Ghid general pentru turnarea prin injecție de plastic pentru grosimea peretelui

Trei diagrame: „Prea gros” cu un colț ascuțit, „Prea subțire” cu un colț slab și „Corect” cu colțuri rotunjite etichetate R2 și R1.

De la înțelegerea elementelor de bază ale grosimii peretelui până la navigarea considerațiilor specifice materialelor, acest ghid acoperă aspecte esențiale pe care designerii, inginerii și producătorii trebuie să le cunoască.

Acest ghid cuprinzător explorează importanța proiectării adecvate a grosimii peretelui în turnarea prin injecție, oferind informații despre cele mai bune practici, provocări comune și soluții pentru optimizarea producției de piese.

Ce este grosimea peretelui în turnarea prin injecție

Grosimea peretelui este o considerație critică de proiectare în procesul de turnare prin injecție, care se referă la grosimea secțiunii transversale a piesei din plastic care este turnată.

Este una dintre cele mai importante considerente de proiectare în turnarea prin injecție, deoarece are un impact semnificativ asupra fabricației, costului, calității și performanței piesei finale.

Ce influențează grosimea peretelui

Doi factori cheie influențează grosimea peretelui în materialul plastic de turnare prin injecție și structura pieselor.

Dimensiunea si forma – Piesele mai mari necesită în general pereți mai groși pentru integritatea structurală, în timp ce piesele mai mici pot avea pereți mai subțiri. Formele complexe pot avea nevoie de grosimi variabile.
Material plastic – – Materialele plastice diferite au caracteristici de curgere și viteze de răcire diferite. Materialele cu vâscozitate mai mică sau cu viteze de curgere de topire mai mari pot fi utilizate în general cu pereți mai subțiri.

Iată un grafic pentru a verifica grosimea optimă a peretelui pentru diferite materiale:

Material	Interval recomandat de grosime a peretelui
ABS	0,045 – 0,140 inchi (1,14 – 3,56 mm)
Acetal (POM)	0,030 – 0,120 inchi (0,76 – 3,05 mm)
Acrilic (PMMA)	0,025 – 0,500 inchi (0,64 – 12,7 mm)
Nailon (PA)	0,030 – 0,115 inchi (0,76 – 2,92 mm)
Policarbonat (PC)	0,040 – 0,150 inchi (1,02 – 3,81 mm)
Polietilenă (PE)	0,030 – 0,200 inchi (0,76 – 5,08 mm)
Polipropilenă (PP)	0,025 – 0,150 inchi (0,64 – 3,81 mm)
Polistiren (PS)	0,035 – 0,150 inchi (0,89 – 3,81 mm)

Care sunt problemele cu grosimea peretelui?

Patru diagrame compară tranzițiile marginilor de la „Rău” la „Cel mai bun”: marginea bruscă, panta ușoară, panta mai graduală și tranziția cea mai lină.

Grosimea incorectă a peretelui pentru turnarea prin injecție poate duce la mai multe defecte ale produsului final:

Defect	Cauza	Rezultat
Warpage	Grosimea neuniformă a peretelui	Rate diferite de răcire duc la solicitări interne, provocând deformarea sau răsucirea.
Semne de scufundare	Secțiuni mai groase	Răcirea lentă permite suprafeței să se scufunde spre interior, creând mici depresiuni
Linii de curgere	Variații ale grosimii peretelui	Debitele diferite de plastic topit provoacă dungi sau linii vizibile pe suprafață
Lovituri scurte	Tranziții subțiri spre groase	Răcirea prematură împiedică umplerea completă a zonelor mai groase
Goluri	Secțiuni groase	Captarea aerului sau buzunarele de vid formează goluri interne
Jetting	Pereți prea subțiri	Curgerea rapidă a plasticului provoacă modele asemănătoare unui șarpe pe suprafața piesei
Slăbiciune structurală	Grosimea peretelui inconsecventă	Compromează rezistența și integritatea părții
Inexactități dimensionale	Variații de grosime	Răcirea neuniformă duce la piesele care nu îndeplinesc dimensiunile specificate
Creșterea stresului intern	Grosimile pereților variate	Viteze de răcire diferite duc la solicitări interne mai mari
Defecte de suprafață	Grosimea necorespunzătoare a peretelui	Provoacă imperfecțiuni ale suprafeței, cum ar fi ondulații sau ondulații

Considerații de proiectare pentru obținerea unei grosimi uniforme a peretelui

Rândul superior: „rău” (pas), „mai bine” (pantă), „cel mai bun” (curbă). Rândul inferior: „rău” (curbă), „mai bine” (bloc canelat).

Analiza Design for manufacturability (DFM) ajută la identificarea grosimii uniforme optime pentru a minimiza stresul intern și pentru a îmbunătăți consistența.

Utilizarea unghiurilor de aspirare pentru a îmbunătăți umplerea matriței

Unghiurile de tragere sunt parte integrantă a designului componentelor turnate prin injecție, servind pentru a facilita eliberarea mai ușoară a piesei finite din matriță. Încorporarea unui unghi de pescaj nu este doar o bună practică; este esențial pentru promovarea unei grosimi uniforme a peretelui.

Un unghi de aspirare extern recomandat de 0,5-1,5 grade și un unghi intern de 0,5 grade pot îmbunătăți foarte mult procesul de umplere a matriței.

Aceste unghiuri ușoare permit materialului să curgă mai lin și previn formarea grosimilor inconsistente ale peretelui, care sunt adesea rădăcina diferitelor defecte în interiorul piesei.

Abordarea tensiunilor interne cauzate de grosimea neuniformă a peretelui

Diferențele în grosimea peretelui pot duce la solicitări interne în interiorul piesei pe măsură ce aceasta se răcește și se solidifică. Secțiunile cu grosimea de perete mai groase se răcesc la viteze mai lente, provocând rate diferențiale de contracție care pot deforma sau distorsiona piesa.

O grosime uniformă în întreaga piesă este imperativă pentru a distribui uniform aceste tensiuni și pentru a evita potențialele probleme de calitate.

Atunci când proiectați piesele, trebuie să luați în considerare zonele cu risc ridicat și să aplicați o grosime constantă a peretelui pentru a atenua formarea tensiunilor interne.

Grosimea recomandată – Minimă

Grosimea minimă a peretelui depinde de materialul plastic specific utilizat și de dimensiunea/complexitatea piesei.

In general:

Pentru piese mici și producție eficientă în volum mare, se recomandă o grosime minimă a peretelui de 0,025-0,030 inchi (0,64-0,76 mm).

Pentru piese mai mari, se recomandă un minim de 0,040-0,050 inchi (1,0-1,3 mm).

Grosimea minimă practică a peretelui pentru turnarea prin injecție convențională variază de la 0,030-0,040 inchi (0,76-1,0 mm).

Unele aplicații specializate de turnare pentru pereți subțiri pot obține pereți subțiri de 0,010 inchi (0,25 mm), dar acest lucru necesită presiuni mari și limitează dimensiunea pieselor.

Grosimea recomandată – Maximă

Pereții excesiv de groși ar trebui să fie evitați în turnarea prin injecție atunci când este posibil, deoarece pot duce la defecte și ineficiențe.

Orientările generale sunt:

Majoritatea pieselor turnate prin injecție au o grosime maximă a peretelui de 0,125-0,250 inchi (3,2-6,4 mm).

Pereții mai groși de 0,250 inchi (6,4 mm) au un risc mai mare de urme de scufundare, goluri, tensiuni reziduale și deformare.

În unele aplicații specializate, sunt posibile grosimi de perete de până la 4,5 inchi (114 mm), dar necesită timpi de ciclu foarte lungi.

Ca cea mai bună practică pentru eficiență și calitate, se recomandă o grosime maximă a peretelui de 0,125-0,160 inchi (3,2-4,0 mm) pentru majoritatea pieselor.

Cum se rezolvă problemele cu grosimea peretelui în piesele turnate

Tratarea secțiunilor de pereți groși în piesele turnate prin injecție

Pentru a atenua acest lucru, este recomandabil să mențineți o grosime a peretelui care facilitează răcirea rapidă, dar oferă și o rezistență suficientă. De exemplu, cu materialul PA6 la o grosime de 8 mm, ciclul total de turnare prin injecție este de aproximativ 93 de secunde, iar răcirea durează aproximativ 70 de secunde.

Pentru a depăși provocarea duratei de ciclu prelungite din cauza pereților mai groși, poate fi benefică utilizarea unei tehnici cunoscute sub numele de core out. Aceasta implică crearea de secțiuni goale în peretele gros, fără a compromite integritatea sau rezistența piesei.

Cum să manevrezi pereții subțiri fără a compromite integritatea pieselor

Proiectanților de produse li se recomandă să proiecteze piesele cu grosimea minimă a peretelui necesară, fără a compromite integritatea pieselor.

Designul peretelui mai subțire necesită o înțelegere aprofundată a caracteristicilor de curgere ale materialului pentru a preveni defectele.

Factori precum presiunea de injecție, temperatura matriței și includerea elementelor de proiectare, cum ar fi nervurile sau gușurile, pot ajuta la susținerea pieselor cu pereți subțiri, sporind modelabilitatea acestora și reducând potențialul de urzeală, scufundare sau bule.