Questa guida affronta gli aspetti essenziali che progettisti, ingegneri e produttori devono conoscere, partendo dalle nozioni di base sullo spessore delle pareti fino ad arrivare alle considerazioni specifiche sui materiali.
Questa guida completa esplora l'importanza di una corretta progettazione dello spessore delle pareti nello stampaggio a iniezione, offrendo spunti sulle migliori pratiche, sulle sfide comuni e sulle soluzioni per ottimizzare la produzione dei pezzi.
Che cosa è lo spessore della parete nello stampaggio a iniezione
Lo spessore della parete è un fattore di progettazione fondamentale nel processo di stampaggio a iniezione, che si riferisce allo spessore della sezione trasversale della parte in plastica da stampare.
Si tratta di uno degli aspetti progettuali più importanti nello stampaggio a iniezione, poiché influisce in modo significativo sulla producibilità, sui costi, sulla qualità e sulle prestazioni del pezzo finale.
Cosa influenza lo spessore della parete
Due fattori chiave influenzano lo spessore della parete nei materiali plastici stampati a iniezione e la struttura dei componenti.
- Dimensioni e forma – Le parti più grandi generalmente richiedono pareti più spesse per l'integrità strutturale, mentre le parti più piccole possono avere pareti più sottili. Le forme complesse possono richiedere spessori variabili.
- Materiale plastico – – Le diverse plastiche hanno caratteristiche di flusso e velocità di raffreddamento variabili. Materiali con viscosità inferiore o velocità di fusione superiori possono essere generalmente utilizzati con pareti più sottili.
Ecco una tabella per verificare lo spessore ottimale delle pareti per vari materiali:
| Materiale | Intervallo di spessore della parete consigliato |
| addominali | 0,045 – 0,140 pollici (1,14 – 3,56 mm) |
| Acetale (POM) | 0,030 – 0,120 pollici (0,76 – 3,05 mm) |
| Acrilico (PMMA) | 0,025 – 0,500 pollici (0,64 – 12,7 mm) |
| Nylon (PA) | 0,030 – 0,115 pollici (0,76 – 2,92 mm) |
| Policarbonato (PC) | 0,040 – 0,150 pollici (1,02 – 3,81 mm) |
| Polietilene (PE) | 0,030 – 0,200 pollici (0,76 – 5,08 mm) |
| Polipropilene (PP) | 0,025 – 0,150 pollici (0,64 – 3,81 mm) |
| Polistirolo (PS) | 0,035 – 0,150 pollici (0,89 – 3,81 mm) |
Quali sono i problemi con lo spessore delle pareti?
Uno spessore di parete non corretto per lo stampaggio a iniezione può portare a diversi difetti nel prodotto finale:
| Difetto | Causa | Risultato |
| Deformazione | Spessore della parete irregolare | Diverse velocità di raffreddamento provocano sollecitazioni interne, provocando deformazioni o torsioni. |
| Segni di affondamento | Sezioni più spesse | Il raffreddamento lento consente alla superficie di sprofondare verso l'interno, creando piccole depressioni |
| Linee di flusso | Variazioni nello spessore della parete | Diverse velocità di flusso della plastica fusa causano striature o linee visibili sulla superficie |
| Scatti brevi | Transizioni da sottili a spesse | Il raffreddamento prematuro impedisce il riempimento completo delle aree più spesse |
| Vuoti | Sezioni spesse | Le sacche d'aria o di vuoto formano vuoti interni |
| Getto | Pareti troppo sottili | Il rapido flusso di plastica provoca motivi serpentiformi sulla superficie della parte |
| Debolezza strutturale | Spessore della parete non uniforme | Compromette la resistenza e l'integrità delle parti |
| Imprecisioni dimensionali | Variazioni di spessore | Un raffreddamento non uniforme fa sì che le parti non rispettino le dimensioni specificate |
| Aumento dello stress interno | Spessori di parete variabili | Diverse velocità di raffreddamento determinano maggiori sollecitazioni interne |
| Difetti superficiali | Spessore della parete non corretto | Provoca imperfezioni superficiali come increspature o ondulazioni |
Considerazioni progettuali per ottenere uno spessore uniforme della parete
L'analisi di progettazione per la producibilità (DFM) aiuta a identificare lo spessore uniforme ottimale per ridurre al minimo lo stress interno e migliorare la coerenza.
Utilizzo degli angoli di sformo per migliorare il riempimento dello stampo
Gli angoli di sformo sono parte integrante della progettazione di componenti stampati a iniezione, e servono a facilitare il rilascio più facile della parte finita dallo stampo. Incorporare un angolo di sformo non è semplicemente una buona pratica; è fondamentale per promuovere uno spessore uniforme della parete.
Un angolo di spoglia esterno consigliato di 0,5-1,5 gradi e un angolo interno di 0,5 gradi possono migliorare notevolmente il processo di riempimento dello stampo.
Queste lievi angolazioni consentono al materiale di scorrere più agevolmente e impediscono la formazione di spessori di parete non uniformi, che sono spesso la causa di vari difetti all'interno del pezzo.
Come affrontare le tensioni interne causate dallo spessore non uniforme della parete
Le disparità nello spessore delle pareti possono causare tensioni interne nella parte mentre si raffredda e si solidifica. Le sezioni con spessore di parete più spesso si raffreddano a velocità inferiori, causando velocità di restringimento differenziali che possono deformare o distorcere la parte.
È fondamentale che lo spessore sia uniforme su tutto il pezzo per distribuire uniformemente queste sollecitazioni ed evitare potenziali problemi di qualità.
Durante la progettazione dei componenti, è necessario considerare le aree ad alto rischio e applicare uno spessore di parete uniforme per attenuare la formazione di stress interno.
Spessore consigliato – minimo
Lo spessore minimo della parete dipende dal materiale plastico specifico utilizzato e dalle dimensioni/complessità del pezzo.
Generalmente:
Per pezzi di piccole dimensioni e una produzione efficiente di grandi volumi, si consiglia uno spessore minimo della parete di 0,025-0,030 pollici (0,64-0,76 mm).
Per parti più grandi, si consiglia un minimo di 0,040-0,050 pollici (1,0-1,3 mm).
Lo spessore minimo pratico della parete per lo stampaggio a iniezione convenzionale varia da 0,030 a 0,040 pollici (da 0,76 a 1,0 mm).
Alcune applicazioni specializzate di stampaggio a pareti sottili possono raggiungere lo spessore di 0,010 pollici (0,25 mm), ma ciò richiede pressioni elevate e limita le dimensioni dei pezzi.
Spessore consigliato – Massimo
Se possibile, nello stampaggio a iniezione si dovrebbero evitare pareti eccessivamente spesse, poiché possono causare difetti e inefficienze.
Le linee guida generali sono:
La maggior parte dei pezzi stampati a iniezione ha uno spessore massimo della parete di 0,125-0,250 pollici (3,2-6,4 mm).
Le pareti più spesse di 0,250 pollici (6,4 mm) presentano un rischio maggiore di segni di ritiro, vuoti, tensioni residue e deformazioni.
In alcune applicazioni specializzate sono possibili spessori di parete fino a 4,5 pollici (114 mm), ma richiedono tempi di ciclo molto lunghi.
Come buona norma per l'efficienza e la qualità, per la maggior parte dei componenti si consiglia uno spessore massimo della parete di 3,2-4,0 mm (0,125-0,160 pollici).
Come risolvere i problemi di spessore delle pareti nelle parti stampate
Gestione delle sezioni di parete spesse nelle parti stampate a iniezione
Per mitigare questo, è consigliabile mantenere uno spessore di parete che faciliti un raffreddamento rapido ma fornisca anche una resistenza sufficiente. Ad esempio, con materiale PA6 di 8 mm di spessore, il ciclo di stampaggio a iniezione totale è di circa 93 secondi, con raffreddamento che richiede circa 70 secondi.
Per superare la sfida dei tempi di ciclo prolungati dovuti a pareti più spesse, può essere utile impiegare una tecnica nota come core out. Ciò comporta la creazione di sezioni cave nella parete spessa senza compromettere l'integrità o la resistenza della parte.
Come gestire pareti sottili senza compromettere l'integrità delle parti
Si raccomanda ai progettisti di prodotti di progettare parti con lo spessore di parete minimo necessario senza comprometterne l'integrità.
Per progettare pareti più sottili è necessario conoscere approfonditamente le caratteristiche di flusso del materiale, in modo da evitare difetti.
Fattori quali la pressione di iniezione, la temperatura dello stampo e l'inclusione di elementi di design come nervature o rinforzi possono contribuire a sostenere parti con pareti sottili, migliorandone la stampabilità e riducendo il rischio di deformazioni, cedimenti o bolle.
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