Grubość ścianek form wtryskowych z tworzyw sztucznych Ogólny przewodnik

Trzy diagramy: „Za gruby” z ostrym rogiem, „Za cienki” ze słabym rogiem i „Prawidłowy” z zaokrąglonymi rogami oznaczonymi R2 i R1.

Od zrozumienia podstawowych zagadnień dotyczących grubości ścianek po poruszanie kwestii związanych z konkretnymi materiałami, ten przewodnik obejmuje istotne aspekty, które powinni znać projektanci, inżynierowie i producenci.

W tym kompleksowym przewodniku omówiono znaczenie prawidłowej grubości ścianek w procesie formowania wtryskowego, oferując informacje na temat najlepszych praktyk, typowych wyzwań i rozwiązań umożliwiających optymalizację produkcji części.

Jaka jest grubość ścianki w formowaniu wtryskowym

Grubość ścianki jest kluczowym czynnikiem projektowym w procesie formowania wtryskowego i oznacza grubość przekroju poprzecznego formowanej części z tworzywa sztucznego.

Jest to jeden z najważniejszych czynników branych pod uwagę przy projektowaniu metodą formowania wtryskowego, gdyż ma on znaczący wpływ na możliwość produkcji, koszt, jakość i wydajność finalnej części.

Co wpływa na grubość ścianki

Na grubość ścianek tworzyw sztucznych formowanych wtryskowo oraz strukturę części wpływają dwa główne czynniki.

  • Rozmiar i kształt – Większe części zazwyczaj wymagają grubszych ścianek dla integralności strukturalnej, podczas gdy mniejsze części mogą mieć cieńsze ścianki. Złożone kształty mogą wymagać różnych grubości.
  • Materiał plastikowy – – Różne tworzywa sztuczne mają różne charakterystyki przepływu i szybkości chłodzenia. Materiały o niższej lepkości lub wyższych szybkościach przepływu stopu można na ogół stosować z cieńszymi ściankami.

Poniżej znajduje się tabela, która pomoże Ci sprawdzić optymalną grubość ścianki dla różnych materiałów:

MateriałZalecany zakres grubości ścianki
ABS0,045 – 0,140 cala (1,14 – 3,56 mm)
Acetal (POM)0,030 – 0,120 cala (0,76 – 3,05 mm)
Akryl (PMMA)0,025 – 0,500 cala (0,64 – 12,7 mm)
Nylon (PA)0,030 – 0,115 cala (0,76 – 2,92 mm)
Poliwęglan (PC)0,040 – 0,150 cala (1,02 – 3,81 mm)
Polietylen (PE)0,030 – 0,200 cala (0,76 – 5,08 mm)
Polipropylen (PP)0,025 – 0,150 cala (0,64 – 3,81 mm)
Polistyren (PS)0,035 – 0,150 cala (0,89 – 3,81 mm)

Jakie są problemy z grubością ścianek?

Cztery diagramy porównują przejścia krawędzi od „złego” do „najlepszego”: nagła krawędź, niewielkie nachylenie, bardziej łagodne nachylenie i najłagodniejsze przejście.

Nieprawidłowa grubość ścianki w przypadku formowania wtryskowego może prowadzić do szeregu wad w produkcie końcowym:

WadaPrzyczynaWynik
WypaczenieNierównomierna grubość ściankiRóżne szybkości chłodzenia prowadzą do naprężeń wewnętrznych, powodujących odkształcenia lub skręcanie.
Ślady zlewuGrubsze sekcjePowolne chłodzenie pozwala powierzchni zapadać się do środka, tworząc małe zagłębienia
Linie przepływuRóżnice w grubości ściankiRóżne szybkości przepływu stopionego plastiku powodują widoczne smugi lub linie na powierzchni
Krótkie ujęciaPrzejścia od cienkich do grubychPrzedwczesne schłodzenie uniemożliwia całkowite wypełnienie grubszych obszarów
PustkiGrube sekcjeUwięzienie powietrza lub kieszenie próżniowe tworzą wewnętrzne puste przestrzenie
OdrzutZbyt cienkie ścianySzybki przepływ tworzywa sztucznego powoduje powstawanie na powierzchni części wzorów przypominających węże
Słabość konstrukcyjnaNierównomierna grubość ściankiOsłabia wytrzymałość i integralność części
Niedokładności wymiaroweRóżnice w grubościNierównomierne chłodzenie powoduje, że części nie spełniają określonych wymiarów
Zwiększone napięcie wewnętrzneRóżne grubości ścianekRóżne szybkości chłodzenia powodują większe naprężenia wewnętrzne
Wady powierzchniNiewłaściwa grubość ściankiPowoduje niedoskonałości powierzchni, takie jak zmarszczki lub falistość

Zagadnienia projektowe mające na celu uzyskanie jednolitej grubości ścianek

Górny rząd: „zły” (stopień), „lepszy” (nachylenie), „najlepszy” (krzywa). Dolny rząd: „zły” (krzywa), „lepszy” (rowkowany blok).

Analiza projektowania pod kątem możliwości produkcji (DFM) pomaga określić optymalną, jednorodną grubość, aby zminimalizować naprężenia wewnętrzne i poprawić spójność.

Wykorzystanie kątów pochylenia w celu poprawy wypełnienia formy

Kąty pochylenia są integralną częścią projektu elementów formowanych wtryskowo, służąc ułatwieniu uwalniania gotowej części z formy. Włączenie kąta pochylenia to nie tylko dobra praktyka; jest to kluczowe dla promowania jednolitej grubości ścianek.

Zalecany zewnętrzny kąt pochylenia wynoszący 0,5–1,5 stopnia i wewnętrzny kąt wynoszący 0,5 stopnia może znacznie usprawnić proces wypełniania formy.

Te niewielkie kąty pozwalają na płynniejszy przepływ materiału i zapobiegają powstawaniu nierównomiernej grubości ścianek, która często jest przyczyną różnych wad w danej części.

Rozwiązywanie problemów z naprężeniami wewnętrznymi spowodowanymi nierównomierną grubością ścianek

Różnice w grubości ścianek mogą prowadzić do naprężeń wewnętrznych w części podczas jej chłodzenia i krzepnięcia. Sekcje o grubszych ściankach stygną wolniej, powodując różnice w szybkościach kurczenia się, które mogą odkształcać lub deformować część.

Aby równomiernie rozłożyć naprężenia i zapobiec potencjalnym problemom z jakością, niezwykle ważne jest zachowanie jednakowej grubości całego elementu.

Projektując części, należy wziąć pod uwagę obszary o największym ryzyku i zastosować stałą grubość ścianek, aby ograniczyć powstawanie naprężeń wewnętrznych.

Zalecana grubość – minimalna

Minimalna grubość ścianki zależy od konkretnego rodzaju użytego tworzywa sztucznego i rozmiaru/złożoności części.

Zazwyczaj:

W przypadku małych części i wydajnej produkcji wielkoseryjnej zalecana jest minimalna grubość ścianki wynosząca 0,025–0,030 cala (0,64–0,76 mm).

W przypadku większych części zaleca się grubość co najmniej 0,040–0,050 cala (1,0–1,3 mm).

Praktyczna minimalna grubość ścianki w przypadku konwencjonalnego formowania wtryskowego wynosi 0,76–1,0 mm (0,030–0,040 cala).

Niektóre specjalistyczne metody formowania cienkościennego umożliwiają uzyskanie ścianek o grubości nawet 0,010 cala (0,25 mm), ale wymaga to wysokiego ciśnienia i ogranicza rozmiar części.

Zalecana grubość – maksymalna

W procesie formowania wtryskowego należy w miarę możliwości unikać stosowania zbyt grubych ścianek, ponieważ mogą one powodować wady i nieefektywność.

Ogólne wytyczne są następujące:

Większość formowanych wtryskowo części ma maksymalną grubość ścianki wynoszącą 3,2–6,4 mm (0,125–0,250 cala).

Ścianki o grubości większej niż 0,250 cala (6,4 mm) są bardziej narażone na występowanie zapadnięć, pustych przestrzeni, naprężeń szczątkowych i odkształceń.

W niektórych specjalistycznych zastosowaniach możliwa jest grubość ścianki do 4,5 cala (114 mm), ale wymaga to bardzo długich cykli obróbki.

Aby zapewnić najwyższą wydajność i jakość, w przypadku większości części zaleca się maksymalną grubość ścianki wynoszącą 3,2–4,0 mm (0,125–0,160 cala).

Jak rozwiązać problemy z grubością ścianek w formowanych częściach

Postępowanie z grubymi ściankami w częściach formowanych wtryskowo

Aby temu zaradzić, zaleca się utrzymanie grubości ścianki, która ułatwia szybkie chłodzenie, ale zapewnia również wystarczającą wytrzymałość. Na przykład przy materiale PA6 o grubości 8 mm całkowity cykl formowania wtryskowego wynosi około 93 sekund, a chłodzenie trwa około 70 sekund.

Aby pokonać wyzwanie wydłużonych cykli z powodu grubszych ścianek, korzystne może być zastosowanie techniki znanej jako core out. Polega ona na tworzeniu pustych sekcji w grubej ściance bez narażania integralności lub wytrzymałości części.

Jak radzić sobie z cienkimi ścianami bez narażania integralności części

Zaleca się, aby konstruktorzy produktów projektowali części o minimalnej grubości ścianek, bez narażania integralności części.

Projektowanie cieńszych ścianek wymaga gruntownego zrozumienia właściwości płynięcia materiału, aby zapobiec powstawaniu wad.

Czynniki takie jak ciśnienie wtrysku, temperatura formy i uwzględnienie elementów konstrukcyjnych, takich jak żebra lub wzmocnienia, mogą pomóc w podparciu elementów o cienkich ściankach, zwiększając ich podatność na formowanie i zmniejszając ryzyko wystąpienia odkształceń, zapadnięć lub pęcherzyków.

Poprosić o wycenę

Demo formularza kontaktowego

pl_PLPolish