Yleinen opas ruiskupuristustoleransseihin

2024-08-29

Ruiskupuristustoleranssit määrittävät valettujen osien mittojen vaihtelun sallitut rajat. Näiden toleranssien ymmärtäminen ja hallitseminen on ratkaisevan tärkeää sen varmistamiseksi, että osat täyttävät suunnitteluvaatimukset ja toimivat tarkoitetulla tavalla.

Tässä kattavassa oppaassa tutkimme toleransseihin vaikuttavia tekijöitä, tarkkojen toleranssien säilyttämisen tärkeyttä ja strategioita niiden optimoimiseksi virheettömien muoviosien saamiseksi.

Olitpa suunnittelija, insinööri tai valmistaja, tämä artikkeli antaa sinulle tiedot, joita tarvitaan ruiskuvaluprosessin monimutkaisten vaiheiden hallitsemiseen ja tuotteidesi laadun ja luotettavuuden parantamiseen.

Mikä on ruiskupuristustoleranssit?

Muovin ruiskupuristustoleranssit ilmaistaan plus- tai miinusarvoina (±) millimetreinä tai tuumina, jotka määrittelevät hyväksyttävän poikkeaman osan nimellismitoista. Ne ovat ratkaisevan tärkeitä sen varmistamiseksi, että osat sopivat ja toimivat oikein, erityisesti kun kootaan useita osia.

Toleranssia on kahdenlaisia: koneistustoleranssi ja hartsin sietokyky.

Työstötoleranssi tarkoittaa itse muottityökaluun sisäänrakennettua toleranssia. Tyypillisesti ruiskumuotit on CNC-koneistettu toleransseihin +/- 0,003 tuumaa (0,076 mm). Tämä edustaa muotin ontelon mittojen tarkkuutta.

Hartsitoleranssilla tarkoitetaan valmiin muovatun osan toleranssia, johon vaikuttavat materiaalin ominaisuudet ja muovausprosessi. Hartsin toleranssi on yleensä suurempi tai yhtä suuri +/- 0,002 tuumaa tuumaa kohti (0,051 mm per mm).

Yhdessä nämä kaksi toleranssityyppiä määrittävät ruiskuvalettujen osien yleisen mittatarkkuuden.

Todelliset saavutettavissa olevat toleranssit voivat vaihdella eri tekijöiden mukaan. Kuitenkin yleensä ei-kriittisissä sovelluksissa tyypillinen toleranssiaste on ±0,1 mm; tiukempia toleransseja vaativiin sovelluksiin (esim. lääketieteelliset osat) on ±0,025 tai parempi.

Miksi ruiskupuristustoleranssit ovat tärkeitä?

Monilla teollisuudenaloilla, kuten autoteollisuudessa, ilmailuteollisuudessa ja lääketieteellisissä laitteissa, on tiukat toleranssivaatimukset turvallisuudelle ja säännösten noudattamiselle.

Toleranssit määräävät, sopivatko osat oikein yhteen asennuksen aikana ja toimivatko ne tarkoitetulla tavalla. Pienetkin poikkeamat voivat aiheuttaa ongelmia istuvuuden, kohdistuksen ja suorituskyvyn kanssa, erityisesti monimutkaisissa kokoonpanoissa.

Mikä vaikuttaa ruiskupuristustoleransseihin?

Ruiskupuristustoleransseihin vaikuttavat useat tekijät, jotka voivat vaikuttaa muovattujen osien mittatarkkuuteen ja koostumukseen. Tässä ovat tärkeimmät tekijät, jotka perustuvat:

Kutistuminen: Eri materiaaleilla on erilaiset kutistumisnopeudet, mikä vaikuttaa kykyyn saavuttaa tiukat toleranssit. Kiteisillä materiaaleilla on yleensä korkeampi kutistumisnopeus verrattuna amorfisiin materiaaleihin jäähdytyksen aikana tapahtuvien faasimuutosten vuoksi. Tämä vaikuttaa viimeisen osan tilavuuteen ja mittoihin.
Taistelu: Kun hartsi jäähtyy muotissa, kaikki osat kutistuvat. Tasaisen seinämän paksuuden omaavat osat pyrkivät kutistumaan tasaisesti, mikä auttaa estämään vääntymisen ja uppoamisen jälkiä. Sitä vastoin osat, joiden seinämänpaksuudet ovat epätasaiset, jäähtyvät ja kutistuvat vaihtelevalla nopeudella, mikä lisää vääntymisen todennäköisyyttä suunnittelusta johtuen.
Lämpölaajeneminen: Muoveilla on yleensä korkea lämpölaajenemisnopeus, mikä voi aiheuttaa mittamuutoksia, kun lämpötila vaihtelee. Tämä on erityisen tärkeää silloin, kun osia käytetään ympäristöissä, joissa lämpötila vaihtelee tai yhdistetään materiaalien, kuten metallien, kanssa.
Osan suunnittelu: Osan geometria, koko ja seinämän paksuus vaikuttavat merkittävästi toleranssin hallintaan. Suuremmat osat tai osissa, joissa on paksuja osia, voivat kutistua eri tavalla, mikä tekee tiukkojen toleranssien ylläpitämisestä haastavampaa. Tasainen seinämän paksuus ja strategiset suunnitteluominaisuudet voivat auttaa hallitsemaan näitä ongelmia.
Osan monimutkaisuus: Monimutkaiset osat voivat vaikuttaa materiaalivirtaan ja työkalujen suunnitteluun, mikä vaikuttaa kykyyn säilyttää tiukat toleranssit. Ruiskutuspaineen, hartsin viskositeetin ja muotin täyttöajan asianmukainen hallinta on välttämätöntä osien tasaisen laadun varmistamiseksi.
Työkalu: Muotin rakenne ja materiaali sekä onteloiden määrä vaikuttavat mahdollisuuteen saavuttaa halutut toleranssit. Tasainen jäähdytys ja lämmitys ovat ratkaisevan tärkeitä tiukkojen toleranssien säilyttämiseksi. Monionteloiset tai perhetyökalut vaativat huolellista suunnittelua ja tukea paine- tai lämpötilavaihteluista johtuvien virheiden välttämiseksi.

Kuinka vähentää ruiskupuristustoleransseihin vaikuttavien tekijöiden vaikutusta

Ruiskupuristustoleransseihin vaikuttavien tekijöiden vaikutusten vähentämiseksi voidaan käyttää useita strategioita:

Design for Manufacturability (DFM):
1. Ota DFM-käytäntöjä käyttöön muottien suunnitteluprosessin varhaisessa vaiheessa ennakoidaksesi mahdolliset vaihtelut ja välttääksesi kalliit uudelleensuunnittelut. Tämä edellyttää osien suunnittelua, joilla on tasainen seinämäpaksuus ja sopivat vetokulmat, sekä ominaisuuksien, kuten ulkonemien ja rivat, sijoittamista vääntymisen ja kutistumisen minimoimiseksi.
Materiaalin valinta:
1. Valitse käyttökohteeseen sopivat materiaalit, joilla on sopiva kutistuvuus. Harkitse lämpölaajenemisominaisuuksia ja sitä, miten eri materiaalit voivat olla vuorovaikutuksessa, erityisesti monimateriaalikokoonpanoissa. Suurenna muotin mitat materiaalin kutistumisen huomioon ottamiseksi.
Työkaluja koskevia huomioita:
1. Suunnittele muotit tarkalla työkalulla varmistamaan yhtenäiset muoviosien mitat. Tähän sisältyy porttien sijaintien optimointi tasaista materiaalivirtaa varten, jäähdytyskanavien käyttö tasaisen jäähdytyksen takaamiseksi ja ejektorin tappien sijoittaminen vääntymisen ja pintavirheiden minimoimiseksi.
Prosessin ohjaus:
1. Ota käyttöön tehokkaita prosessinsäätöjä hallitaksesi muuttujia, kuten lämpötilaa, painetta ja jäähdytysaikaa. Käytä antureita seurataksesi näitä parametreja reaaliajassa, mikä mahdollistaa nopeat säädöt tasaisten toleranssien ylläpitämiseksi.
Nopea prototyyppi ja testaus:
1. Hyödynnä nopeaa prototyyppiä testataksesi ja tarkentaessasi malleja ennen täysimittaista tuotantoa. Tämä mahdollistaa säätöjen tekemisen suunnitteluun tai prosessiin toleranssien ja osien laadun parantamiseksi.

Ruiskupuristustoleranssien standardit

Tässä on taulukko, joka esittää mittatoleranssit millimetreinä (mm):

Materiaali	Mittausalue	Kaupallinen toleranssi	Tarkkuustoleranssi
ABS	1-20	±0,100	±0,050
	21-100	±0,150	±0,100
	101-160	±0,325	±0,100
ABS/PC sekoitus	1-20	±0,100	±0,050
	21-100	±0,150	±0,100
GPS	1-20	±0,075	±0,050
	21-100	±0,150	±0,080
HDPE	1-20	±0,125	±0,075
	21-100	±0,170	±0,110
LDPE	1-20	±0,125	±0,075
	21-100	±0,170	±0,110
Mod PPO/PPE	1-20	±0,100	±0,050
	21-100	±0,150	±0,100
PA	1-20	±0,075	±0,030
	21-100	±0,160	±0,130
PA 30% GF	1-20	±0,060	±0,030
	21-100	±0,120	±0,100
PBT 30% GF	1-20	±0,060	±0,030
	21-100	±0,120	±0,100
PC	1-20	±0,060	±0,030
	21-100	±0,120	±0,100
PC 20% lasi	1-20	±0,050	±0,030
	21-100	±0,100	±0,080
PMMA	1-20	±0,075	±0,050
	21-100	±0,120	±0,070
POM	1-20	±0,075	±0,030
	21-100	±0,160	±0,130
PP, 20% Talkki	1-20	±0,100	±0,050
	21-100	±0,120	±0,100
PPO/PPE	1-20	±0,080	±0,050
	21-100	±0,100	±0,080
PPS, 30% GF	1-20	±0,050	±0,050
	21-100	±0,080	±0,080
SAN	1-20	±0,080	±0,050
	21-100	±0,100	±0,080

Seuraava taulukko havainnollistaa laitteen mitat Samankeskisyys/ovaliteettitoleranssit (mm)

Materiaali	Mittausalue	Kaupallinen toleranssi	Tarkkuustoleranssi
ABS	100 asti	±0,230	±0,130
ABS/PC sekoitus	100 asti	±0,230	±0,130
GPS	100 asti	±0,250	±0,150
HDPE	100 asti	±0,250	±0,150
LDPE	100 asti	±0,250	±0,150
PA	100 asti	±0,250	±0,150
PA, 30% GF	100 asti	±0,150	±0,100
PBT, 30% GF	100 asti	±0,150	±0,100
PC	100 asti	±0,130	±0,080
PC, 20% GF	100 asti	±0,130	±0,080
PMMA	100 asti	±0,250	±0,150
POM	100 asti	±0,250	±0,150
PP	100 asti	±0,250	±0,150
PP, 20% Talkki	100 asti	±0,250	±0,150
PPO/PPE	100 asti	±0,230	±0,130
PPS, 30% GF	100 asti	±0,130	±0,080
SAN	100 asti	±0,230	±0,130

Suoruuden/tasomaisuuden toleranssit (mm)

Materiaali	Ominaisuuden koko	Kaupallinen toleranssi	Hieno Toleranssi
ABS	0-100 mm	±0,380	±0,250
	101-160 mm	±0,800	±0,500
ABS/PC sekoitus	0-100 mm	±0,380	±0,250
	101-160 mm	±0,800	±0,500
PA	0-100 mm	±0,300	±0,150
	101-160 mm	±0,500	±0,250
PA GF 30%	0-100 mm	±0,150	±0,080
	101-160 mm	±0,200	±0,100
POM	0-100 mm	±0,300	±0,150
	101-160 mm	±0,500	±0,250
PP	0-100 mm	±0,850	±0,500
	101-160 mm	±1.500	±0,850
SAN	0-100 mm	±0,380	±0,250
	101-160 mm	±0,800	±0,500

Pohjareiän syvyystoleranssit (mm)

Materiaali	Syvyysalue	Kaupallinen toleranssi	Hieno Toleranssi
ABS	100 mm asti	±0,200	±0,100
ABS/PC sekoitus	100 mm asti	±0,200	±0,100
PA	100 mm asti	±0,150	±0,080
PA GF 30%	100 mm asti	±0,100	±0,050
POM	100 mm asti	±0,150	±0,080
PP	100 mm asti	±0,250	±0,150
SAN	100 mm asti	±0,200	±0,100

Reiän halkaisijan toleranssit (mm)

Materiaali	Halkaisija-alue	Kaupallinen toleranssi	Hieno Toleranssi
ABS	100 mm asti	±0,100	±0,050
ABS/PC sekoitus	100 mm asti	±0,100	±0,050
PA	100 mm asti	±0,080	±0,040
PA GF 30%	100 mm asti	±0,050	±0,025
POM	100 mm asti	±0,080	±0,040
PP	100 mm asti	±0,120	±0,060
SAN	100 mm asti	±0,100	±0,050