1.Was bedeutet "Schrumpfung"?
Es ist wichtig zu verstehen, was Schrumpfung ist, wie sie bei verschiedenen Spritzgusskunststoffen auftritt und wie sie passiert. Das Verständnis dieser Aspekte kann Ihnen helfen, den Prozess und seine Bedeutung zu verstehen. Es kann auch dazu beitragen, eine praktische Schrumpfung aufrechtzuerhalten, die die Endproduktgrößenanforderungen nicht beeinträchtigt und zu fehlerhaften Produkten führt. Lesen Sie also weiter, um mehr über das Schrumpfen von Kunststoffen beim Spritzgießen zu erfahren.
Beim Spritzgießen von Kunststoffen durchläuft der Kunststoff einen Prozess, der als Schrumpfung bekannt ist und sich beim Abkühlen nach dem Einspritzen zusammenzieht. Der Großteil der Schrumpfung erfolgt innerhalb der Form, während sie abkühlt, aber es gibt immer noch eine gewisse Schrumpfung, nachdem das Teil ausgeworfen wurde, da es weiter abkühlt.
Es zeigt das Ausmaß, in dem die Größe der Kunststoffkomponente reduziert wird, nachdem sie aus der Form entfernt und abgekühlt wurde. Kunststoffarten, Formbedingungen, die Konstruktion der Form und andere Faktoren spielen alle eine Rolle bei der Schrumpfung von Kunststoff.
Es gibt eine breite Palette von Schrumpfungsraten zwischen den verschiedenen Polymermaterialien. Zweitens beeinflusst die Rate, mit der die Konturen der Kunststoffkomponente stark schrumpfen, den Schwierigkeitsgrad der internen Struktur der Komponente und das Vorhandensein oder Fehlen von Einsätzen.
Die Schrumpfung von geformten Kunststoffteilen kann bis zu 20% des Volumens betragen, gemessen bei der Verarbeitung und Umgebungstemperatur. Diese Volumenkontraktion von Polymeren führt oft zu verzogenen Teilen und Maßunterschieden. Diese Änderungen treten zwischen hergestellten Teilen und der Form auf.
2.Wie berechnet man Schrumpfungsraten, um ein langlebiges Endprodukt zu gewährleisten?
Es ist wichtig, die Schrumpfung vor Produktionsbeginn vorherzusagen, um teure und zeitaufwändige Werkzeuganpassungen zu vermeiden. Alle Kunststoffe haben einen minimalen und maximalen Schrumpfungsprozentsatz, aber man muss alle anderen Elemente berücksichtigen, die die Schrumpfungsrate beeinflussen. Die beste Methode zur Berechnung der Schrumpfungsrate besteht darin, ein Prototypwerkzeug zu entwickeln, um die Kühl- und Angussvorgaben zu simulieren, die während der Produktion verwendet werden. Dies liefert nicht nur eine genaue Messung der Schrumpfung, sondern bietet auch die Möglichkeit, das Werkzeug vor dem Produktionsprozess anzupassen, falls Mängel auftreten. Die Bestimmung der Schrumpfungsrate beim Spritzgießen von Kunststoffen ist entscheidend für die Aufrechterhaltung einer reibungslosen Produktion.
3.Wann tritt Schrumpfung auf?
· Der Längenunterschied, der durch thermische Ausdehnung und Kältekontraktion in Polymeren verursacht wird
Wenn die Form für das Spritzgießen hergestellt werden muss, ist es wichtig, die Rohkomponenten für den Kunststoff zu schmelzen. Zu diesem Zeitpunkt steigt die Temperatur des Schmelzprozesses auf zwischen 200 und 300 Grad, und die Rohkomponenten für den Kunststoff werden erhitzt und expandiert. Die Temperatur der Spritzgussform wird während des Abkühlprozesses sinken, was zu einer möglichen Reduktion ihres Volumens führt.
· Variationen in der atomaren und molekularen Zusammensetzung von Kunststoffen
Zum Beispiel, während des Formprozesses für duroplastische Kunststoffe, verwandelt sich die Struktur der Moleküle, die das Harz bilden, von linear zu körperlich. Da die Volumenmasse der Körperstruktur größer ist als die der linearen Struktur und das Gesamtvolumen der linearen Struktur abnimmt, wird die Körperstruktur kleiner.
· Eine Verschiebung der Restspannung
Die reine Kraft des Formdrucks, Anisotropie, ungleichmäßige Mischung von Additiven und Formtemperatur können alle das Werkzeug beeinflussen, während es zur Herstellung von Spritzgusskunststoffen verwendet wird.
Nach dem Formen wird die Spritzgussform immer noch einige Restspannungen aufweisen. Diese Restspannungen werden sich im Laufe der Zeit allmählich reduzieren und neu verteilen. Infolgedessen wird die Spritzgussform erneut kleiner. Diese Art der Schrumpfung wird manchmal als Nachschrumpfung bezeichnet.
· Die Größe des Angussabschnitts
Es gibt eine breite Palette von Querschnittsgrößen für Spritzgussformen. Ein großes Tor erhöht den Hohlraumdruck und verlängert die Schließzeit des Tors, wodurch mehr geschmolzenes Material in den Hohlraum fließen kann. Dies wird durch erhöhten Schmelzfluss erreicht.
· Kunststoffart
Kristalline Polymere, wie Polypropylen (PP) und Polyamid (PA), haben eine größere Schrumpfung nach dem Entformen und einen umfassenderen Schrumpfbereich als amorphe Kunststoffe, wie Polycarbonat (PS) und Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS).
4.Was passiert, wenn die geformten Teile ungleichmäßig schrumpfen?
Ungleiche Schrumpfung wird als Verzug bezeichnet. Wenn die Bereiche des Teils ungleichmäßig schrumpfen, erzeugen sie Spannungen innerhalb des Teils. Diese Spannungen hängen von der Steifigkeit des Teils ab und können dazu führen, dass sich das Teil verformt oder seine Form ändert. Dies führt zu Rissen in Teilen bei langfristiger Nutzung.
Die Schrumpfung von geformten Kunststoffteilen kann bis zu 20% des Volumens betragen, gemessen bei der Verarbeitung und Umgebungstemperatur. Diese Volumenkontraktion von Polymeren führt oft zu verzogenen Teilen und Maßunterschieden. Diese Änderungen treten zwischen hergestellten Teilen und der Form auf. Beim Extrusionsverfahren verwenden wir anstelle der Form die Düse.
5.Welcher Grund verursacht Schrumpfung beim Spritzgießen von Kunststoffen?
Variationen in der Schrumpfung sind die Hauptursache für Verzug, was kompliziert klingen mag, aber ziemlich einfach ist. Anders ausgedrückt, wenn ein Teil in alle Richtungen gleichmäßig schrumpft, wird es nicht nur kleiner, sondern behält auch seine ursprüngliche Form. Wenn jedoch ein Teil schneller schrumpft als die anderen, führt der Unterschied zu Spannungen im Teil. Wenn das Teil aus der Form ausgeworfen wird, wird es sich verformen, wenn die aufgebrachten Kräfte seine Fähigkeit zur Aufrechterhaltung seiner strukturellen Integrität übersteigen.
Es gibt vier Hauptarten der Schrumpfung, die wie folgt sind:
· Regional
Dies geschieht, wenn die Schrumpfungsrate jedes Teils anders ist als die der Bereiche, die dem Tor am nächsten liegen, und der Bereiche, die dem Endpunkt der Füllung (EOF) am nächsten liegen; typischerweise tritt diese Variation zwischen den Bereichen des Teils auf, die dicker sind (der Torbereich), und den Bereichen, die dünner sind (der EOF-Bereich). Eine Region zieht sich schneller zusammen als eine andere.
· Weg von der dichten Substanz
Dieser Unterschied im Schrumpfen tritt auf, wenn das Schrumpfen auf der Oberseite des Teils von dem auf der Unterseite abweicht, wenn das Teil in zwei Hälften geschnitten wird. Aufgrund dieses Unterschieds hat die Komponente das Potenzial, sich zu biegen, da eine Seite mehr schrumpfen kann als die andere und folglich kleiner sein wird als die andere Seite.
· In einer Richtung
Unterschiede im Schrumpfen können sowohl parallel als auch senkrecht zur Orientierung des Materials auftreten, oft als Fließrichtung bekannt. Die Ausrichtung von Molekülen oder Fasern kann dies verursachen. Wie bereits erwähnt, neigt ein amorphes Material dazu, sich mehr in einer Richtung parallel zur Fließrichtung zusammenzuziehen. Die Schrumpfung von kristallinen Feststoffen ist typischerweise größer senkrecht zur Fließrichtung.
· Vergleich der Ebenen- mit der Dickenrichtung
Meistens schrumpfen Polymere in Richtung ihrer Dicke und nicht in Richtung ihrer Oberflächenebene. Dieser Effekt wird durch die Formverhinderung verursacht. Das Vorhandensein eines Unterschieds zwischen dem Schrumpfen in der Ebenenrichtung und der Dickenrichtung kann zu Verwerfungen führen. Dies geschieht oft in den Ecken des Teils, die manchmal dicker sind als die nominale Wanddicke.
6. Wie kann man die Schrumpfung beim Spritzgießen kontrollieren?
Jedes Material hat eine vom Hersteller angegebene Schrumpfungsrate. Diese kann verwendet werden, um die Veränderungen des Kunststoffs von der Zeit, in der er geformt wird, bis er vollständig abgekühlt ist, vorherzusagen. Jedes Material dehnt sich beim Erhitzen aus und schrumpft beim Abkühlen auf Raumtemperatur wieder. Jede Dimension des Kunststoffprodukts wird während der Abkühlphase um einen bestimmten Betrag schrumpfen. Die Kontrolle dieser Schrumpfung könnte der Schlüssel zur Perfektionierung Ihres Endprodukts sein. Lassen Sie uns einige der Möglichkeiten besprechen, wie die Schrumpfung während des Spritzgießprozesses kontrolliert werden kann.
Temperatur des Materials
Die Anpassung der Temperatur des Kunststoffharzes beim Erhitzen ist wichtig zur Kontrolle der Schrumpfung. Je höher das Material vor dem Gießen erhitzt wird, desto mehr dehnen sich die Moleküle aus. Beim Abkühlen schrumpfen diese Moleküle wieder. Je niedriger die Temperatur des Kunststoffs zum Zeitpunkt des Gießens ist, desto weniger Schrumpfung tritt während des Abkühlprozesses auf.
Temperatur der Form
Die Kontrolle der Formtemperatur kann die Schrumpfung kontrollieren. Die Verwendung einer kalten Form ermöglicht es den äußeren Rändern eines Teils, zu trocknen, bevor es den gesamten Raum richtig füllen und komprimieren kann. Die Verwendung einer heißen Form führt zu weniger Schrumpfung als eine kalte. Sie ermöglicht es den Molekülen des Kunststoffmaterials, sich weiterhin frei zu bewegen, während es die Form füllt und den richtigen Druck erreicht, bevor es zu kühlen beginnt.
Druckanpassungen
Die Druckkraft, die zum Einspritzen des Kunststoffmaterials verwendet wird, macht einen direkten Unterschied bei den Schrumpfungsraten. Es ist der Druck, der erforderlich ist, um das Material an Ort und Stelle zu packen. Je fester das Material gepackt ist, desto weniger Spielraum gibt es für Bewegungen beim Abkühlen. Je höher der Einspritzdruck, desto weniger schrumpft der Kunststoff.
Solange der Druck aufrechterhalten wird, bis der Kunststoff erstarrt ist, wird die Schrumpfung begrenzt. Wenn der Druck freigegeben wird, bevor der Kunststoff vollständig abgekühlt ist, wird die Schrumpfung schlimmer. Das Zurückhalten des Kunststoffs an Ort und Stelle, während er abkühlt, um sein übliches Schrumpfmuster umzukehren, kontrolliert die Schrumpfung, aber der Prozess dauert länger und kostet mehr. Das Überblasen der Kunststoffteile mit Luft hilft ebenfalls, sie zu stabilisieren.
Kaltwasserimmersion
Eine andere Möglichkeit, ein Kunststoffteil schnell abzukühlen, besteht darin, es in Wasser bei Raumtemperatur zu tauchen. Dies kühlt das Material unter seinen Schmelzpunkt und stoppt die Nachschrumpfung. Dies hilft den inneren Wänden des Kunststoffs, schneller zu erstarren, da diese Bereiche länger zum Abkühlen und Erstarren benötigen als die äußeren Wände. Es ist etwas riskant, da es das Produkt belastet. Es kann zu Rissen oder Brüchen kommen, wenn der Kunststoff später extremen Temperaturen ausgesetzt wird.
Es ist wichtig zu bestimmen, wie ein Kunststoffprodukt schrumpft und sich beim Abkühlen verbiegt, um ein perfektes Endprodukt zu erhalten. Wege zu finden, wie das Material abkühlt, hilft sicherzustellen, dass Ihre Teile jedes Mal so herauskommen, wie sie sollten. Sie möchten konsistente Ergebnisse bei Spritzgießprojekten. Die Formulierung von Materialien, die Abmessungen der Form und die Verarbeitungsdetails beeinflussen alle die Schrumpfung.
7. Schlussfolgerung
In den meisten Fällen können sich mehrere Einflüsse gegenseitig aufheben oder verstärken, was es unmöglich macht, den Beitrag jedes Effekts zu trennen. Das Verständnis, wie und warum Kunststoffe beim Spritzgießen schrumpfen, verschafft Ingenieuren einen Wettbewerbsvorteil bei der Analyse durch Simulation, um ein geeignetes Kunststoffprodukt zu entwickeln, das in ihr Budget und ihren Zeitrahmen passt.
