การหดตัวของการฉีดขึ้นรูปคืออะไร?

การหดตัวของการฉีดขึ้นรูปหมายถึงการหดตัวของพอลิเมอร์ในระหว่างขั้นตอนการระบายความร้อน ในระหว่างกระบวนการฉีดขึ้นรูป วัสดุพลาสติกหลอมเหลวจะถูกฉีดเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ภายใต้ความดันสูง และเมื่อวัสดุพลาสติกเย็นลง มันจะหดตัวเมื่อแข็งตัว การหดตัวนี้อาจทำให้ชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปมีขนาดเล็กกว่าขนาดที่ตั้งใจไว้ และมีรูปร่างที่ไม่สม่ำเสมอที่เรียกว่าการบิดเบี้ยว

การหดตัวของการฉีดขึ้นรูปอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุพลาสติกที่ใช้ การออกแบบชิ้นส่วน และสภาวะการประมวลผล สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงการหดตัวที่คาดไว้ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบและการทำเครื่องมือเพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนสุดท้ายเป็นไปตามข้อกำหนดที่ต้องการ

เพื่อความปลอดภัย ผู้ผลิตมักจะชดเชยการหดตัวโดยการขยายโพรงแม่พิมพ์หรือเพิ่มวัสดุเพิ่มเติมให้กับชิ้นส่วน ซึ่งจะถูกตัดหรือกลึงหลังจากการขึ้นรูปเพื่อให้ได้ขนาดที่ต้องการ

อัตราการหดตัวของแม่พิมพ์

ก่อนเริ่มการผลิต ควรคาดการณ์อัตราการหดตัวของแม่พิมพ์เพื่อขจัดต้นทุนและการปรับเปลี่ยนเพิ่มเติม วัสดุพลาสติกทั้งหมดมีเปอร์เซ็นต์การหดตัวขั้นต่ำและสูงสุด ซึ่งช่วยให้คุณประเมินการเปลี่ยนแปลงของพลาสติกจากเมื่อมันถูกขึ้นรูปจนถึงเมื่อมันเย็นลงอย่างสมบูรณ์ ควรพิจารณาปัจจัยนี้และปัจจัยอื่น ๆ ที่มีอิทธิพลต่ออัตราการหดตัว

ประเภทของการหดตัวของการฉีดพลาสติก

มีการหดตัวของการฉีดพลาสติกประมาณสี่ประเภท แต่ละประเภทเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ ได้แก่:

การหดตัวในระดับภูมิภาค: นี่คือเมื่ออัตราการหดตัวแตกต่างกันในส่วนของผลิตภัณฑ์ที่อยู่ระหว่างส่วนที่ใกล้กับประตูแม่พิมพ์และบริเวณที่ใกล้กับปลายของพื้นที่เติมเต็ม สิ่งนี้ทำให้ส่วนที่อยู่ใกล้กับประตูหนาขึ้นในขณะที่ปลายอีกด้านหนึ่งบางลงเล็กน้อย ดังนั้นส่วนที่หนาจึงดึงส่วนที่บางกว่าเข้ามา และสิ่งนี้ทำให้เกิดการหดตัวที่บิดเบี้ยว

การหดตัวของความหนา: การหดตัวนี้เกิดขึ้นเมื่อบริเวณด้านบนและด้านล่างของแม่พิมพ์เดียวกันมีอัตราการระบายความร้อนที่แตกต่างกัน เป็นสถานการณ์ที่ส่วนบนเย็นเร็วกว่า ส่วนล่าง และความแตกต่างนี้ทำให้ส่วนของแม่พิมพ์โค้งไปทางด้านเย็น หดตัวมากขึ้นเรื่อย ๆ จนกว่ารูปร่างใหม่นั้นจะถูกแช่แข็ง

การหดตัวในทิศทาง: นี่เป็นผลมาจากความแตกต่างในแนวโมเลกุลและเส้นใย การหดตัวจะแสดงออกมาในแนวขนานและตั้งฉากกับการวางแนวของวัสดุแม่พิมพ์และทิศทางการไหล ดังนั้นวัสดุจึงหดตัวมากขึ้นในทิศทางที่การไหลของวัสดุเกิดขึ้น

การหดตัวในระนาบ: เป็นเรื่องปกติที่พอลิเมอร์จะหดตัวแรงกว่าเล็กน้อยในทิศทางความหนามากกว่าระนาบพื้นผิว สิ่งนี้เกิดจากสภาวะที่เรียกว่าการยับยั้งแม่พิมพ์ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือการขาดการยับยั้งในส่วนที่หนากว่า ความแตกต่างในการหดตัวนี้ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวอย่างรุนแรงจากมุม และอาจทำให้ผลิตภัณฑ์เสียหายและไม่สามารถใช้งานได้

คุณคำนวณการหดตัวของแม่พิมพ์ได้อย่างไร?

วิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการคำนวณอัตราการหดตัวของการฉีดพลาสติกคือการพัฒนาเครื่องมือต้นแบบเพื่อเลียนแบบข้อกำหนดการระบายความร้อนและการปิดประตูที่ใช้ในระหว่างการผลิต เทคนิคนี้ไม่เพียงแต่จะให้การวัดการหดตัวที่แม่นยำเท่านั้น แต่ยังเปิดโอกาสให้เปลี่ยนเครื่องมือก่อนการผลิตเริ่มต้นในกรณีที่คาดการณ์ข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้น

ขั้นตอนต่อไปนี้สรุปวิธีการคำนวณการหดตัวของแม่พิมพ์:

ขั้นแรก กำหนดขนาดเดิมของแม่พิมพ์

ถัดไป กำหนดขนาดของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูป

ประการที่สาม ลบขนาดของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปออกจากขนาดเดิมของแม่พิมพ์

สุดท้าย แบ่งความแตกต่างของขนาดด้วยขนาดเดิมของแม่พิมพ์และคูณด้วย 100 เพื่อให้ได้เปอร์เซ็นต์การหดตัวของแม่พิมพ์

หลังจากคำนวณเปอร์เซ็นต์การหดตัวของแม่พิมพ์แล้ว ให้ตรวจสอบคำตอบของคุณกับข้อกำหนดที่กำหนดไว้

อะไรเป็นสาเหตุของการหดตัวของแม่พิมพ์

ในการผลิตชิ้นส่วนพลาสติก การหดตัวเป็นกระบวนการปกติในการฉีดขึ้นรูปที่หมายถึงการหดตัวของพอลิเมอร์ในระหว่างขั้นตอนการระบายความร้อน สาเหตุหลักของการหดตัวคือการเปลี่ยนจากความหนาแน่นของพลาสติกหลอมเหลวไปเป็นความหนาแน่นของสถานะที่เย็นและแข็ง ในขณะที่มันเกิดขึ้นในระหว่างขั้นตอนการระบายความร้อน การหดตัวเล็กน้อยสามารถดำเนินต่อไปได้หลังจากการดีดชิ้นส่วนออกมาเมื่อความชื้นและอุณหภูมิเสถียร หากบริเวณของชิ้นส่วนหดตัวไม่สม่ำเสมอ – ที่เรียกว่าการบิดเบี้ยว – อาจทำให้เกิดข้อบกพร่องของชิ้นส่วนอย่างรุนแรง นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นของพอลิเมอร์แล้ว ปัจจัยอื่น ๆ ยังอำนวยความสะดวกในการหดตัวที่แปรผันอีกด้วย

สาเหตุอื่น ๆ ของการหดตัวของการฉีดขึ้นรูป

การหดตัวได้รับอิทธิพลจากองค์ประกอบของพลาสติกและคุณสมบัติของวัสดุ และสภาวะการประมวลผล เช่น อัตราการไหลและอุณหภูมิ และการออกแบบชิ้นส่วนก็สามารถมีส่วนร่วมได้เช่นกัน มาทบทวนสาเหตุเหล่านี้กัน:

องค์ประกอบของพลาสติก: พลาสติกกึ่งผลึกเช่นโพลีเอทิลีนมีอัตราการหดตัวสูงกว่าพลาสติกอสัณฐานเช่น ABS โครงสร้างโมเลกุลของพลาสติกกึ่งผลึกจะสร้างผลึกเล็ก ๆ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่เล็กกว่าและกะทัดรัดกว่าพอลิเมอร์อสัณฐานเช่นโพลีคาร์บอเนต

น้ำหนักโมเลกุล: เรซินที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมักจะมีความหนืดสูงเมื่อเติมเข้าไปในแม่พิมพ์ฉีดและมีการลดแรงดันสูงขณะอยู่ในช่องว่าง แรงดันต่ำนี้สามารถนำไปสู่อัตราการหดตัวที่สูงขึ้นในชิ้นส่วนสุดท้าย

สารเติมแต่ง: ฟิลเลอร์ เช่น เส้นใยแก้วและเซรามิก มีการขยายตัวทางความร้อนต่ำ ดังนั้นในระหว่างกระบวนการเย็นลง พวกมันมักจะหดตัวน้อยลง

ระดับความเครียด: ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป เวลาและอุณหภูมิที่ชิ้นส่วนถูกวางภายใต้ความเครียดสามารถทำให้เกิดของเหลวมากเกินไปซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการหดตัวและความเปราะบางมากเกินไป

นอกจากสาเหตุเหล่านี้แล้ว ตัวแปรอื่นๆ ยังรวมถึงแรงดันการฉีด อุณหภูมิของการหลอมและแม่พิมพ์ และรูปทรงของชิ้นส่วน เนื่องจากมีปัจจัยหลายอย่างที่สามารถมีผลต่อการหดตัว จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทำงานร่วมกับผู้ผลิตที่สามารถคำนวณอัตราการหดตัวของชิ้นส่วนได้อย่างแม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่อง

วิธีการควบคุมการหดตัวในระหว่างการฉีดพลาสติก?

วัสดุทุกชนิดมีอัตราการหดตัวที่ผู้ผลิตกำหนด ซึ่งสามารถใช้เพื่อช่วยทำนายการเปลี่ยนแปลงของพลาสติกตั้งแต่เวลาที่มันถูกขึ้นรูปและหลังจากที่มันเย็นลงอย่างสมบูรณ์ วัสดุทุกชนิดจะขยายตัวเมื่อถูกความร้อนและหดตัวเมื่อเย็นลงกลับสู่ห้องอุณหภูมิ ทุกมิติของผลิตภัณฑ์พลาสติกจะหดตัวในปริมาณหนึ่งในช่วงเวลาที่มันเย็นลง การควบคุมการหดตัวนี้อาจเป็นกุญแจสำคัญในการทำให้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของคุณสมบูรณ์แบบ มาพูดถึงวิธีการบางอย่างที่สามารถควบคุมการหดตัวในกระบวนการฉีดพลาสติกกันเถอะ

อุณหภูมิของวัสดุ

การปรับอุณหภูมิของเรซินพลาสติกขณะที่มันถูกให้ความร้อนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการควบคุมการหดตัว ยิ่งวัสดุถูกให้ความร้อนสูงก่อนที่จะถูกเทลงไป โมเลกุลก็จะขยายตัวมากขึ้น เมื่อมันเย็นลง โมเลกุลเหล่านี้จะหดตัวลง ยิ่งอุณหภูมิของพลาสติกต่ำลงในขณะที่เท การหดตัวในระหว่างกระบวนการเย็นลงก็จะน้อยลง

อุณหภูมิของแม่พิมพ์

การควบคุมอุณหภูมิของแม่พิมพ์สามารถควบคุมการหดตัวได้ การใช้แม่พิมพ์เย็นจะทำให้ขอบด้านนอกของชิ้นส่วนแห้งก่อนที่มันจะเติมและบีบอัดพื้นที่ทั้งหมดอย่างถูกต้อง การใช้แม่พิมพ์ร้อนจะสร้างการหดตัวน้อยกว่าแม่พิมพ์เย็น มันช่วยให้โมเลกุลของวัสดุพลาสติกเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระขณะที่มันเติมแม่พิมพ์และบรรลุแรงดันที่ถูกต้องก่อนที่มันจะเริ่มเย็นลง

การปรับแรงดัน

แรงดันที่ใช้ในการฉีดวัสดุพลาสติกมีผลโดยตรงเมื่อพูดถึงอัตราการหดตัว มันคือแรงดันที่จำเป็นในการบรรจุวัสดุให้อยู่ในตำแหน่ง ยิ่งวัสดุถูกบรรจุแน่นเท่าไร ก็ยิ่งมีการเคลื่อนไหวน้อยลงเมื่อมันเย็นลง แรงดันที่สูงขึ้นในการฉีดจะทำให้พลาสติกหดตัวน้อยลง

ตราบใดที่มีการใช้แรงดันจนกว่าพลาสติกจะแข็งตัว การหดตัวจะถูกจำกัด หากปล่อยแรงดันก่อนที่พลาสติกจะเย็นลงอย่างสมบูรณ์ การหดตัวจะเลวร้ายลง การรักษาพลาสติกให้อยู่ในตำแหน่งขณะที่มันเย็นลงเพื่อย้อนกลับรูปแบบการหดตัวตามปกติจะควบคุมการหดตัวได้ แต่กระบวนการนี้ใช้เวลานานขึ้นและมีค่าใช้จ่ายมากขึ้น การบังคับให้อากาศไหลผ่านชิ้นส่วนพลาสติกยังช่วยทำให้มันคงที่อีกด้วย

การจุ่มน้ำเย็น

อีกวิธีหนึ่งในการทำให้ชิ้นส่วนพลาสติกเย็นลงอย่างรวดเร็วคือการจุ่มมันลงในน้ำที่มีอุณหภูมิห้อง วิธีนี้จะทำให้วัสดุเย็นลงต่ำกว่าจุดหลอมเหลวและหยุดการหดตัวหลังจากการขึ้นรูป วิธีนี้ช่วยให้ผนังด้านในของพลาสติกแข็งตัวเร็วขึ้นเนื่องจากบริเวณเหล่านี้ใช้เวลาเย็นลงและแข็งตัวนานกว่าผนังด้านนอก มันมีความเสี่ยงเล็กน้อยเนื่องจากความเครียดที่เกิดขึ้นกับผลิตภัณฑ์ อาจทำให้เกิดการแตกหรือร้าวหากพลาสติกถูกสัมผัสกับอุณหภูมิที่รุนแรงในภายหลัง

การกำหนดว่าผลิตภัณฑ์พลาสติกจะหดตัวและโค้งงออย่างไรเมื่อเย็นลงเป็นสิ่งสำคัญในการทำให้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายสมบูรณ์แบบ การหาวิธีควบคุมวิธีการเย็นลงของวัสดุช่วยให้มั่นใจได้ว่าชิ้นส่วนของคุณจะออกมาในแบบที่ควรจะเป็นทุกครั้ง คุณต้องการผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอเมื่อพูดถึงโครงการฉีดพลาสติก การกำหนดสูตรของวัสดุ ขนาดของแม่พิมพ์ และรายละเอียดการประมวลผลทั้งหมดจะมีผลต่อการหดตัว ให้เราหาวิธีที่ดีที่สุดในการควบคุมการหดตัวและช่วยให้คุณได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับโครงการฉีดพลาสติกครั้งต่อไปของคุณ

บทสรุป

การหดตัวในการฉีดพลาสติกเป็นปัญหาทั่วไปในการผลิตชิ้นส่วนพลาสติก แต่สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการปฏิบัติตามขั้นตอนบางอย่าง ซึ่งรวมถึงการประเมินอัตราการหดตัวของเรซินเพื่อยืนยันความน่าเชื่อถือของพอลิเมอร์ องค์ประกอบของพอลิเมอร์ กระบวนการฉีดพลาสติก และรูปทรงของชิ้นส่วนพลาสติก องค์ประกอบเหล่านี้ทั้งหมดมีบทบาทสำคัญในการป้องกันการเกิดการหดตัว

โดยรวมแล้ว การเข้าใจสาเหตุและวิธีการแก้ไขการหดตัวในการฉีดพลาสติกเป็นตัวกำหนดที่สำคัญต่อความสำเร็จของกระบวนการฉีดพลาสติกทุกครั้ง