Comprendere il ritiro nella plastica per stampaggio a iniezione

1.Cosa si intende per "Ritiro"?

È essenziale capire cosa sia il ritiro, come si verifica nelle diverse plastiche per stampaggio a iniezione e come avviene. Comprendere questi aspetti può aiutarti a capire il processo e la sua importanza. Tuttavia, può anche aiutare a mantenere un ritiro pratico che non influisca sulle dimensioni finali del prodotto, portando a prodotti difettosi. Quindi continua a leggere per saperne di più sul ritiro della plastica nello stampaggio a iniezione.

Lo stampaggio fatto con le plastiche per stampaggio a iniezione subisce un processo noto come ritiro, che si contrae mentre si raffredda dopo essere stato iniettato. La maggior parte del ritiro avviene all'interno dello stampo mentre si raffredda, ma c'è ancora un po' di ritiro dopo che la parte è stata espulsa poiché continua a raffreddarsi.

Indica la misura in cui la dimensione del componente plastico si riduce dopo essere stato rimosso dallo stampo e lasciato raffreddare. Tipi di plastica, condizioni di stampaggio, la costruzione dello stampo e altri fattori giocano tutti un ruolo nel ritiro della plastica.

Esiste una vasta gamma di tassi di ritiro tra i vari materiali polimerici. In secondo luogo, il tasso al quale i contorni del componente plastico influenzano fortemente i contratti plastici, il grado di difficoltà della struttura interna del componente e la presenza o assenza di inserti.

Il ritiro delle parti in plastica stampate può essere fino al 20% in volume quando misurato alla temperatura di lavorazione e ambiente. Questa contrazione volumetrica dei polimeri porta spesso a parti deformate e differenze dimensionali. Questi cambiamenti si verificano tra le parti fabbricate e lo stampo.

2.Come calcolare i tassi di ritiro per garantire un prodotto finale durevole?

È importante prevedere il ritiro prima di iniziare la produzione per evitare costose e tempestive regolazioni degli utensili. Tutte le plastiche hanno una percentuale minima e massima di ritiro, ma è necessario considerare tutti gli altri elementi che influenzano il tasso di ritiro. Il metodo migliore per calcolare il tasso di ritiro è sviluppare un utensile prototipo per imitare le specifiche di raffreddamento e di gating utilizzate durante la produzione. Non solo fornirà una misurazione accurata del ritiro, ma consentirà anche l'opportunità di modificare l'attrezzatura prima del processo di produzione se si verificano difetti. Determinare il tasso di ritiro dello stampaggio a iniezione di plastica è fondamentale per mantenere una produzione snella.

3.Quando si verifica il ritiro?

· La differenza di lunghezza causata dall'espansione termica e dalla contrazione a freddo nei polimeri

Quando lo stampo per lo stampaggio a iniezione deve essere realizzato, è essenziale fondere i componenti grezzi per la plastica. A questo punto, la temperatura del processo di fusione sale tra i 200 e i 300 gradi, e i componenti grezzi per la plastica vengono riscaldati ed espansi. La temperatura dello stampo a iniezione scenderà durante il processo di raffreddamento, risultando in una probabile riduzione del suo volume.

· Variazioni nella composizione atomica e molecolare delle plastiche

Ad esempio, durante il processo di stampaggio per le plastiche termoindurenti, la struttura delle molecole che compongono la resina si trasforma da lineare a forma corporea. Poiché la massa volumetrica della struttura corporea è maggiore di quella della struttura lineare, e poiché il volume totale della struttura lineare diminuisce, la struttura corporea diventa più piccola.

· Un cambiamento nello stress residuo

La forza pura della pressione di stampaggio, l'anisotropia, la miscelazione non uniforme degli additivi e la temperatura dello stampo possono tutti influenzare l'attrezzatura mentre viene utilizzata per realizzare stampi a iniezione di plastica.
Dopo lo stampaggio, lo stampo a iniezione avrà ancora qualche stress residuo. Questo stress residuo si ridurrà e si ridistribuirà progressivamente col passare del tempo. Come conseguenza diretta, lo stampo a iniezione diventerà più piccolo ancora una volta. Questo tipo di ritiro è talvolta chiamato post-retrazione.

· La dimensione della sezione del gate

Esiste una vasta gamma di dimensioni delle sezioni trasversali disponibili per gli stampi a iniezione. Un grande gate aumenta la pressione della cavità e allunga il tempo di chiusura del gate, consentendo a più materiale fuso di fluire nella cavità. Questo è realizzato aumentando il flusso di fusione.

· Varietà di plastica

I polimeri cristallini, come il polipropilene (PP) e il poliammide (PA), hanno un ritiro maggiore dopo lo stampaggio e una gamma di ritiro più ampia rispetto alle plastiche non cristalline, come il policarbonato (PS) e l'acrilonitrile butadiene stirene (ABS).

4.Cosa succede se le parti stampate si restringono in modo non uniforme?

Il ritiro non uniforme è chiamato deformazione. Se le regioni della parte si restringono in modo non uniforme, creano tensioni all'interno della parte. Queste tensioni dipendono dalla rigidità della parte che può causare la deformazione o il cambiamento di forma della parte. Questo porta a crepe nelle parti durante l'uso a lungo termine.

5.Quale motivo causerà il ritiro durante lo stampaggio a iniezione delle plastiche?

Le variazioni nel ritiro sono la causa principale della deformazione, che può sembrare complicata ma è piuttosto semplice. In altre parole, quando un componente si restringe uniformemente in tutte le direzioni, non solo diventa più piccolo ma mantiene anche la sua forma originale. D'altra parte, se una parte si restringe a un tasso diverso rispetto alle altre, la differenza causerà tensioni all'interno della parte. Quando la parte viene espulsa dallo stampo, diventerà deformata se le forze applicate su di essa superano la sua capacità di mantenere la sua integrità strutturale.

Esistono quattro tipi principali di ritiro, che sono i seguenti:

· Regionale

Questo accade quando il tasso di ritiro di ciascuna parte è diverso dalle regioni più vicine al cancello e dalle regioni più vicine alla fine del riempimento (EOF); tipicamente, questa variazione si verifica tra le aree della parte che sono più spesse (l'area del cancello) e le aree che sono più sottili (l'area EOF). Una regione si contrae a un tasso più veloce rispetto a un'altra.

· Lontano dalla sostanza densa

Questa differenza di ritiro si verifica quando il ritiro sulla parte superiore della parte differisce dal ritiro sulla parte inferiore quando la parte viene tagliata a metà. A causa di questa differenza, il componente ha il potenziale di piegarsi perché un lato può contrarsi più dell'altro e, di conseguenza, sarà più piccolo dell'altro lato.

· In un senso direzionale

Differenze di ritiro possono verificarsi sia parallelamente che perpendicolarmente all'orientamento del materiale, spesso noto come direzione del flusso. L'allineamento delle molecole o delle fibre può causare questo. Come detto prima, un materiale amorfo tende a contrarsi di più in una direzione parallela alla direzione del flusso. Il ritiro dei solidi cristallini è tipicamente maggiore perpendicolarmente alla direzione del flusso.

· Confronto tra il piano e lo spessore

Più spesso che no, i polimeri si restringono nella direzione del loro spessore piuttosto che nella direzione del loro piano superficiale. Questo effetto è causato dalla prevenzione della muffa. La presenza di una differenza tra quanto qualcosa si restringe nella direzione del piano e nella direzione dello spessore può portare a deformazioni. Spesso accade negli angoli della parte, che a volte sono più spessi dello spessore nominale della parete.

6.Come controllare il ritiro durante lo stampaggio a iniezione?

Ogni materiale ha un tasso di ritiro fornito dal suo produttore. Questo può essere utilizzato per aiutare a prevedere i cambiamenti nella plastica dal momento in cui viene stampata e dopo che si è completamente raffreddata. Qualsiasi materiale si espande quando viene riscaldato e si restringe mentre si raffredda fino a raggiungere la temperatura ambiente. Ogni dimensione del prodotto in plastica si restringerà di una certa quantità durante il periodo di raffreddamento. Controllare questo ritiro potrebbe essere la chiave per perfezionare il tuo prodotto finale. Parliamo di alcuni dei modi in cui il ritiro può essere controllato durante il processo di stampaggio a iniezione.

Temperatura del materiale

Regolare la temperatura della resina plastica mentre viene riscaldata è importante per il controllo del ritiro. Più il materiale viene riscaldato prima di essere versato, più le molecole si espandono. Mentre si raffredda, queste molecole si restringono. Più bassa è la temperatura della plastica al momento del versamento, minore sarà il ritiro durante il processo di raffreddamento.

Temperatura dello stampo

Controllare la temperatura dello stampo può controllare il ritiro. Utilizzare uno stampo freddo consente ai bordi esterni di una parte di asciugarsi prima che possa riempire e comprimere correttamente l'intero spazio. Utilizzare uno stampo caldo creerà meno ritiro rispetto a uno freddo. Consente alle molecole del materiale plastico di continuare a muoversi liberamente mentre riempie lo stampo e raggiunge la pressione corretta prima di iniziare a raffreddarsi.

Regolazione della pressione

La forza della pressione utilizzata per iniettare il materiale plastico fa una differenza diretta quando si tratta di tassi di ritiro. È la pressione necessaria per imballare il materiale in posizione. Più stretto è il materiale imballato, minore è la tolleranza per il movimento durante il raffreddamento. Maggiore è la pressione all'iniezione, minore sarà il ritiro della plastica.

Finché viene applicata pressione fino a quando la plastica non si è solidificata, il ritiro sarà limitato. Se la pressione viene rilasciata prima che la plastica si sia completamente raffreddata, il ritiro peggiorerà. Mantenere la plastica trattenuta in posizione mentre si raffredda per invertire il suo solito schema di ritiro controlla il ritiro, ma il processo richiede più tempo e costa di più. Forzare l'aria sulle parti in plastica aiuta anche a stabilizzarle.

Immersione in acqua fredda

Un altro modo per raffreddare rapidamente una parte in plastica è immergerla in acqua a temperatura ambiente. Questo raffredda il materiale al di sotto del suo punto di fusione e arresta il ritiro post-stampaggio. Questo aiuta le pareti interne della plastica a solidificarsi più velocemente poiché queste aree impiegano più tempo a raffreddarsi e solidificarsi rispetto alle pareti esterne. È un po' rischioso a causa dello stress che causa sul prodotto. Potrebbe causare una frattura o una crepa se la plastica viene esposta a temperature estreme in seguito.
Determinare come un prodotto in plastica si restringerà e si piegherà mentre si raffredda è importante per ottenere un prodotto finale perfetto. Trovare modi per controllare il modo in cui il materiale si raffredda aiuta a garantire che le tue parti escano come dovrebbero ogni volta. Vuoi risultati coerenti quando si tratta di progetti di stampaggio a iniezione. La formulazione dei materiali, le dimensioni dello stampo e i dettagli di lavorazione influenzeranno tutti il ritiro.

7.Conclusione

Nella maggior parte dei casi, più impatti possono contrastarsi o amplificarsi a vicenda, rendendo impossibile separare il contributo di ciascun effetto. Comprendere come e perché le plastiche stampate a iniezione si restringono dà agli ingegneri un vantaggio competitivo quando analizzano attraverso la simulazione per costruire un prodotto in plastica appropriato che rientri nel loro budget e nei tempi previsti.