Усадка при литье под давлением просто означает, насколько полимеры будут сжиматься в процессе охлаждения. Во время процесса литья под давлением расплавленный пластиковый материал вводится в полость формы под высоким давлением, и когда пластиковый материал остывает, он сжимается по мере затвердевания. Эта усадка может привести к тому, что формованная деталь будет меньше запланированного размера и иметь неровную форму, известную как коробление.
Усадка при литье под давлением может варьироваться в зависимости от типа используемого пластикового материала, конструкции детали и условий обработки. Важно учитывать ожидаемую усадку на этапах проектирования и изготовления инструмента, чтобы гарантировать, что конечная деталь соответствует требуемым спецификациям.
Для безопасности производители часто компенсируют усадку, увеличивая размер полости формы или добавляя дополнительный материал к детали, который затем обрезается или обрабатывается после формования для достижения требуемых размеров.
Коэффициент усадки формы
Перед началом производства следовало предсказать коэффициент усадки формы, чтобы исключить дополнительные затраты и корректировки. Все пластиковые материалы имеют минимальный и максимальный процент усадки, что помогает оценить изменения в пластике от момента его формования до полного охлаждения. Это и другие факторы, влияющие на коэффициент усадки, следует учитывать.
Типы усадки при литье пластмасс под давлением
Существует около четырех типов усадки при литье пластмасс под давлением, каждая из которых вызвана уникальными условиями; они включают следующее.
Региональная усадка: Это когда скорость сжатия варьируется на частях продукта, которые находятся между ближайшими к литниковому отверстию и областями, ближайшими к концу зоны заполнения. Это приводит к тому, что часть, находящаяся ближе к литниковому отверстию, становится толще, а другая часть - немного тоньше. Таким образом, более толстые части тянут за собой более тонкие, что вызывает коробление.
Усадка по толщине: Эта усадка происходит, когда верхние и нижние области одной и той же формы различаются по скорости охлаждения. Это ситуация, когда верхняя часть остывает быстрее, чем нижняя, и это различие вызывает изгиб детали формы в сторону холодной стороны, усаживаясь все больше и больше, пока эта новая форма не зафиксируется.
Направленная усадка: Это результат различий в молекулярной и волокнистой ориентации. Усадка проявляется параллельно и перпендикулярно ориентации материала формы и направлению потока. Таким образом, материал усаживается больше в направлении потока материала.
Усадка в плоскости: Обычно полимеры усаживаются немного сильнее в направлении толщины, чем в плоскости поверхности. Это вызвано явлением, называемым ограничением формы, что по сути означает отсутствие ограничения в более толстой части. Эта разница в усадке вызывает серьезное искривление углов, что может сделать продукт поврежденным и непригодным для использования.
Как рассчитать усадку формы?
Наиболее убедительный метод расчета коэффициента усадки при литье пластмасс под давлением - это разработка прототипа инструмента, имитирующего требования к охлаждению и литниковой системе, используемые в производстве. Этот метод не только обеспечит точное измерение усадки, но и даст возможность изменить инструмент до начала производства в случае предсказания потенциального дефекта.
Следующие шаги описывают, как рассчитать усадку формы:
Сначала определите исходные размеры формы.
Далее определите размеры формованной детали.
Третье, вычтите размеры формованной детали из исходных размеров формы.
Наконец, разделите разницу в размерах на исходные размеры формы и умножьте на 100, чтобы получить процент усадки формы.
После расчета процента усадки формы проверьте свой ответ с заданными спецификациями.
Что вызывает усадку формы
В производстве пластиковых деталей усадка является нормальным процессом при литье под давлением, который означает, насколько полимеры будут сжиматься в процессе охлаждения. Основной причиной усадки является переход от плотности расплавленного пластика к плотности его охлажденного, твердого состояния. Хотя это происходит на стадии охлаждения, минимальная усадка может продолжаться после извлечения детали, по мере стабилизации влажности и температуры. Если области детали усаживаются неравномерно – это называется короблением – это может привести к серьезным дефектам детали. Помимо изменения плотности полимера, другие факторы также способствуют изменению усадки.
Другие причины усадки при литье под давлением
Усадка зависит от состава пластика и свойств материала, а также от условий обработки – таких как скорость потока и температура – и конструкции детали. Рассмотрим некоторые из этих причин:
Состав пластика: Полукристаллические пластики, такие как полиэтилен, имеют более высокий коэффициент усадки, чем аморфные пластики, такие как АБС. Молекулярная структура полукристаллических пластиков образует кристаллиты – более компактную структуру, чем аморфные полимеры, такие как поликарбонат.
Молекулярный вес: Смолы с высоким молекулярным весом имеют тенденцию к более высокой вязкости при заполнении формы для литья под давлением и большему падению давления в полости. Это низкое давление может привести к более высоким коэффициентам усадки в конечной детали.
Добавки: Наполнители, такие как стекловолокно и керамические волокна, имеют низкое тепловое расширение, поэтому во время процесса охлаждения они имеют тенденцию к меньшей усадке.
Уровень напряжения: Во время процесса формования время и температура, при которых деталь подвергается напряжению, могут вызвать чрезмерное количество жидкости, что может привести к чрезмерной усадке и хрупкости.
В дополнение к этим причинам, другие переменные включают давление впрыска, температуру расплава и формы, а также геометрию детали. Поскольку существует множество факторов, которые могут влиять на усадку, важно работать с производителем, который может точно рассчитать коэффициент усадки детали, чтобы избежать дефектов.
Как контролировать усадку при литье под давлением?
Каждый материал имеет коэффициент усадки, указанный его производителем. Это можно использовать для прогнозирования изменений в пластике с момента его формования и после полного охлаждения. Любой материал расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении до комнатной температуры. Каждое измерение пластикового изделия будет сжиматься на определенное количество во время его охлаждения. Контроль этой усадки может быть ключом к совершенствованию вашего конечного продукта. Давайте поговорим о некоторых способах контроля усадки в процессе литья под давлением.
Температура материала
Регулировка температуры пластиковой смолы при нагревании важна для контроля усадки. Чем выше нагревается материал перед заливкой, тем больше расширяются молекулы. По мере охлаждения эти молекулы сжимаются обратно. Чем ниже температура пластика на момент заливки, тем меньше будет усадка во время процесса охлаждения.
Температура формы
Контроль температуры формы может контролировать усадку. Использование холодной формы позволяет внешним краям детали высохнуть до того, как она сможет заполнить и сжать все пространство должным образом. Использование горячей формы создаст меньшую усадку, чем холодная. Это позволяет молекулам пластикового материала продолжать свободно двигаться, заполняя форму и достигая правильного давления до начала охлаждения.
Регулировка давления
Сила давления, используемого для впрыска пластикового материала, оказывает прямое влияние на коэффициенты усадки. Это давление, необходимое для уплотнения материала на месте. Чем плотнее упакован материал, тем меньше возможности для движения при охлаждении. Чем выше давление при впрыске, тем меньше будет усадка пластика.
Пока давление прикладывается до тех пор, пока пластик не затвердеет, усадка будет ограничена. Если давление будет снято до полного охлаждения пластика, усадка ухудшится. Удержание пластика на месте во время охлаждения для изменения его обычного паттерна усадки контролирует усадку, но процесс занимает больше времени и стоит дороже. Принудительное обдувание пластиковых деталей также помогает стабилизировать их.
Погружение в холодную воду
Еще один способ быстрого охлаждения пластиковой детали — погружение ее в воду комнатной температуры. Это охлаждает материал ниже его точки плавления и останавливает усадку после формования. Это помогает внутренним стенкам пластика затвердеть быстрее, так как эти области дольше охлаждаются и затвердевают, чем внешние стенки. Это немного рискованно из-за напряжения, которое это вызывает на продукт. Это может вызвать трещину или разлом, если пластик подвергнется воздействию экстремальных температур в будущем.
Определение того, как пластиковое изделие будет сжиматься и изгибаться по мере остывания, важно для получения идеального конечного продукта. Поиск способов контроля охлаждения материала помогает гарантировать, что ваши детали будут получаться такими, какими они должны быть каждый раз. Вам нужны стабильные результаты в проектах литья под давлением. Формулировка материалов, размеры формы и детали процесса будут влиять на усадку. Давайте найдем лучший способ контролировать усадку и поможем вам достичь наилучших результатов в вашем следующем проекте литья под давлением.
Заключение
Усадка при литье под давлением является распространенной проблемой в производстве пластиковых деталей. Но ее можно избежать, следуя некоторым шагам, которые включают оценку коэффициента усадки смолы для определения надежности полимера, состав полимера, процесс литья под давлением и форму пластиковой детали. Все эти элементы играют критическую роль в предотвращении усадки.
В целом, понимание причин и способов решения проблемы усадки в литье пластмасс под давлением является важным фактором успеха каждого процесса литья под давлением.
