В этом руководстве рассматриваются основные аспекты, которые необходимо знать проектировщикам, инженерам и производителям: от понимания основ толщины стенок до учета особенностей конкретных материалов.
В этом комплексном руководстве рассматривается важность правильного расчета толщины стенок при литье под давлением, а также даются сведения о передовых методах, распространенных проблемах и решениях для оптимизации производства деталей.
Что такое толщина стенки при литье под давлением?
Толщина стенки является критически важным фактором проектирования в процессе литья под давлением и определяет толщину поперечного сечения формуемой пластиковой детали.
Это один из важнейших факторов проектирования при литье под давлением, поскольку он существенно влияет на технологичность, стоимость, качество и эксплуатационные характеристики конечной детали.
Что влияет на толщину стенки
На толщину стенок литьевых пластмассовых деталей и структуру деталей влияют два ключевых фактора.
- Размер и форма – Более крупные детали обычно требуют более толстых стенок для структурной целостности, в то время как более мелкие детали могут иметь более тонкие стенки. Сложные формы могут потребовать переменную толщину.
- Пластиковый материал – – Различные пластики имеют различные характеристики текучести и скорости охлаждения. Материалы с меньшей вязкостью или более высокими скоростями течения расплава обычно можно использовать с более тонкими стенками.
Ниже приведена таблица, с помощью которой вы сможете проверить оптимальную толщину стенки для различных материалов:
| Материал | Рекомендуемый диапазон толщины стенки |
| АБС | 0,045–0,140 дюйма (1,14–3,56 мм) |
| Ацеталь (ПОМ) | 0,030 – 0,120 дюйма (0,76 – 3,05 мм) |
| Акрил (ПММА) | 0,025 – 0,500 дюйма (0,64 – 12,7 мм) |
| Нейлон (ПА) | 0,030 – 0,115 дюйма (0,76 – 2,92 мм) |
| Поликарбонат (ПК) | 0,040 – 0,150 дюйма (1,02 – 3,81 мм) |
| Полиэтилен (ПЭ) | 0,030 – 0,200 дюйма (0,76 – 5,08 мм) |
| Полипропилен (ПП) | 0,025 – 0,150 дюйма (0,64 – 3,81 мм) |
| Полистирол (ПС) | 0,035 – 0,150 дюйма (0,89 – 3,81 мм) |
Какие проблемы связаны с толщиной стенок?
Неправильная толщина стенки для литья под давлением может привести к ряду дефектов в конечном продукте:
| Дефект | Причина | Результат |
| Коробление | Неравномерная толщина стенки | Различные скорости охлаждения приводят к возникновению внутренних напряжений, вызывающих коробление или скручивание. |
| Утяжка | Более толстые секции | Медленное охлаждение позволяет поверхности опуститься внутрь, создавая небольшие углубления. |
| Линии потока | Различия в толщине стенок | Различная скорость потока расплавленного пластика приводит к появлению видимых полос или линий на поверхности. |
| Короткие выстрелы | Переходы от тонкого к толстому | Преждевременное охлаждение препятствует полному заполнению более толстых участков. |
| Пустоты | Толстые секции | Воздушные ловушки или вакуумные карманы образуют внутренние пустоты |
| Струя | Слишком тонкие стены | Быстрое течение пластика приводит к появлению змеевидных узоров на поверхности детали |
| Слабость конструкции | Непостоянная толщина стенки | Нарушает прочность и целостность детали |
| Неточности размеров | Изменения толщины | Неравномерное охлаждение приводит к тому, что детали не соответствуют заданным размерам. |
| Повышенное внутреннее напряжение | Различная толщина стенок | Различные скорости охлаждения приводят к более высоким внутренним напряжениям |
| Дефекты поверхности | Неправильная толщина стенки | Вызывает дефекты поверхности, такие как рябь или волнистость |
Конструктивные соображения по достижению равномерной толщины стенок
Анализ проектирования с учетом технологичности (DFM) помогает определить оптимальную равномерную толщину для минимизации внутренних напряжений и повышения согласованности.
Использование углов наклона для улучшения заполнения формы
Углы наклона являются неотъемлемой частью конструкции литьевых компонентов, облегчая извлечение готовой детали из формы. Включение угла наклона — это не просто хорошая практика; это ключевой фактор для обеспечения равномерной толщины стенки.
Рекомендуемый внешний угол уклона 0,5–1,5 градуса и внутренний угол 0,5 градуса могут значительно улучшить процесс заполнения формы.
Эти небольшие углы позволяют материалу течь более плавно и предотвращают образование неравномерной толщины стенок, которая часто является причиной различных дефектов внутри детали.
Устранение внутренних напряжений, вызванных неравномерной толщиной стенок
Различия в толщине стенок могут привести к внутренним напряжениям внутри детали по мере ее охлаждения и затвердевания. Участки с более толстой стенкой охлаждаются медленнее, что приводит к разным скоростям усадки, которые могут деформировать или исказить деталь.
Равномерная толщина по всей детали имеет решающее значение для равномерного распределения этих напряжений и предотвращения потенциальных проблем с качеством.
При проектировании деталей необходимо учитывать зоны повышенного риска и применять постоянную толщину стенок, чтобы смягчить образование внутренних напряжений.
Рекомендуемая толщина – минимум
Минимальная толщина стенки зависит от конкретного используемого пластика и размера/сложности детали.
В общем:
Для небольших деталей и эффективного крупносерийного производства рекомендуется минимальная толщина стенки 0,025–0,030 дюйма (0,64–0,76 мм).
Для более крупных деталей рекомендуется использовать минимум 0,040–0,050 дюйма (1,0–1,3 мм).
Практическая минимальная толщина стенки для традиционного литья под давлением составляет 0,030–0,040 дюйма (0,76–1,0 мм).
В некоторых специализированных тонкостенных формовочных изделиях стенки могут достигать толщины 0,010 дюйма (0,25 мм), но это требует высокого давления и ограничивает размер детали.
Рекомендуемая толщина – максимальная
При литье под давлением следует по возможности избегать чрезмерно толстых стенок, поскольку это может привести к дефектам и неэффективности.
Общие рекомендации таковы:
Большинство деталей, изготовленных методом литья под давлением, имеют максимальную толщину стенки 0,125–0,250 дюйма (3,2–6,4 мм).
Стенки толщиной более 0,250 дюйма (6,4 мм) имеют более высокий риск образования утяжин, пустот, остаточных напряжений и коробления.
В некоторых специализированных применениях возможна толщина стенок до 4,5 дюймов (114 мм), но для этого требуется очень длительное время цикла.
В целях повышения эффективности и качества для большинства деталей рекомендуется максимальная толщина стенки 0,125–0,160 дюйма (3,2–4,0 мм).
Как решить проблемы толщины стенок в формованных деталях
Работа с толстостенными секциями в деталях, полученных литьем под давлением
Чтобы смягчить это, рекомендуется поддерживать толщину стенки, которая способствует быстрому охлаждению, но также обеспечивает достаточную прочность. Например, при толщине материала PA6 8 мм общий цикл литья под давлением составляет приблизительно 93 секунды, а охлаждение занимает около 70 секунд.
Чтобы преодолеть проблему увеличения продолжительности цикла из-за более толстых стенок, может быть полезным использование техники, известной как core out. Она подразумевает создание полых секций в толстой стенке без ущерба для целостности или прочности детали.
Как работать с тонкими стенками, не нарушая целостность детали
Конструкторам рекомендуется проектировать детали с минимально необходимой толщиной стенок без ущерба для целостности детали.
Для предотвращения дефектов при проектировании изделий с более тонкими стенками необходимо глубокое понимание характеристик текучести материала.
Такие факторы, как давление впрыска, температура пресс-формы и включение элементов конструкции, таких как ребра или косынки, могут помочь обеспечить поддержку тонкостенным деталям, улучшить их формуемость и снизить вероятность коробления, усадки или образования пузырей.
Russian 
English 
Spanish 
Portuguese 
French 
Slovak 
Romanian 
German 
Italian 
Polish