Sự co ngót trong ép phun đơn giản là đề cập đến mức độ mà các polymer sẽ co lại trong giai đoạn làm mát. Trong quá trình ép phun, vật liệu nhựa nóng chảy được tiêm vào khoang khuôn dưới áp suất cao, và khi vật liệu nhựa làm mát, nó co lại khi nó cứng lại. Sự co ngót này có thể làm cho phần đúc nhỏ hơn so với kích thước dự định, và có hình dạng không đều được gọi là biến dạng.
Sự co ngót trong ép phun có thể thay đổi tùy thuộc vào loại vật liệu nhựa được sử dụng, thiết kế của phần, và điều kiện xử lý. Điều quan trọng là phải tính đến sự co ngót dự kiến trong giai đoạn thiết kế và chế tạo khuôn để đảm bảo rằng phần cuối cùng đáp ứng các thông số kỹ thuật yêu cầu.
Để an toàn, các nhà sản xuất thường bù đắp cho sự co ngót bằng cách làm quá kích thước khoang khuôn hoặc thêm vật liệu bổ sung vào phần, sau đó được cắt hoặc gia công sau khi đúc để đạt được kích thước mong muốn.
Tỷ Lệ Co Ngót Khuôn
Trước khi bắt đầu sản xuất, tỷ lệ co ngót khuôn nên được dự đoán để loại bỏ chi phí bổ sung và điều chỉnh. Tất cả các vật liệu nhựa đều có tỷ lệ co ngót tối thiểu và tối đa, giúp bạn đánh giá sự thay đổi của nhựa từ khi nó được đúc đến khi nó hoàn toàn làm mát. Điều này và các yếu tố khác ảnh hưởng đến tỷ lệ co ngót nên được xem xét.
Các Loại Co Ngót Trong Ép Phun Nhựa
Có khoảng bốn loại co ngót trong ép phun nhựa, mỗi loại gây ra dưới các điều kiện độc đáo; chúng bao gồm những điều sau đây.
Co Ngót Khu Vực: Đây là khi tỷ lệ co ngót khác nhau trên các phần sản phẩm giữa những phần gần cổng khuôn và các khu vực gần cuối khu vực đổ đầy. Điều này làm cho phần gần cổng khuôn dày hơn trong khi phần cuối trở nên mỏng hơn một chút. Do đó, các phần dày hơn kéo vào phần mỏng hơn, và điều này gây ra sự co ngót biến dạng.
Co Ngót Độ Dày: Sự co ngót này xảy ra khi các khu vực trên và dưới của cùng một khuôn khác nhau về tốc độ làm mát. Đây là tình huống mà phần trên làm mát nhanh hơn phần dưới, và sự khác biệt này làm cho phần khuôn cong về phía bên lạnh, co ngót nhiều hơn cho đến khi hình dạng mới đó được cố định.
Co Ngót Hướng: Đây là kết quả của sự khác biệt trong sự sắp xếp phân tử và sợi. Sự co ngót thể hiện song song và vuông góc với hướng của vật liệu khuôn và hướng dòng chảy. Vật liệu do đó co ngót nhiều hơn theo hướng mà dòng chảy của vật liệu đi.
Co Ngót Trong Mặt Phẳng: Thông thường các polymer co ngót mạnh hơn một chút theo hướng độ dày so với mặt phẳng bề mặt. Điều này là do một điều kiện gọi là hạn chế khuôn, về cơ bản là thiếu sự hạn chế trong phần dày hơn. Sự khác biệt này trong co ngót gây ra sự biến dạng nghiêm trọng từ các góc, và nó có thể làm hỏng sản phẩm và không thể sử dụng được.
Làm Thế Nào Để Tính Toán Sự Co Ngót Khuôn?
Phương pháp thuyết phục nhất để tính toán tỷ lệ co ngót trong ép phun nhựa là phát triển một công cụ nguyên mẫu để mô phỏng các yêu cầu làm mát và cổng được sử dụng trong sản xuất. Không chỉ kỹ thuật này cung cấp một phép đo co ngót chính xác, nó cũng cho phép cơ hội thay đổi công cụ trước khi sản xuất bắt đầu trong trường hợp một khuyết tật tiềm năng được dự đoán.
Các bước sau đây phác thảo cách tính toán sự co ngót khuôn:
Đầu tiên, xác định kích thước ban đầu của khuôn.
Tiếp theo, xác định kích thước của phần đúc.
Thứ ba, trừ các kích thước của phần đúc từ kích thước ban đầu của khuôn.
Cuối cùng, chia sự khác biệt trong kích thước cho kích thước ban đầu của khuôn và nhân với 100 để có tỷ lệ co ngót khuôn.
Sau khi tính toán tỷ lệ co ngót khuôn, kiểm tra câu trả lời của bạn với các thông số kỹ thuật đã cho.
Nguyên nhân gây co ngót khuôn
Trong sản xuất các bộ phận nhựa, co ngót là một quá trình bình thường trong ép phun, đề cập đến mức độ mà các polymer sẽ co lại trong giai đoạn làm mát. Nguyên nhân chính của sự co ngót là sự chuyển đổi từ mật độ của nhựa nóng chảy sang mật độ của trạng thái cứng, đã làm mát. Mặc dù nó xảy ra trong giai đoạn làm mát, sự co ngót tối thiểu có thể tiếp tục sau khi phần được đẩy ra khi độ ẩm và nhiệt độ ổn định. Nếu các khu vực của phần co ngót không đều – được gọi là biến dạng – nó có thể gây ra các khuyết tật nghiêm trọng cho phần. Ngoài sự thay đổi mật độ của polymer, các yếu tố khác cũng thúc đẩy sự co ngót biến đổi.
Các Nguyên Nhân Khác Gây Co Ngót Trong Ép Phun
Sự co ngót bị ảnh hưởng bởi thành phần nhựa và các tính chất của vật liệu, và các điều kiện xử lý – chẳng hạn như tốc độ dòng chảy và nhiệt độ – và thiết kế phần cũng có thể đóng góp. Hãy xem xét một số nguyên nhân này:
Thành Phần Nhựa: Nhựa bán tinh thể như polyethylene có tỷ lệ co ngót cao hơn so với nhựa vô định hình, chẳng hạn như ABS. Cấu trúc phân tử của nhựa bán tinh thể hình thành tinh thể - một cấu trúc nhỏ hơn, chặt chẽ hơn so với polymer vô định hình, như polycarbonate.
Trọng lượng phân tử: Nhựa có trọng lượng phân tử cao có xu hướng có độ nhớt cao hơn khi lấp đầy khuôn ép và áp suất giảm cao hơn trong khoang. Áp suất thấp này có thể dẫn đến tỷ lệ co rút cao hơn trong phần cuối cùng.
Phụ gia: Chất độn, chẳng hạn như sợi thủy tinh và sợi gốm, có độ giãn nở nhiệt thấp, vì vậy trong quá trình nguội, chúng có xu hướng co rút ít hơn.
Mức độ căng thẳng: Trong quá trình đúc, thời gian và nhiệt độ mà phần nhựa bị đặt dưới áp lực có thể gây ra một lượng chất lỏng quá mức, dẫn đến sự co rút quá nhiều và giòn.
Ngoài những nguyên nhân này, các biến số khác bao gồm áp suất ép, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ khuôn, và hình dạng của phần nhựa. Vì có rất nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến sự co rút, điều quan trọng là làm việc với nhà sản xuất có thể tính toán chính xác tỷ lệ co rút của phần nhựa để tránh các khuyết tật.
Làm thế nào để kiểm soát sự co rút trong quá trình ép phun?
Mỗi vật liệu đều có tỷ lệ co rút được nhà sản xuất cung cấp. Điều này có thể được sử dụng để dự đoán sự thay đổi của nhựa từ lúc được đúc và sau khi đã nguội hoàn toàn. Bất kỳ vật liệu nào cũng giãn nở khi được đun nóng và co lại khi nguội xuống nhiệt độ phòng. Mỗi kích thước của sản phẩm nhựa sẽ co lại một lượng nhất định trong quá trình nguội. Kiểm soát sự co rút này có thể là chìa khóa để hoàn thiện sản phẩm cuối cùng của bạn. Hãy nói về một số cách kiểm soát sự co rút trong quá trình ép phun.
Nhiệt độ của vật liệu
Điều chỉnh nhiệt độ của nhựa khi nó được đun nóng là quan trọng để kiểm soát sự co rút. Vật liệu được đun nóng càng cao trước khi được đổ, các phân tử càng giãn nở. Khi nguội, các phân tử này co lại. Nhiệt độ của nhựa càng thấp khi đổ, sự co rút sẽ càng ít trong quá trình nguội.
Nhiệt độ của khuôn
Kiểm soát nhiệt độ khuôn có thể kiểm soát sự co rút. Sử dụng khuôn lạnh cho phép các cạnh ngoài của một phần khô trước khi nó có thể lấp đầy và nén toàn bộ không gian một cách chính xác. Sử dụng khuôn nóng sẽ tạo ra ít sự co rút hơn so với khuôn lạnh. Nó cho phép các phân tử của vật liệu nhựa tiếp tục di chuyển tự do khi nó lấp đầy khuôn và đạt được áp suất đúng trước khi bắt đầu nguội.
Điều chỉnh áp suất
Lực áp suất được sử dụng để ép nhựa vào khuôn tạo ra sự khác biệt trực tiếp khi nói đến tỷ lệ co rút. Đó là áp suất cần thiết để nén vật liệu vào vị trí. Vật liệu càng được nén chặt, càng ít có chỗ cho sự di chuyển khi nó nguội. Áp suất càng cao khi ép, nhựa sẽ càng ít co rút.
Miễn là áp suất được áp dụng cho đến khi nhựa đông đặc, sự co rút sẽ được hạn chế. Nếu áp suất được giải phóng trước khi nhựa đã nguội hoàn toàn, sự co rút sẽ tồi tệ hơn. Giữ nhựa cố định tại chỗ khi nó nguội để đảo ngược mô hình co rút thông thường kiểm soát sự co rút nhưng quá trình này mất nhiều thời gian hơn và tốn kém hơn. Thổi không khí qua các phần nhựa cũng giúp ổn định chúng.
Ngâm nước lạnh
Một cách khác để làm nguội nhanh một phần nhựa là thả nó vào nước ở nhiệt độ phòng. Điều này làm nguội vật liệu dưới điểm nóng chảy và ngăn chặn sự co rút sau khi đúc. Điều này giúp các bức tường bên trong của nhựa đông đặc nhanh hơn vì các khu vực này mất nhiều thời gian hơn để nguội và đông đặc so với các bức tường bên ngoài. Tuy nhiên, nó có phần rủi ro vì áp lực gây ra cho sản phẩm. Nó có thể gây ra vết nứt hoặc gãy nếu nhựa tiếp xúc với nhiệt độ cực đoan sau này.
Xác định cách một sản phẩm nhựa sẽ co rút và uốn cong khi nguội là quan trọng để có được sản phẩm cuối cùng hoàn hảo. Tìm cách kiểm soát cách vật liệu nguội giúp đảm bảo rằng các phần của bạn luôn đạt được kết quả như mong muốn. Bạn muốn có kết quả nhất quán khi nói đến các dự án ép phun. Công thức của vật liệu, kích thước khuôn và chi tiết quy trình sẽ ảnh hưởng đến sự co rút. Hãy tìm cách tốt nhất để kiểm soát sự co rút và giúp bạn đạt được kết quả tốt nhất có thể cho dự án ép phun tiếp theo của bạn.
Kết luận
Sự co rút trong ép phun là một vấn đề phổ biến trong sản xuất các phần nhựa. Nhưng nó có thể tránh được bằng cách tuân theo một số bước, bao gồm đánh giá tỷ lệ co rút của nhựa để xác định độ tin cậy của polymer, thành phần của polymer, quá trình ép phun và hình dạng của phần nhựa. Tất cả các yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn sự xuất hiện của sự co rút.
Tổng thể, hiểu rõ nguyên nhân và cách giải quyết sự co rút trong ép phun nhựa là yếu tố quyết định lớn đến sự thành công của mỗi quá trình ép phun.
