การปั้นการฉีดต้องใช้ความแม่นยำและปัจจัยสำคัญหนึ่งมักถูกมองข้าม: ความหนาของผนัง สิ่งนี้มีผลต่อคุณภาพและต้นทุนของผลิตภัณฑ์อย่างไร?
ความหนาของผนังในชิ้นส่วนพลาสติกส่งผลกระทบต่อความแข็งแรงเวลาเย็นและการไหลของวัสดุ ความหนาที่ไม่เหมาะสมนำไปสู่ข้อบกพร่องเช่นการแปรปรวนหรือเครื่องหมายจม
ในโพสต์นี้คุณจะได้เรียนรู้แนวทางที่จำเป็นสำหรับการออกแบบความหนาของผนังที่ดีที่สุดสำหรับพลาสติกทั่วไป เราจะครอบคลุมแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดช่วงที่แนะนำสำหรับวัสดุและปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อตัวเลือกของคุณ
ความหนาของผนังในการฉีดขึ้นรูปคืออะไร?
ความหนาของผนังหมายถึงระยะห่างระหว่างสองพื้นผิวคู่ขนานของชิ้นส่วนฉีดขึ้นรูป มันเป็นพารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญที่มีผลต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้างลักษณะและความสามารถในการผลิต
ความสำคัญของความหนาของผนังในการออกแบบผลิตภัณฑ์
การออกแบบความหนาของผนังที่เหมาะสมมีความสำคัญต่อการฉีดขึ้นรูป มันส่งผลกระทบต่อการพัฒนาผลิตภัณฑ์และการผลิตหลายประการ:
ลดการใช้วัตถุดิบ
ความหนาของผนังที่ดีที่สุดช่วยลดการใช้วัสดุ สิ่งนี้นำไปสู่:
ปรับปรุงคุณภาพของชิ้นส่วน
ความหนาของผนังที่ออกแบบมาอย่างดีมีส่วนช่วยให้คุณภาพส่วนที่ดีขึ้นโดย:
การลดข้อบกพร่องเช่นเครื่องหมายจม, warpage และ voids
เพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างและความแข็งแกร่ง
การปรับปรุงพื้นผิวและความแม่นยำมิติ
ความเร็วในการผลิตที่เร็วขึ้น
ความหนาของผนังที่เหมาะสมสามารถเร่งการผลิตได้อย่างมีนัยสำคัญ:
เวลาระบายความร้อนที่สั้นลงลดเวลารอบโดยรวม
ปรับปรุงการไหลของวัสดุช่วยอำนวยความสะดวกในการเติมเชื้อราที่ง่ายขึ้น
จำเป็นต้องโพสต์การประมวลผลน้อยกว่าการปรับปรุงการผลิต
ความหนาของผนังที่แนะนำสำหรับพลาสติกทั่วไป
คำแนะนำความหนาของผนังแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัสดุพลาสติกเฉพาะ โดยทั่วไปมีช่วงตั้งแต่ 0.020 นิ้วถึง 0.500 นิ้ว แนวทางเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของชิ้นส่วนและการผลิตที่ดีที่สุด
แผนภูมิความหนาของผนังพลาสติกสำหรับเทอร์โมพลาสติกที่ใช้กันทั่วไป
สำหรับพลาสติกที่แตกต่างกันความหนาของผนังในอุดมคติตกอยู่ในช่วงบางช่วง ด้านล่างนี้เป็นแผนภูมิที่แสดงความหนาที่แนะนำสำหรับวัสดุที่ใช้กันทั่วไปในกระบวนการฉีดขึ้นรูป:
| วัสดุ | ความหนาของผนังที่แนะนำ (ใน) | ความหนาของผนังที่แนะนำ (มม.) |
| เอบีเอส | 0.045 - 0.140 | 1.14 - 3.56 |
| PC+ABS | 0.035 - 0.140 | 0.89 - 3.56 |
| เกี่ยวกับซีซ่า | 0.030 - 0.120 | 0.76 - 3.05 |
| อะคริลิค | 0.025 - 0.500 | 0.64 - 12.7 |
| ไนลอน | 0.030 - 0.115 | 0.76 - 2.92 |
| โพลีคาร์บอเนต (PC) | 0.040 - 0.150 | 1.02 - 3.81 |
| โพลีเอทิลีน (PE) | 0.030 - 0.200 | 0.76 - 5.08 |
| โพรพิลีน (pp) | 0.025 - 0.150 | 0.64 - 3.81 |
| สไตรีน (PS) | 0.035 - 0.150 | 0.89 - 3.81 |
| โพลียูรีเทน | 0.080 - 0.750 | 2.03 - 19.05 |
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการเลือกวัสดุ
การเลือกพลาสติกที่เหมาะสมสำหรับชิ้นส่วนนั้นเกี่ยวข้องกับการเลือกความหนาของผนังที่ถูกต้อง มีหลายปัจจัยที่มีผลต่อการเลือกวัสดุซึ่งในที่สุดจะกำหนดประสิทธิภาพและอายุยืนของส่วนที่ขึ้นรูป
ความต้านทานสารเคมีและรังสียูวี
วัสดุจะต้องทนต่อการสัมผัสกับสารเคมีตัวทำละลายและแสงอัลตราไวโอเลต (UV) พลาสติกเช่น ABS และ PC+ABS มีความต้านทานต่อสารเคมีปานกลาง แต่สามารถลดลงภายใต้การเปิดรับแสง UV ที่รุนแรง ในทางตรงกันข้ามโพลีโพรพีลีน (PP) และอะคริลิครักษาความต้านทานรังสียูวีที่ดีทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง
ความต้านทานความร้อน
ความต้านทานความร้อนเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญอีกประการหนึ่ง โพลีคาร์บอเนต (PC) สามารถจัดการอุณหภูมิที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับ ABS ซึ่งเปลี่ยนรูปที่ระดับความร้อนต่ำกว่า ไนลอนมีความต้านทานความร้อนที่ดีด้วยการเติมฟิลเลอร์ในขณะที่ PE และ PP Excel ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำถึงปานกลาง
ความแข็งแรงและความยืดหยุ่น
ความแข็งแรงของวัสดุและความยืดหยุ่นเป็นตัวกำหนดความทนทานของชิ้นส่วนภายใต้ความเครียดเชิงกล ABS ให้ความแข็งแรงในระดับปานกลางด้วยความต้านทานต่อแรงกระแทกที่ดีในขณะที่ไนลอนและพีซี+ABS เป็นที่รู้จักกันดีสำหรับความต้านทานแรงดึงที่สูงขึ้น สำหรับชิ้นส่วนที่ยืดหยุ่นโพลียูรีเทนและโพลีโพรพีลีนมักเป็นวัสดุที่เลือก
สีและความทึบ
ข้อกำหนดด้านสุนทรียภาพของชิ้นส่วนจะมีผลต่อการเลือกวัสดุ พลาสติกบางชนิดเช่นอะคริลิคและโพลีคาร์บอเนตเป็นที่ต้องการสำหรับความโปร่งใสและความคมชัดของแสง ABS และ PP สามารถเม็ดสีได้อย่างง่ายดายเพื่อให้ได้สีที่เฉพาะเจาะจงในขณะที่ยังคงความสม่ำเสมอของชิ้นส่วน
ความเข้ากันได้ของแม่เหล็กไฟฟ้า
การใช้งานบางอย่างต้องการวัสดุที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าเฉพาะ โพลีคาร์บอเนตและ ABS ผสม (PC+ABS) มักจะใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่จำเป็นต้องใช้การป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ในขณะที่วัสดุเช่นไนลอนอาจถูกเลือกสำหรับคุณสมบัติฉนวนในส่วนประกอบไฟฟ้า
หลักการออกแบบความหนาของชิ้นส่วนพลาสติก
หลักการความหนาของผนังสม่ำเสมอ
การรักษาความหนาของผนังที่สม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพส่วนที่ดีที่สุด:
แนวทางความหนาเฉพาะ
ส่วนประกอบที่แตกต่างกันต้องการช่วงความหนาเฉพาะ:
| ส่วนประกอบ | ความหนาที่แนะนำ (มม.) |
| เปลือก (ทิศทางความหนา) | 1.2 - 1.4 |
| ผนังด้านข้าง | 1.5 - 1.7 |
| พื้นผิวรองรับเลนส์ด้านนอก | 0.8 |
| พื้นผิวรองรับเลนส์ด้านใน | ≥ 0.6 |
| ฝาครอบแบตเตอรี่ | 0.8 - 1.0 |
การเปลี่ยนความหนาอย่างค่อยเป็นค่อยไป
การเปลี่ยนแปลงที่ราบรื่นระหว่างความหนาที่แตกต่างกันป้องกันข้อบกพร่อง:
รักษาความแตกต่างของความหนาเล็กน้อยที่การเชื่อมต่อผนังหนาบาง ๆ
ตั้งเป้าหมายไว้ที่ 40-60% ของความหนาของผนังที่อยู่ติดกัน
ใช้การเปลี่ยน ARC ที่จุดเชื่อมต่อผนัง
การไหลของวัสดุและคุณสมบัติการเติม
ความหนาของผนังมีผลต่อการไหลของวัสดุในระหว่างการฉีด:
ลดความหนาของผนัง
ฟังก์ชั่นความสมดุลและประสิทธิภาพของวัสดุ:
ตั้งค่าความหนาขั้นต่ำเป็น 0.6-0.9 มม.
ตั้งเป้าหมายสำหรับช่วงทั่วไป 2-5 มม.
ลดความหนาหากเป็นไปได้ในการประหยัดวัสดุและต้นทุนที่ลดลง
พิจารณาความหนืดของวัสดุ
คุณสมบัติของวัสดุมีอิทธิพลต่อการออกแบบความหนา:
การออกแบบความหนาของผนังตามหลักการต้นทุน
ความสัมพันธ์ระหว่างเวลาเย็นและความหนาของผนัง
ความหนาของผนังอย่างมีนัยสำคัญส่งผลกระทบต่อเวลาเย็นส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการผลิตและต้นทุน:
ผนังที่หนาขึ้นต้องใช้ช่วงเวลาการระบายความร้อนที่ยาวนานขึ้น
เวลาระบายความร้อนแบบขยายลดผลผลิตโดยรวม
เวลารอบที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่ต้นทุนต่อหน่วยที่สูงขึ้น
พิจารณาความสัมพันธ์ต่อไปนี้:
| ความหนาของผนังเพิ่ม | เวลาการระบายความร้อนโดยประมาณ |
| 10% | 20% |
| 20% | 45% |
| 30% | 70% |
ลดความหนาของผนังเพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุด
การทำงานที่สมดุลและประสิทธิภาพต้องพิจารณาอย่างรอบคอบ:
ข้อกำหนดการทำงาน:
ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง:
การเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อน:
การประกันคุณภาพ:
โดยการเพิ่มประสิทธิภาพปัจจัยเหล่านี้นักออกแบบสามารถ:
ลดการใช้วัสดุ
ลดเวลาเย็นลง
เพิ่มประสิทธิภาพการผลิต
ลดต้นทุนการผลิตโดยรวม
ผลกระทบของความหนาของผนังที่ไม่สม่ำเสมอ
ความหนาของผนังที่ไม่สม่ำเสมอในการปั้นการฉีดอาจนำไปสู่ปัญหาที่มีผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพการผลิต การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจทำให้เกิดข้อบกพร่องความไม่สมดุลของการระบายความร้อนและความยากลำบากในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป
ข้อบกพร่องด้านเครื่องสำอาง
หนึ่งในปัญหาที่พบบ่อยที่สุดที่เกิดจากความหนาของผนังที่ไม่สม่ำเสมอคือข้อบกพร่องด้านเครื่องสำอาง ความไม่สมบูรณ์เหล่านี้มีผลต่อการปรากฏตัวและในบางกรณีความสมบูรณ์ของโครงสร้างของชิ้นส่วน
เครื่องหมายจม : ส่วนที่หนาขึ้นเย็นลงช้าลงทำให้พื้นผิวจมลงด้านในทำให้เกิดเครื่องหมายที่มองเห็นได้
Warpage : การหดตัวที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างส่วนที่หนาและบางนำไปสู่การบิดเบือนส่วนหรือการแปรปรวนเนื่องจากพื้นที่ต่าง ๆ เย็นลงในอัตราที่แตกต่างกัน
การเปลี่ยนแปลงอัตราการระบายความร้อน
ความหนาที่ไม่สม่ำเสมอทำให้อัตราการระบายความร้อนที่ไม่สอดคล้องกันทั่วทั้งส่วน ส่วนที่หนาขึ้นจะใช้เวลาให้เย็นนานขึ้นในขณะที่พื้นที่ทินเนอร์แข็งตัวเร็วขึ้น ความไม่สมดุลนี้สามารถนำไปสู่ข้อบกพร่องและต้องใช้เวลารอบการขยายเพื่อให้แน่ใจว่าทุกพื้นที่จะเย็นลงอย่างเหมาะสมลดประสิทธิภาพการผลิตโดยรวม
ความท้าทายในการ gating
gating ในการฉีดขึ้นรูปจะซับซ้อนมากขึ้นเมื่อจัดการกับผนังที่ไม่สม่ำเสมอ วัสดุหลอมเหลวอาจมีปัญหาในการไหลเข้าสู่ส่วนที่บางกว่าหลังจากเติมพื้นที่หนาขึ้น การหยุดชะงักของการไหลนี้อาจทำให้เกิดการเติมที่ไม่สมบูรณ์หรือการบรรจุที่ไม่สอดคล้องกันส่งผลให้เกิดข้อบกพร่องและประสิทธิภาพต่ำ
ปัญหารูปลักษณ์
ความหนาที่ไม่สม่ำเสมอมักส่งผลให้เกิดปัญหาที่ปรากฏเช่น:
เส้นการไหล : การแปรผันของความหนาทำให้เกิดรูปแบบการไหลที่ผิดปกติสร้างริ้วหรือเส้นที่มองเห็นได้บนพื้นผิวชิ้นส่วน
ความยากลำบากในการรักษาโพรง : ส่วนที่หนาขึ้นอาจไม่สามารถสัมผัสกับโพรงได้อย่างเต็มรูปแบบในระหว่างการทำความเย็นทำให้ยากที่จะบรรลุพื้นผิวหรือพื้นผิวที่ต้องการ
ความเครียดจากแรงเฉือนและการวางแนวเส้นใย
ความหนาของผนังที่ไม่สม่ำเสมอยังส่งผลกระทบต่อโครงสร้างภายในของส่วนที่ขึ้นรูปโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพลาสติกเสริมเส้นใย พื้นที่ทินเนอร์มีความเครียดจากแรงเฉือนสูงขึ้นนำไปสู่ทิศทางของเส้นใยที่แตกต่างกัน การเปลี่ยนแปลงในการจัดตำแหน่งไฟเบอร์นี้มีผลต่อความแข็งแรงของชิ้นส่วนและสามารถนำไปสู่การแปรปรวนหรือความล้มเหลวภายใต้การโหลด
การคำนวณความหนาของผนังโดยใช้อัตราส่วนการไหล (L/T)
คำจำกัดความของอัตราส่วนการไหล (L/T)
อัตราส่วนการไหล (L/T) แสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างความยาวเส้นทางการไหล (L) และความหนาของผนัง (T) ในการฉีดขึ้นรูป มันบ่งชี้ว่าพลาสติกหลอมเหลวสามารถเดินทางภายในความหนาของผนังได้ไกลแค่ไหน
ความสำคัญของอัตราส่วน L/T
อัตราส่วน l/t มีบทบาทสำคัญใน:
การกำหนดตำแหน่งจุดฉีดที่ดีที่สุด
การสร้างความหนาของผนังที่ทำได้
การออกแบบส่วนที่สมดุลกับความสามารถในการผลิต
อัตราส่วน L/T ที่สูงขึ้นช่วยให้ผนังทินเนอร์หรือเส้นทางการไหลยาวขึ้นมีอิทธิพลต่อการออกแบบชิ้นส่วนโดยรวมและประสิทธิภาพการผลิต
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการคำนวณอัตราส่วน L/T
ตัวแปรหลายตัวมีผลต่ออัตราส่วน L/T:
อุณหภูมิวัสดุ
อุณหภูมิแม่พิมพ์
พื้นผิวเสร็จสิ้น
ความหนืดของเรซิน
แรงดันฉีด
ปัจจัยเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์อย่างซับซ้อนทำให้การคำนวณที่แม่นยำท้าทาย แม่พิมพ์ที่มีประสบการณ์มักจะพึ่งพาช่วงโดยประมาณและความรู้เชิงปฏิบัติ
ตัวอย่างการคำนวณอัตราส่วน L/T
พิจารณาชิ้นส่วนพีซีด้วย:
ความหนาของผนัง: 2 มม.
ระยะการเติมสินค้า: 200 มม.
ความยาวของนักวิ่ง: 100 มม.
เส้นผ่านศูนย์กลางของนักวิ่ง: 5 มม.
l/t (ทั้งหมด) = l1/t1 (runner) + l2/t2 (ผลิตภัณฑ์) = 100/5 + 200/2 = 120
เกินอัตราส่วน L/T ทั่วไปสำหรับ PC (90) ซึ่งบ่งบอกถึงปัญหาการขึ้นรูปที่อาจเกิดขึ้น
การปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูป
เพื่อเพิ่มความสามารถในการขึ้นรูป:
ปรับตำแหน่งประตู:
ปรับเปลี่ยนความหนาของผนัง:
การปรับเหล่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการขึ้นรูปเพื่อให้มั่นใจว่าคุณภาพและประสิทธิภาพการผลิตที่ดีขึ้น
ข้อควรพิจารณาอื่น ๆ สำหรับการออกแบบความหนาของผนังการฉีดขึ้นรูป
การออกแบบความหนาของผนังที่ถูกต้องสำหรับชิ้นส่วนที่ฉีดยานั้นเกี่ยวข้องกับแนวทางพื้นฐานมากกว่าแค่แนวทางพื้นฐาน มีหลายปัจจัยที่มีผลต่อการออกแบบขั้นสุดท้ายส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานและประสิทธิภาพการผลิต
โครงสร้างพื้นฐานและข้อกำหนดด้านมิติ
พื้นฐานการออกแบบผลิตภัณฑ์มีผลต่อความหนาของผนังอย่างมีนัยสำคัญ:
รูปร่างและขนาดโดยรวมกำหนดข้อกำหนดความหนาขั้นต่ำ
รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนอาจจำเป็นต้องมีความหนาของผนังที่แตกต่างกัน
ความต้องการความสมบูรณ์ของโครงสร้างมักจะกำหนดค่าความหนาขั้นต่ำ
นักออกแบบจะต้องสร้างความสมดุลให้กับปัจจัยเหล่านี้ด้วยความกังวลเกี่ยวกับการผลิตเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพของชิ้นส่วนและประสิทธิภาพการผลิต
คุณสมบัติและลักษณะของวัตถุดิบ
การเลือกวัสดุมีบทบาทสำคัญในการออกแบบความหนาของผนัง: ผลกระทบต่อ
| คุณสมบัติของวัสดุ | ต่อความหนาของผนัง |
| ดัชนีการไหลหลั่ง | MFI ที่สูงขึ้นช่วยให้ผนังทินเนอร์ |
| อัตราการหดตัว | ส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในมิติและการแปรปรวน |
| การนำความร้อน | มีอิทธิพลต่อเวลาในการระบายความร้อนและประสิทธิภาพรอบ |
การทำความเข้าใจคุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้นักออกแบบเลือกความหนาของผนังที่เหมาะสมสำหรับวัสดุเฉพาะ
พารามิเตอร์การออกแบบแม่พิมพ์และการฉีดขึ้นรูปพารามิเตอร์
การพิจารณาแม่พิมพ์และกระบวนการส่งผลกระทบต่อการตัดสินใจความหนาของผนัง:
ตำแหน่งประตูและรูปแบบการไหลของแรงกระแทกและความต้องการความหนา
การออกแบบระบบทำความเย็นมีอิทธิพลต่อความหนาของผนังที่ทำได้
ความดันฉีดและข้อ จำกัด ความเร็วอาจกำหนดความหนาขั้นต่ำ
การร่วมมือกับนักออกแบบแม่พิมพ์และวิศวกรกระบวนการช่วยให้มั่นใจได้ถึงความหนาของผนังที่ดีที่สุดสำหรับการผลิต
ข้อกำหนดการประกอบและการใช้งาน
การพิจารณาการใช้งานสุดท้ายจะต้องคำนึงถึงการออกแบบความหนาของผนัง:
สแน็ปพอดีและบานพับที่อยู่อาศัยต้องการอัตราส่วนความหนาต่อความยาวที่เฉพาะเจาะจง
พื้นที่รับน้ำหนักอาจต้องใช้ความหนาของผนังเสริม
ความต้องการฉนวนกันความร้อนหรือไฟฟ้าอาจมีผลต่อตัวเลือกความหนา
นักออกแบบควรพิจารณาวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์ทั้งหมดเมื่อพิจารณาความหนาของผนังที่เหมาะสม
บทสรุป
ในการออกแบบการฉีดขึ้นรูปการรักษาความหนาของผนังที่ดีที่สุดเป็นกุญแจสำคัญ มันส่งผลกระทบต่อความแข็งแรงเวลาเย็นและประสิทธิภาพการผลิต ตามแนวทางที่แนะนำสำหรับวัสดุต่าง ๆ ทำให้มั่นใจได้ว่าผลลัพธ์ที่สอดคล้องกันและลดข้อบกพร่องเช่นเครื่องหมายจมหรือการแปรปรวน
การทำงานกับผู้ผลิตที่มีประสบการณ์ช่วยปรับความหนาของผนังอย่างละเอียดสำหรับความต้องการโครงการเฉพาะ พวกเขาให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับพฤติกรรมของวัสดุเครื่องมือและเทคนิคการขึ้นรูป
การเพิ่มประสิทธิภาพความหนาของผนังทำให้ค่าใช้จ่ายคุณภาพและประสิทธิภาพ ช่วยลดการใช้วัสดุลดเวลาเย็นลงและเพิ่มความทนทานของชิ้นส่วน การออกแบบความหนาที่เหมาะสมนำไปสู่การผลิตที่มีประสิทธิภาพและมีคุณภาพสูง
