي إلى اندماج أقل وضوحًا.

(2) الضغط

عند نقطة الانصهار، يتم ضغط الراتنجين المذابين معًا، ويعتمد مستوى الالتصاق على مقدار الضغط المطبق.

يؤدي انخفاض ضغط التثبيت إلى اندماج أكثر وضوحًا ولكن التصاق أضعف. ومع استمرار عملية المعالجة، يصبح نقل الضغط أكثر صعوبة.

وعلاوة على ذلك، إذا تم تقليل حجم عداء البوابة، وكان موضع البوابة رديئًا، فسوف يتدهور مظهر وقوة الاندماج.

(3) الزاوية

عندما يلتقي تياران في مقدمتهما، يكون خط الاندماج أكثر وضوحًا عندما تكون الزاوية بينهما أصغر. وعلى العكس، عندما تكون الزاوية أكبر، يكون خط الاندماج أقل وضوحًا.

في Moldflow، يتشكل خط الاندماج عندما تكون زاوية البلمرة الذائبة أقل من 135 درجة، ولا يتشكل خط الاندماج عندما تكون الزاوية أكبر من 135 درجة.

على الرغم من أن خط الاندماج غير مرئي للعين المجردة، إلا أنه لا يزال مقبولاً.

(4) العادم

يشير الاندماج إلى نقطة التقاء الراتينج واندماجه، والتي قد تكون أيضًا نقطة نهاية التدفق.

إذا لم يكن هناك توفير منفذ عادم كافٍ في هذا الموقع لإطلاق الغاز، فسوف تتدهور جودة وقوة الانصهار.

(5) سرعة التعبئة

إذا كان معدل الملء بطيئًا للغاية، فقد لا تصل مقدمة تدفق الذوبان إلى نهاية الملء، وكلما كان الذوبان بعيدًا عن البوابة، زادت احتمالية تجمده. يمكن أن يؤدي ذلك إلى انخفاضجودة اللحام الخط

وبالمثل، إذا كان طول التدفق طويلًا جدًا، فقد تنخفض درجة حرارة مقدمة الذوبان بشكل كبير عند تشكيل خط اللحام في النهاية. ويمكن أن يؤدي ذلك أيضًا إلى خط لحام منخفض الجودة.

4. حل خط اللحام

أولاً، ارفع درجة الحرارة

لتحقيق انصهار أفضل للتيارين في المقدمة، قم بزيادة درجة حرارة الذوبان عندما تكون منخفضة، ولكن احرص على عدم تجاوز درجة حرارة تحلل المادة.

وبالمثل، يوصى بزيادة درجة حرارة القالب عندما تكون منخفضة لتحسين اندماج جبهة تدفق المواد.

تتشكل الطبقة المتجمدة في الذوبان عندما تكون درجة الحرارة أقل من درجة حرارة تحويل المادة.

من خلال زيادة درجة حرارة القالب فوق درجة حرارة التحويل، يمكن حل مشكلة خط الانصهار بشكل أساسي.

من الناحية الفنية، يمكن للعمليات الساخنة والباردة وكذلك التسخين الكهرومغناطيسي تحقيق التأثيرات المذكورة أعلاه، وإن كان ذلك بتكلفة أعلى من القوالب العادية.

يعرض الشكل 3 تأثير خط اللحام للقوالب شديدة اللمعان، حيث يصور الجانب الأيسر القوالب العادية، والجانب الأيمن يصور القوالب شديدة اللمعان.

تمت زيادة درجة حرارة القالب إلى أكثر من 150 درجة مئوية باستخدام العمليات الساخنة والباردة، بينما كانت درجة حرارة تحويل المواد حوالي 145 درجة مئوية.

الشكل 3 مقارنة بين خطوط اللحام

ثانيًا، لعدم كفاية ضغط نهاية التعبئة

إذا كان ضغط نهاية الملء منخفضًا، يمكن أن تؤدي زيادة ضغط الإمساك إلى تحسين الاندماج بين جبهتي الذوبان. ويضمن ذلك التقاء جبهة تدفق المواد ذات درجة الحرارة الأعلى عند جدار التجويف، حيث تتلقى هذه المناطق أقصى ضغط احتجاز لتفعيل خاصية ترقق القص البلاستيكي.

ثالثاً، الزاوية صغيرة جداً

اضبط سماكة جدار المنتج أو موضع البوابة لزيادة زاوية التقاء الذوبان.

رابعًا، بالنسبة للغازات المحتبسة

يمكن أن يؤدي حقن غاز العادم عند طرف الملء إلى تحسين دمج الأطراف الأمامية للذوبان. ومع ذلك، من المهم التأكد من أن موضع العادم صحيح، حيث أن الوضع غير الصحيح للعادم لن يزيل غاز العادم بشكل فعال.

خامساً، معدل الملء بطيء جداً

من المهم الاستفادة من خاصية ترقق القص للبلاستيك. ستؤدي زيادة معدل الملء إلى رفع درجة حرارة مقدمة تدفق المادة، وتعزيز تأثير ترقق القص، وفي النهاية تحسين قوة خط الربط.

عندما تكون مسافة الملء طويلة جدًا، تجدر الإشارة إلى أن مسافة الملء يجب ألا تتجاوز حدًا معينًا (L / T = الطول إلى سمك الجدار، والذي يجب أن يكون أقل من 250:1).

إذا تجاوز L / T 250:1، فإنه عادةً ما يتم اعتباره صبًا رقيق الجدران. في هذه الحالة، يمكن تقليل نسبة طول التدفق، أو يمكن إضافة بوابة جديدة. ومع ذلك، قد يؤدي ذلك إلى وضع غير صحيح لبوابة خط اللحام الجديدة.

5. معيار تقييم خط اللحام

في Moldflow، يتشكل خط لحام عندما تكون زاوية البلمرة الذائبة أقل من 135 درجة، ولا يتشكل خط لحام عندما تكون الزاوية أكبر من 135 درجة.

فيما يلي ملخص للتجربة التي شاركتها إحدى الشركات:

ويحدث خط اللحام المرئي عندما تكون زاوية التقاء خط اللحام أقل من 75 درجة، ولكنه غير مرئي عندما تكون الزاوية أكبر من 75 درجة، كما هو موضح في الشكل 4.

وعلاوة على ذلك، يمكن لجميع الشركات تطوير معايير صناعية مناسبة لمنتجاتها الخاصة بناءً على متطلبات المظهر والخصائص الهيكلية وأنواع المواد.

الشكل 4 زاوية خط اللحام وعمقه

تحدد ظروف التشكيل جودة خط اللحام أو خط الانصهار، وتتأثر قوة خط اللحام بدرجة حرارة التشكيل والضغط المطبق على اللحام قبل تجمد الأجزاء.

الضغط أثناء تكوين خط اللحام هو صفر.

وعادةً ما تكون درجة حرارة الانصهار أثناء تشكيل خط اللحام أعلى من درجة حرارة الحقن بمقدار 20 درجة مئوية على الأقل لإنتاج لحام عالي الجودة.

6. تحليل قوة خط اللحام

إذا كنت تريد تقييم تأثير قوة خط اللحام على هيكل المنتج وتوقع معامل الاختزال لقوة سطح اللحام، يمكنك إجراء تحليل قوة خط اللحام.

قبل إجراء التحليل، تحتاج إلى اختبار خاصية قوة خط اللحام للمادة.

باستخدام خاصية قوة خط اللحام، يمكنك إجراء تحليل ضغط تدفق تدفق القالب ثم استيراد نتائج خط اللحام إلى ANSYS أو ABAQUS لإجراء مزيد من التحليل للتنبؤ بتأثير خط اللحام على قوة هيكل المنتج.

ستتم مشاركة المعلومات التفصيلية حول تحليل قوة الخط في مقالات مستقبلية، لذا لن يكون هناك الكثير من المقدمة هنا.

7. ملخص

ويرتبط تشكيل خطوط اللحام ارتباطًا وثيقًا بالهيكل وتصميم القالب وعملية التصنيع ومواد المنتج.

في حالة وجود ثقوب أو بوابات متعددة، من الصعب تجنب خط اللحام، ولكن يمكن التخفيف من ذلك من خلال عملية التخفيف.

ومع ذلك، في بعض الحالات، يكون وضع الإضاءة العالية مطلوبًا لإزالة خط اللحام تمامًا.

من المهم فهم تأثير خطوط اللحام على القوة الهيكلية للمنتج، ويمكن تحليل قوة خط اللحام والتنبؤ بها.