Schrumpfung beim Spritzgießen bezieht sich einfach darauf, wie stark sich die Polymere während der Abkühlphase zusammenziehen. Während des Spritzgießprozesses wird geschmolzenes Kunststoffmaterial unter hohem Druck in eine Formkavität eingespritzt, und wenn das Kunststoffmaterial abkühlt, schrumpft es beim Erstarren. Diese Schrumpfung kann dazu führen, dass das geformte Teil kleiner als die beabsichtigte Größe ist und eine ungleichmäßige Form aufweist, die als Verzug bekannt ist.
Die Schrumpfung beim Spritzgießen kann je nach verwendetem Kunststoffmaterial, dem Design des Teils und den Verarbeitungsbedingungen variieren. Es ist wichtig, die erwartete Schrumpfung während der Design- und Werkzeugphasen zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass das Endteil den erforderlichen Spezifikationen entspricht.
Um sicher zu gehen, kompensieren Hersteller oft die Schrumpfung, indem sie die Formkavität vergrößern oder zusätzliches Material zum Teil hinzufügen, das dann nach dem Spritzgießen getrimmt oder bearbeitet wird, um die gewünschten Abmessungen zu erreichen.
Schwindungsrate der Form
Vor Beginn der Produktion sollte die Schwindungsrate der Form vorhergesagt werden, um zusätzliche Kosten und Anpassungen zu vermeiden. Alle Kunststoffmaterialien haben einen minimalen und maximalen Schwindungsprozentsatz, der Ihnen hilft, die Veränderungen des Kunststoffs von der Formung bis zur vollständigen Abkühlung zu bewerten. Dies und andere Faktoren, die die Schwindungsrate beeinflussen, sollten berücksichtigt werden.
Arten der Schrumpfung beim Kunststoffspritzgießen
Es gibt etwa vier Arten des Kunststoffspritzgießens, die jeweils unter einzigartigen Bedingungen entstehen; sie umfassen die folgenden.
Regionale Schrumpfung: Dies tritt auf, wenn die Schrumpfungsrate bei den Produktteilen variiert, die sich zwischen denjenigen befinden, die dem Formtor am nächsten sind, und den Bereichen, die dem Ende des Füllbereichs am nächsten sind. Dies führt dazu, dass der Teil in der Nähe des Tors dicker wird, während das andere Ende etwas dünner wird. Daher zieht der dickere Teil den dünneren Teil ein, was zu einer verzogenen Schrumpfung führt.
Dickenschrumpfung: Diese Schrumpfung tritt auf, wenn die oberen und unteren Bereiche derselben Form unterschiedlich schnell abkühlen. Es ist eine Situation, in der der obere Teil schneller abkühlt als der untere Teil, und diese Abweichung führt dazu, dass sich der Formteil zur kalten Seite hin biegt und immer mehr schrumpft, bis diese neue Form eingefroren ist.
Richtungsschrumpfung: Dies ist das Ergebnis einer Abweichung in der molekularen und Faserorientierung. Die Schrumpfung manifestiert sich parallel und senkrecht zur Orientierung des Formmaterials und der Fließrichtung. Das Material schrumpft daher stärker in der Richtung, in die das Material fließt.
In-Ebenen-Schrumpfung: Es ist üblich, dass Polymere in Dickenrichtung etwas stärker schrumpfen als in der Oberflächenebene. Dies wird durch eine Bedingung namens Formrestriktion verursacht, die im Wesentlichen das Fehlen von Restriktionen im dickeren Teil ist. Dieser Unterschied in der Schrumpfung verursacht ernsthafte Verformungen an den Ecken und kann das Produkt beschädigen und unbrauchbar machen.
Wie berechnet man die Formschrumpfung?
Die überzeugendste Methode zur Berechnung der Schrumpfungsrate beim Kunststoffspritzgießen besteht darin, ein Prototypwerkzeug zu entwickeln, das die Kühl- und Anspritzanforderungen nachahmt, die während der Produktion verwendet werden. Diese Technik liefert nicht nur eine genaue Schrumpfungsmessung, sondern bietet auch die Möglichkeit, das Werkzeug vor Produktionsbeginn zu ändern, falls ein potenzieller Defekt vorhergesagt wurde.
Die folgenden Schritte beschreiben, wie die Formschrumpfung berechnet wird:
Bestimmen Sie zuerst die ursprünglichen Abmessungen der Form.
Bestimmen Sie als Nächstes die Abmessungen des geformten Teils.
Drittens ziehen Sie die Abmessungen des geformten Teils von den ursprünglichen Abmessungen der Form ab.
Schließlich teilen Sie die Differenz in den Abmessungen durch die ursprünglichen Abmessungen der Form und multiplizieren Sie mit 100, um den Schwindungsprozentsatz der Form zu erhalten.
Überprüfen Sie nach der Berechnung des Schwindungsprozentsatzes der Form Ihre Antwort mit den angegebenen Spezifikationen.
Was verursacht Formschrumpfung
In der Kunststoffteilefertigung ist Schrumpfung ein normaler Prozess beim Spritzgießen, der sich darauf bezieht, wie stark sich die Polymere während der Abkühlphase zusammenziehen. Die Hauptursache für die Schrumpfung ist der Übergang von der Dichte des geschmolzenen Kunststoffs zur Dichte seines abgekühlten, festen Zustands. Während sie in der Abkühlphase auftritt, kann eine minimale Schrumpfung nach dem Auswerfen des Teils weitergehen, da sich Feuchtigkeit und Temperatur stabilisieren. Wenn Bereiche des Teils ungleichmäßig schrumpfen – bekannt als Verzug – kann dies zu schweren Teilefehlern führen. Neben der Verschiebung der Polymerdichte tragen auch andere Faktoren zu variabler Schrumpfung bei.
Weitere Ursachen für Schrumpfung beim Spritzgießen
Die Schrumpfung wird durch die Kunststoffzusammensetzung und die Materialeigenschaften beeinflusst, und auch die Verarbeitungsbedingungen – wie Fließrate und Temperatur – und das Teil-Design können dazu beitragen. Lassen Sie uns einige dieser Ursachen überprüfen:
Kunststoffzusammensetzung: Halb-kristalline Kunststoffe wie Polyethylen haben eine höhere Schrumpfungsrate als amorphe Kunststoffe wie ABS. Die molekulare Zusammensetzung von halb-kristallinen Kunststoffen bildet Kristallite – eine kleinere, kompaktere Struktur als amorphe Polymere wie Polycarbonat.
Molekulargewicht: Harze mit hohem Molekulargewicht neigen dazu, eine höhere Viskosität beim Füllen einer Spritzgussform und einen höheren Druckabfall in der Kavität zu haben. Dieser niedrige Druck kann zu höheren Schrumpfraten im Endteil führen.
Additive: Füllstoffe wie Glas- und Keramikfasern haben eine geringe thermische Ausdehnung, sodass sie während des Abkühlungsprozesses weniger schrumpfen.
Stressniveau: Während des Formprozesses können die Zeit und die Temperatur, bei der das Teil unter Stress gesetzt wird, eine übermäßige Menge an Flüssigkeit verursachen, was zu einer zu starken Schrumpfung und Sprödigkeit führen kann.
Zusätzlich zu diesen Ursachen gibt es weitere Variablen wie Einspritzdruck, Schmelz- und Formtemperaturen sowie die Geometrie des Teils. Da viele Faktoren die Schrumpfung beeinflussen können, ist es entscheidend, mit einem Hersteller zusammenzuarbeiten, der die Schrumpfrate des Teils genau berechnen kann, um Defekte zu vermeiden.
Wie kann man die Schrumpfung beim Spritzgießen kontrollieren?
Jedes Material hat eine Schrumpfungsrate, die vom Hersteller angegeben wird. Diese kann verwendet werden, um die Veränderungen im Kunststoff 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. Jede Dimension des Kunststoffprodukts wird während der Abkühlungsphase eine bestimmte Menge schrumpfen. Die Kontrolle dieser Schrumpfung könnte der Schlüssel zur Perfektionierung Ihres Endprodukts sein. Lassen Sie uns über einige Möglichkeiten sprechen, wie die Schrumpfung während des Spritzgussprozesses 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 Abkühlungsprozesses 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 Kraft des Drucks, der zum Einspritzen des Kunststoffmaterials verwendet wird, macht einen direkten Unterschied bei den Schrumpfraten. 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 Druck ausgeübt 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 des Abkühlens, um sein übliches Schrumpfmuster umzukehren, kontrolliert die Schrumpfung, aber der Prozess dauert länger und kostet mehr. Das Einblasen von Luft über die Kunststoffteile hilft ebenfalls, sie zu stabilisieren.
Kaltwasserimmersion
Eine weitere 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 brauchen, um abzukühlen und zu erstarren als die äußeren Wände. Es ist etwas riskant, da es durch den Stress, den es auf das Produkt ausübt, zu Rissen oder Brüchen kommen kann, 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, um die Abkühlung des Materials zu kontrollieren, hilft sicherzustellen, dass Ihre Teile jedes Mal so herauskommen, wie sie sollten. Sie möchten konsistente Ergebnisse bei Spritzgussprojekten. Die Formulierung der Materialien, die Abmessungen der Form und die Verarbeitungsdetails beeinflussen alle die Schrumpfung. Lassen Sie uns den besten Weg finden, die Schrumpfung zu kontrollieren und Ihnen zu helfen, die besten Ergebnisse für Ihr nächstes Spritzgussprojekt zu erzielen.
Fazit
Schrumpfung beim Spritzgießen ist ein häufiges Problem bei der Herstellung von Kunststoffteilen. Es kann jedoch vermieden werden, indem einige Schritte befolgt werden, die die Bewertung der Schrumpfungsrate des Harzes zur Bestimmung der Zuverlässigkeit des Polymers, die Zusammensetzung des Polymers, den Spritzgussprozess und die Form des Kunststoffteils umfassen. All diese Elemente spielen eine entscheidende Rolle bei der Verhinderung von Schrumpfung.
Insgesamt ist das Verständnis der Ursachen und der Lösungen für Schrumpfung beim Kunststoffspritzgießen ein großer Erfolgsfaktor für jeden Spritzgussprozess.
