Пластмасовото свиване е един от най -важните, но често неразбрани аспекти на инжекционното формоване. Тъй като разтопената пластмаса се охлажда и се втвърдява, тя претърпява свиване, което води до промени в размерите, които могат да направят или нарушат крайния продукт. Управлението на свиването е от съществено значение за поддържането на точност, избягване на дефекти като изкривяване и осигуряване на целостта на формованите части. Независимо дали работите с общи материали като полипропилен или високоефективни полимери като поликарбонат, разбиране и контролиране на свиването, е от ключово значение за постигането на безупречни и надеждни резултати.
В този блог ще представим цялостно спекулиране на пластмасовото свиване, допринасяйки за дълбокото ви разбиране за неговото определение, причини и решения.
Какво е пластмасово свиване при инжекционно формоване
Пластмасовото свиване е обемното свиване на полимерите по време на охлаждане при инжекционно формоване. Той може да представлява до 20-25% намаляване на обема, което влияе върху размерите и качеството на крайния продукт.
Свиването на молекулно ниво се случва, тъй като полимерните вериги губят мобилност и се опаковат по-плътно. Този ефект е по-изразен в полукристални полимери. Обемното свиване може да бъде изчислено с помощта на:
Свиване (%) = [(Оригинален обем - краен обем) / Оригинален обем] x 100
Термичното свиване допринася значително за свиването. Материали с по -високи коефициенти на термично разширяване изпитват по -изразени ефекти.
Въздействие на пластмасовото свиване върху формовани части
Размерена точност : Частите могат да се отклонят от спецификациите на дизайна, причинявайки монтажни или функционални проблеми.
Качество на външния вид : Неравномерното свиване може да доведе до повърхностни дефекти, изкривяване и маркировки на мивката.
Производствени разходи : Решаването на проблемите, свързани с свиването, често изисква допълнителна обработка или материални отпадъци.
Проблеми с производителността : Размерите неточности могат да доведат до неуспехи на производителността, особено в критичните приложения.
Фактори, влияещи върху свиването на инжекционното формоване
Свиването на инжекционното формоване е критичен фактор за производството на висококачествени пластмасови части. Няколко ключови елемента влияят на свиването, вариращо от свойствата на материала до условията на обработка, дизайна на части и дизайна на плесени. Разбирането на тези фактори помага да се гарантира точността на размерите и да се намалят дефектите по време на производството.
Свойства на материала
Кристална срещу аморфни пластмаси
Типът пластмаса - независимо дали е кристална или аморфна - играе голяма роля в свиването. Кристалните пластмаси, като PA6 и PA66, проявяват по -голямо свиване поради подреденото подреждане на техните молекулни структури, докато се охлаждат и кристализират. Аморфните пластмаси като PC и ABS се свиват по -малко, тъй като техните молекулни структури не претърпяват значително пренареждане по време на охлаждане.
| на пластмаса | Тенденция към свиване |
| Кристален | Високо свиване |
| Аморфен | Ниско свиване |
Молекулно тегло
Молекулното тегло на пластмасата също влияе върху неговото свиване. Пластмасите с по -високи молекулни тегла са склонни да имат по -ниски скорости на свиване, тъй като проявяват по -висок вискозитет, забавяйки потока на материала и намалявайки количеството на свиване по време на охлаждане.
Пълнители и влакна
Пълнителите, като стъклени влакна, често се добавят към пластмасите, за да се намали свиването. Тези влакна предотвратяват прекомерното свиване чрез засилване на полимерната структура, осигурявайки размерена стабилност. Например, напълнен с стъкло найлон (PA) се свива значително по-малко от незапълнения найлон.
Пигменти
Пигментите, добавени към пластмасата, могат да повлияят на свиването, въпреки че ефектът им е по -слабо изразен в сравнение с пълнителите. Определени пигменти могат да променят потока на стопилката или характеристиките на охлаждане, като фино влияят на свиването.
Степента на свиване на различни пластмаси
Степента на свиване варира значително в различните видове пластмаси. По -долу са типични стойности на свиване на често използваните материали: Скорост на свиване
| на пластмаса | (%) |
| PA6 и PA66 | 0.7-2.0 |
| PP (полипропилен) | 1.0-2.5 |
| PC (поликарбонат) | 0.5-0.7 |
| PC/ABS смеси | 0,5-0,8 |
| ABS | 0.4-0.7 |
Условия за обработка на инжекционно формоване
Температура на стопилка и плесен
Температурата на стопилката влияе върху начина, по който полимерът тече във формата и се охлажда. По -високите температури на стопилката позволяват по -добро пълнене на плесен, но може да увеличи свиването поради по -голямото свиване по време на охлаждане. По подобен начин температурата на плесен влияе върху скоростта на охлаждане, където охладителите форми насърчават по -бързото втвърдяване и потенциално по -голямо свиване.
Налягане на инжектиране
По -високото налягане на инжектирането намалява свиването чрез уплътняване на материала по -гъсто в кухината на формата. Това свежда до минимум количеството празно пространство, което може да се образува, когато пластмасата се охлажда и договори.
Време за охлаждане
По -дългите времена на охлаждане позволяват на материала да се втвърди напълно във формата, намалявайки свиването след изхвърляне на частта. Въпреки това, твърде бързото охлаждане може да доведе до неравномерно свиване и изкривяване.
Налягане и време за опаковане
Налягането на опаковане и продължителността контролират количеството материал, инжектиран във формата след началния етап на пълнене. Налягането с по -високо опаковане намалява свиването чрез компенсиране на свиването на материала, което се случва по време на охлаждане.
Дизайн на част
Дебелина на стената
Частите с по -дебели стени са предразположени към по -голямо свиване, тъй като по -дебелите участъци отнемат повече време за охлаждане, което води до по -значително свиване. Проектирането на части с равномерна дебелина на стената може да помогне да се осигури равномерно охлаждане и свиване. Ефект на
| дебелината на стената | върху свиването |
| Дебели стени | По -високо свиване |
| Тънки стени | По -ниско свиване |
Геометрия
Сложните геометрии с различна дебелина или остри преходи често водят до неравномерно охлаждане, което увеличава риска от диференциално свиване. По -прости, по -равномерни форми обикновено се свиват по -предвидимо.
Подсилвания и гравюри
Подсилените зони или гравираните детайли в дадена част могат да повлияят на свиването по различен начин от плоските повърхности. Подсилените участъци могат да се охладят по -бавно и да се свият по -малко, докато по -тънките гравирани зони могат да се охладят по -бързо и да изпитат повече свиване.
Дизайн на плесен
Местоположение и размер на портата
Позицията и размерът на портата, през които разтопената пластмаса навлиза във формата, влияят пряко на свиването. Портите, разположени в по -дебели участъци от част, позволяват по -добро опаковане, намаляване на свиването. Малките порти, от друга страна, могат да ограничат потока на материала, което води до по -голямо свиване в определени области.
Система за бегачи
Добре проектираната система за бегачи гарантира равномерно разпределение на разтопената пластмаса в цялата форма. Ако системата на бегача е твърде ограничителна, тя може да причини неравномерен поток, което води до непоследователно свиване в различни части на формата.
Охладителна система
Системата за охлаждане на формата е от решаващо значение за контролиране на свиването. Правилно поставените канали за охлаждане помагат да се регулира скоростта на охлаждане, като предотвратява неравномерното свиване и изкривяване. Ефективното охлаждане позволява на частта да се охлади равномерно, намалявайки вероятността от дефекти.
Измерване и изчисляване на пластмасовото свиване
Стандартите ASTM D955 и ISO 294-4 предоставят методологии за измерване на свиване. Общата формула за линейно свиване е:
Линейно свиване (%) = [(измерение на плесента - размер на част) / Размер на формата] x 100
Как да предотвратим пластмасовото свиване при инжекционно формоване
Дизайнерски съображения
Оптимизиране на дизайна на части
Един от най -ефективните начини за намаляване на свиването е чрез оптимизиране на дизайна на самата част. Частите с равномерни дебелини на стената се охлаждат по -равномерно, което води до последователно свиване през целия продукт. Избягването на остри преходи и поддържането на постепенни промени в дебелината може да помогне за намаляване на вътрешния стрес и изкривяването. Функции като ребра или гюзета могат да се добавят за подсилване на зони, които са склонни да се свиват, като същевременно поддържат плавния поток на материала. Ефектът
| на фактора на дизайна | върху свиването |
| Еднообразна дебелина на стената | Намалява неравномерното охлаждане и свиване |
| Остри преходи | Увеличава риска от изкривяване |
| Укрепване (ребра/гюзе)) | Подобрява структурната стабилност |
Избор на материали
Видът на използвания пластмасов материал има значително влияние върху свиването. Аморфните материали като поликарбонат (PC) и ABS имат по -ниска скорост на свиване в сравнение с кристални материали като полипропилен (PP) и найлон (PA6). Добавянето на пълнители като стъклени влакна също може да намали свиването, тъй като те помагат за стабилизиране на материала по време на охлаждане. Молекулното тегло и топлинните свойства на материала трябва да се приведат в съответствие с дизайна на продукта и предвидената функция.
| материала | Степента на свиване на |
| Аморфен (PC, ABS) | Ниско |
| Кристален (PP, PA6) | Високо |
| Запълнен (ПА с пълна стъкло) | Ниско |
Техники за обработка
Регулиране на параметрите на формоване
Контролът на параметрите на обработка е от ключово значение за управлението на свиването. Повишаването на температурата на плесен подобрява потока на материала, но също така увеличава свиването, тъй като материалът се свива повече по време на охлаждане. Температурата на стопилката трябва да бъде зададена по подходящ начин, за да се гарантира правилното пълнене, без да се причини прекомерно свиване. Чрез регулирането на тези променливи производителите могат по -добре да управляват охлаждането и свиването на материала.
Контрол на налягането
Налягането в инжектиране и опаковане директно влияят на свиването. По -високото налягане в инжектирането гарантира, че плесенът е запълнен напълно, намалявайки празнините и компенсира свиването на материала. Налягането на опаковане се използва за продължаване на инжектирането на материал във формата след първоначалното пълнене, което спомага за намаляване на свиването, докато пластмасата се охлади. Ефект
| на параметрите | върху свиването |
| По -високо налягане на инжектиране | Намалява свиването |
| Повишено налягане на опаковане | Компенсира свиването на охлаждане |
Стратегии за охлаждане
Времето и скоростта на охлаждане също играят основна роля за управлението на свиването. По -дългите времена на охлаждане позволяват постепенно, дори охлаждане, което намалява риска от изкривяване и свиване разлики в цялата част. Стратегиите за охлаждане като използване на добре проектирани канали за охлаждане гарантират, че частта се охлажда равномерно, предотвратявайки горещи точки, които могат да доведат до локализирано свиване.
| за охлаждащата стратегия | Полза |
| По -дълго време за охлаждане | Намалява изкривяването и неравномерното свиване |
| Еднообразни охлаждащи канали | Осигурява равномерно охлаждане и свиване |
Оптимизация на дизайна на плесени
Дизайн на системата на порта и бегач
Дизайнът на системата на портата и бегача влияе върху начина, по който материалът тече във формата, което от своя страна се отразява на свиването. По -големите порти или множество места на портата гарантират, че формата се запълва бързо и равномерно, намалявайки шансовете за свиване поради непълното пълнене. Правилният дизайн на бегача е от съществено значение за минимизиране на ограниченията на потока, което позволява постоянно налягане в цялата кухина.
Дизайн на охладителната система
Ефективните системи за охлаждане са жизненоважни за контрол на свиването. Охлаждащите канали трябва да бъдат разположени в близост до кухината на формата, за да се гарантира равномерно разсейване на топлината. Освен това, използване на конформални канали за охлаждане, които следват
Отстраняване на проблеми с свиването
Често срещани проблеми и решения
Свиването на инжекционното формоване може да доведе до различни проблеми. Ето някои чести проблеми и техните потенциални решения:
Warpage
Оптимизиране на дизайна на охладителната система
Регулирайте температурите на обработка
Променете дизайна на частта за еднаква дебелина на стената
Марки за мивка
Увеличете налягането и времето на опаковане
Препроектиране на част за премахване на дебелите участъци
Използвайте инжекционно формоване, подпомагани с газ за дебели зони
Празнини
Увеличете скоростта на инжектиране и налягането
Приложете вакуумно подпомагане
Оптимизирайте местоположението и размера на портата
Размерни неточности
Параметри на обработка на фина настройка
Използвайте компютърна симулация за прогнозиране на свиване
Прилагане на статистически контрол на процесите (SPC)
Казуси
Казус 1: Автомобилно табло за управление
Проблем : Производителят на автомобил се изправи пред проблемите с Warpage в панелите на таблото им.
Решение : Те внедриха следните промени:
Преработени канали за охлаждане за равномерно охлаждане
Регулирани температури на обработка
Модифициран дизайн на ребрата за намаляване на диференциалното свиване
Резултат : Warpage намали с 60%, отговаря на стандартите за качество.
Казус 2: Електронно заграждение
Проблем : Компания за потребителска електроника изпита марки за мивки на загражденията на устройството си.
Решение : Екипът предприе тези стъпки:
Повишено налягане на опаковане с 15%
Удължено време за опаковане с 2 секунди
Преработени дебели секции с кориране
Резултат : Елиминираха маркировките на мивката, подобрявайки естетиката на продукта.
Казус 3: Компонент на медицински изделия
Проблем : Производителят на медицински изделия се изправи пред проблемите с точността на размерите в критичен компонент.
Решение : Те реализираха:
Усъвършенстван софтуер за симулация за прогнозиране на свиване
Прецизен контрол на температурите на плесен и стопилка
Персонализиран материал за материали с намалени характеристики на свиване
Резултат : Постигнати размерени допустими отклонения в рамките на ± 0,05 мм, осигуряващи функционалността на устройството.
Тези казуси подчертават значението на многостранния подход за отстраняване на проблемите на свиването. Те демонстрират как комбинирането на модификации на дизайна, оптимизацията на процесите и подбора на материали могат ефективно да разрешат сложни проблеми, свързани с свиването при инжекционно формоване.
Заключение
Ефективното управление на свиването изисква разглеждане на свойствата на материала, оптимизацията на дизайна на част и плесен и внимателен контрол на условията на обработка. Текущите изследвания и технологичен напредък продължават да подобряват техниките за управление на свиването при формоването на инжектиране.
Търсите да оптимизирате производството на пластмаса? Team MFG е вашият партньор. Ние сме специализирани в справяне с общи предизвикателства като пластмасово свиване, предлагайки иновативни решения, които подобряват както естетиката, така и функционалността. Екипът ни от експерти е посветен на доставката на продукти, които надхвърлят вашите очаквания. Свържете се с нас вдясно.
Често задавани въпроси за пластмасовото свиване
1. Какво причинява свиване при формоване на пластмасови инжектиране?
Свиването възниква, когато пластмасата се охлажда и се втвърдява във формата. По време на охлаждането полимерните вериги се свиват, което води до намаляване на обема на материала. Фактори като вида на материала, температурата на плесен и скоростта на охлаждане влияят пряко върху степента на свиване.
2. Как типът пластмаса влияе на свиването?
Различните пластмаси се свиват с различни скорости. Кристалните пластмаси като полипропилен (PP) и найлон (PA) обикновено се свиват повече поради образуването на кристални структури по време на охлаждане, докато аморфните пластмаси като ABS и поликарбонат (PC) имат по -ниско свиване, тъй като структурата им не претърпява толкова промени.
3. Как може да се сведе до минимум свиването при инжекционно формоване?
Свиването може да бъде сведено до минимум чрез оптимизиране на условията на обработка, като повишаване на налягането на опаковане, регулиране на температурата на формата и разтопяването и осигуряване на равномерно охлаждане чрез добре проектирани охлаждащи системи. Използването на пълнители като стъклени влакна също намалява свиването чрез засилване на полимера.
4. Как дизайнът на плесени и геометрията на частта влияят на свиването?
Дизайнът на плесента и геометрията на частта влияят значително на свиването. Неравномерната дебелина на стената, лошото поставяне на канал за охлаждане или неправилно разположени порти могат да причинят диференциално свиване, което води до изкривяване или изкривяване. Проектирането на части с еднаква дебелина на стената и гарантиране на балансирано охлаждане спомага за контролиране на свиването.
5. Какви са типичните проценти на свиване на различните пластмаси?
Степента на свиване варира в зависимост от пластмасата. Общите стойности включват:
Полипропилен (PP): 1,0% - 2,5%
Найлон (PA6): 0,7% - 2,0%
ABS: 0,4% - 0,7%
Поликарбонат (PC): 0,5% - 0,7%
