戴福福
北京隆轩橡塑有限公司 100072
摘要： 随着我国铁路货车运输不断往高速高载方向发展，而保持架作为铁路轴承里的主要配件，其力学性能直接影响着铁路轴承的使用。熔接痕所在处作为保持架的最薄弱，为此通过优化注塑参数，完善模具结构以及相应的后处理，提高其力学性能，可以增加其使用寿命，促进我国铁路货车运输事业的发展。
关键词：铁路货车保持架；工程塑料；熔接痕；优化注塑工艺；完善模具结构
铁路货车保持架采用工程塑料为原料，通过注塑成型而获得。工程塑料采用尼龙为主体，添加一定比例的玻璃纤维以及阻燃剂、增塑剂等而形成的复合材料。尼龙这种复合材料具有机械强度高，韧性好，有较高的抗拉、抗压强度；耐疲劳性能突出；软化点高，耐热，同时其脆化温度低，使其够在一段较宽的温度范围下使用；表面光滑，摩擦系数小，耐磨；耐腐蚀，十分耐碱等一系列优良特性。保持架（即轴承保持架，又称保持器），其将各个滚动体互相隔离，同时保证其径向具有一定游动量，并随滚动体运动的轴承零件，用以隔离滚动体，通常还引导滚动体并将其保持在轴承内。熔接痕是塑件表面的一种线状痕迹，系由注射中若干股流动熔体在模具型腔中汇合，熔料在界面处未完全熔合，彼此不能完全熔接为一体，造成熔合印迹，影响塑件的外观质量及力学性能。保持架因本身结构以及注塑工艺的问题，从而产生多处熔接痕。由于铁路货车保持架在其工作过程中，因路况、变速等因素，从而受到一个动态的载荷；而产品力学性能最薄弱之处就是熔接痕所在的位置，为此只有改善产品的熔接痕，提高产品在熔接痕处的力学性能才能满足其性能要求。
熔接痕对于塑料件的力学性能的影响，主要在于以下几点：
1、在两股熔体相互接触时，由于温度的降低，从而分子链之间没有足够的时间形成相互的缠结。
2、熔体在接触面时，受注射压力的作用而形成挤压，从而导致高分子链产生了拉伸取向作用。熔体沿垂直与原流动方向伸展，使熔体在熔接处以范德华力，而不是以化学键连接，为此更容易被破坏。
3、由于在熔体末端熔接时，受到困气、小分子添加剂甚至微量分解气体
等影响，从而成类似V形缺口，而此处又形成应力集中，从而使产品力学性能下降。
为了提高保持架的熔接痕的力学性能，增加其使用寿命，可以采用优化工艺参数、完善模具结构以及产品后期处理等措施。
1、优化工艺参数：
a、提高熔体温度
由于尼龙材料属于结晶材料，在确保材料未分解的状态下，提高熔体温度，可以降低其粘度，从而改善流动性，有利于分子链间的缠结，同时降低分子链间的应力产生。
b、提高模具温度
模具温度的提高，一来可以改善熔体的流动性，同时能够防止玻璃纤维浮在表面；二来可以提高其结晶度，增强其性能。
c、提高注射压力和保压压力
熔体在充填模具型腔的过程中，因模具表面温度远远低于熔体温度，在这热量传递过程中，导致熔体流动性降低；同时模具型腔中的空气，在压缩过程中，形成的较大阻力。为此，为了保证熔体以足够的充填速度，以对熔体进行压实，保证产品的质量。在保证熔体充填过程中未分解的状态下，提高注塑压力，更利于熔体克服流动阻力，从而使两股熔体在接触时能以比较高的压力汇合，增加了分子链间的缠结。保压压力的提高，可以使产品在熔接痕处更密实，提高熔接痕区域的密度，从而提高其强度。
d、优化注射速度
熔体从流道过浇口，然后充填型腔，这个整个过程中，形成的剪切热有所不同。因为熔体过浇口时，截面积的大大缩小，从而会产生大量的剪切热；在充填型腔的过程中，截面积的增大，从而剪切热降低。为此，应该采用先低速后快速充填。在快速充填型腔的过程中，剪切热的释放，从而温度上升，熔体粘度下降，从而能保证以足够的压力使熔体融合，提高保持架在熔接痕处的强度。
f、采用抽真空设置
在产品注射成型前，使用抽真空，模具型腔里的空气排尽，从而熔体在流动的过程中所受的阻力大大降低；两股熔体相结合时，因为空气基本没有，从而在一定的注射压力下，更容易缠结；同时不会因为困气从而形成V型缺口以及大大降低内应力，从而熔接痕的力学性能大大提高。
2、完善模具结构
a、浇口的位置与尺寸大小
浇口的位置决定了熔接痕所在的位置，这样就可以避开产品在薄弱之处产生熔接痕。同时浇口应该设定在壁厚处，这样可以保证浇口的凝结时间，使产品更加密实。
浇口尺寸应该在所允许的情况下，尽可能增大其尺寸。在采用大浇口的情况下，熔料流动阻力会大大减小，同时剪切热也会大大降低，这样原材料不会分解，从而提高其力学性能。
b、模具排气系统
由于排气不畅所造成的残余气体在注射过程中被压缩在模具型腔内，逐渐压缩的过程中，导致温度上升，不仅会灼伤产品，同时在熔接处形成V型缺口。在保证产品不出现溢边的情况下，采用全周长深度排气，大大降低流体阻力，同时解决熔体结合的困气问题。
c、冷料井的设计
开设冷料井可以使前锋温度低的流动熔体在冷料井部位汇合，提高了熔体在保持架末端汇合时的温度，同时可以改变熔接痕的角度，大大改善其力学性能。
a、模具温度调控系统的设计。
提高模温更加利于熔体流动性，改善熔接痕。另外温控系统的合理设计，使模温波动及分布均匀，也可以减少熔接痕。
3、产品后期处理
保持架产品后期采用调湿处理，这样不仅可以使产品增韧，同时产品可以快速的释放其内应力，提高产品的力学性能。
综上所述，为了提高铁路货车保持架熔接痕的力学性能，增加其使用寿命。可以通过以下方式实现：在模具方面，通过采用全周长排气的情况下，尽可能采用大浇口、增加冷料井，同时熔接痕处添加侧冷料井结构以便于排除前端冷料与困气，减小V形缺口的影响；在注塑工艺方面，采用高模温与高熔体温度，降低其粘度，提高其流动性，同时避免产品表面产生浮纤而磨损滚动体，在模具与注塑设备允许的情况下，适当地提高注射压力和保压压力，注射速度采用先低速后高速，使流动的熔体足以克服其所受到的流动阻力，以处使两股熔体在熔接处充分缠结，与此同时提高其密度。深信，我国的铁路货车运输事业，在往高速高载的方向发展的越来越好。
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戴福福,男，汉，江西吉安，1991,1，24，本科，无，北京隆轩橡塑有限公司，产品工艺