Celkové vedenie hrúbky steny vstrekovaním plastov

Tri diagramy: „Príliš hrubý“ s ostrým rohom, „Príliš tenký“ so slabým rohom a „Správny“ so zaoblenými rohmi s označením R2 a R1.

Od pochopenia základov hrúbky steny až po orientáciu v aspektoch špecifických pre materiál, táto príručka pokrýva základné aspekty, ktoré musia dizajnéri, inžinieri a výrobcovia poznať.

Táto komplexná príručka skúma dôležitosť správneho návrhu hrúbky steny pri vstrekovaní a ponúka pohľad na osvedčené postupy, bežné výzvy a riešenia na optimalizáciu výroby dielov.

Aká je hrúbka steny pri vstrekovaní

Hrúbka steny je kritickým konštrukčným hľadiskom v procese vstrekovania, čo sa týka hrúbky prierezu plastovej časti, ktorá sa formuje.

Je to jedna z najdôležitejších konštrukčných úvah pri vstrekovaní, pretože výrazne ovplyvňuje vyrobiteľnosť, náklady, kvalitu a výkon finálnej časti.

Čo ovplyvňuje hrúbku steny

Dva kľúčové faktory ovplyvňujú hrúbku steny vstrekovaného plastového materiálu a štruktúru dielov.

Veľkosť a tvar – Väčšie časti vo všeobecnosti vyžadujú hrubšie steny pre štrukturálnu integritu, zatiaľ čo menšie časti môžu mať tenšie steny. Zložité tvary môžu vyžadovať rôzne hrúbky.
Plastový materiál – – Rôzne plasty majú rôzne prietokové charakteristiky a rýchlosť chladenia. Materiály s nižšou viskozitou alebo vyššími rýchlosťami toku taveniny možno vo všeobecnosti použiť s tenšími stenami.

Tu je tabuľka na kontrolu optimálnej hrúbky steny pre rôzne materiály:

Materiál	Odporúčaný rozsah hrúbky steny
ABS	0,045 – 0,140 palca (1,14 – 3,56 mm)
Acetal (POM)	0,030 – 0,120 palca (0,76 – 3,05 mm)
Akryl (PMMA)	0,025 – 0,500 palca (0,64 – 12,7 mm)
Nylon (PA)	0,030 – 0,115 palca (0,76 – 2,92 mm)
Polykarbonát (PC)	0,040 – 0,150 palca (1,02 – 3,81 mm)
polyetylén (PE)	0,030 – 0,200 palca (0,76 – 5,08 mm)
Polypropylén (PP)	0,025 – 0,150 palca (0,64 – 3,81 mm)
Polystyrén (PS)	0,035 – 0,150 palca (0,89 – 3,81 mm)

Aké sú problémy s hrúbkou steny?

Štyri diagramy porovnávajú prechody hrán od „Zlé“ po „Najlepšie“: náhly okraj, mierny sklon, pozvoľnejší sklon a najhladší prechod.

Nesprávna hrúbka steny pri vstrekovaní môže viesť k niekoľkým chybám v konečnom produkte:

Defekt	Príčina	Výsledok
Warpage	Nerovnomerná hrúbka steny	Rôzne rýchlosti ochladzovania vedú k vnútorným napätiam, ktoré spôsobujú deformáciu alebo skrútenie.
Značky umývadla	Hrubšie úseky	Pomalé ochladzovanie umožňuje povrchu klesať dovnútra a vytvárať malé priehlbiny
Prietokové čiary	Rozdiely v hrúbke steny	Rôzne prietoky roztaveného plastu spôsobujú na povrchu viditeľné pruhy alebo čiary
Krátke zábery	Tenké až hrubé prechody	Predčasné ochladenie zabraňuje úplnému vyplneniu hrubších oblastí
Voids	Hrubé úseky	Záchyt vzduchu alebo vákuové vrecká vytvárajú vnútorné dutiny
Jetting	Príliš tenké steny	Rýchly plastický tok spôsobuje hadovité vzory na povrchu dielu
Štrukturálna slabosť	Nekonzistentná hrúbka steny	Ohrozuje pevnosť a integritu dielov
Rozmerové nepresnosti	Variácie hrúbky	Nerovnomerné chladenie vedie k tomu, že diely nespĺňajú špecifikované rozmery
Zvýšený vnútorný stres	Rôzne hrúbky stien	Rôzne rýchlosti ochladzovania vedú k vyšším vnútorným napätiam
Povrchové chyby	Nesprávna hrúbka steny	Spôsobuje povrchové nedokonalosti ako zvlnenie alebo zvlnenie

Úvahy o dizajne na dosiahnutie jednotnej hrúbky steny

Horný riadok: "zlý" (krok), "lepší" (sklon), "najlepší" (krivka). Dolný rad: "zlý" (krivka), "lepší" (drážkovaný blok).

Analýza navrhovateľnosti (DFM) pomáha pri identifikácii optimálnej rovnomernej hrúbky, aby sa minimalizovalo vnútorné napätie a zlepšila sa konzistencia.

Využitie uhlov ponoru na zlepšenie plnenia formy

Uhly ponoru sú neoddeliteľnou súčasťou konštrukcie vstrekovaných komponentov a slúžia na uľahčenie uvoľnenia hotového dielu z formy. Začlenenie uhla ponoru nie je len dobrou praxou; je kľúčový pre podporu rovnomernej hrúbky steny.

Odporúčaný vonkajší uhol ponoru 0,5-1,5 stupňa a vnútorný uhol 0,5 stupňa môže výrazne zlepšiť proces plnenia formy.

Tieto malé uhly umožňujú plynulejšie prúdenie materiálu a zabraňujú tvorbe nekonzistentných hrúbok stien, ktoré sú často koreňom rôznych defektov v rámci dielu.

Riešenie vnútorného napätia spôsobeného nerovnomernou hrúbkou steny

Rozdiely v hrúbke steny môžu viesť k vnútorným napätiam vo vnútri dielu, keď sa ochladzuje a tuhne. Časti s hrubšou hrúbkou steny sa ochladzujú pomalšie, čo spôsobuje rôzne rýchlosti zmršťovania, ktoré môže deformovať alebo deformovať súčiastku.

Rovnomerná hrúbka v celom kuse je nevyhnutná na rovnomerné rozloženie týchto napätí a odvrátenie potenciálnych problémov s kvalitou.

Pri navrhovaní dielov je potrebné zvážiť vysoko rizikové oblasti a použiť konzistentnú hrúbku steny na zmiernenie tvorby vnútorného napätia.

Odporúčaná hrúbka – minimálna

Minimálna hrúbka steny závisí od konkrétneho použitého plastového materiálu a veľkosti/zložitosti dielu.

Vo všeobecnosti:

Pre malé diely a efektívnu veľkoobjemovú výrobu sa odporúča minimálna hrúbka steny 0,025-0,030 palca (0,64-0,76 mm).

Pre väčšie diely sa odporúča minimálne 0,040-0,050 in (1,0-1,3 mm).

Praktická minimálna hrúbka steny pre konvenčné vstrekovanie sa pohybuje od 0,030-0,040 palca (0,76-1,0 mm).

Niektoré špecializované aplikácie na formovanie tenkých stien môžu dosiahnuť hrúbku stien až 0,25 mm, čo si však vyžaduje vysoké tlaky a obmedzuje veľkosť dielov.

Odporúčaná hrúbka – maximálna

Ak je to možné, pri vstrekovaní sa treba vyhnúť príliš hrubým stenám, pretože môžu viesť k chybám a neefektívnosti.

Všeobecné pokyny sú:

Väčšina vstrekovaných dielov má maximálnu hrúbku steny 0,125-0,250 in (3,2-6,4 mm).

Steny hrubšie ako 0,250 palca (6,4 mm) majú vyššie riziko prepadnutia, dutín, zvyškových napätí a deformácií.

V niektorých špecializovaných aplikáciách sú možné hrúbky steny až 4,5 palca (114 mm), ale vyžadujú si veľmi dlhé časy cyklu.

Ako najlepší postup z hľadiska účinnosti a kvality sa pre väčšinu dielov odporúča maximálna hrúbka steny 0,125 – 0,160 palca (3,2 – 4,0 mm).

Ako vyriešiť problémy s hrúbkou steny v lisovaných častiach

Zaobchádzanie s hrubými stenami dielov vyrobených vstrekovaním

Na zmiernenie tohto problému je vhodné zachovať hrúbku steny, ktorá uľahčuje rýchle chladenie, ale zároveň poskytuje dostatočnú pevnosť. Napríklad pri materiáli PA6 s hrúbkou 8 mm je celkový cyklus vstrekovania približne 93 sekúnd, pričom chladenie trvá približne 70 sekúnd.

Na prekonanie problémov spojených s predĺženými časmi cyklu v dôsledku hrubších stien môže byť prospešné použitie techniky známej ako jadrové von. To zahŕňa vytváranie dutých sekcií v hrubej stene bez toho, aby bola ohrozená integrita alebo pevnosť dielu.

Ako zvládnuť tenké steny bez ohrozenia integrity dielov

Dizajnérom produktov sa odporúča navrhovať diely s minimálnou potrebnou hrúbkou steny bez toho, aby bola ohrozená integrita dielov.

Dizajn tenšej steny vyžaduje dôkladné pochopenie charakteristík toku materiálu, aby sa predišlo defektom.

Faktory, ako je vstrekovací tlak, teplota formy a zahrnutie konštrukčných prvkov, ako sú rebrá alebo vystuženia, môžu pomôcť podporiť tenkostenné diely, zlepšiť ich tvarovateľnosť a znížiť možnosť deformácie, klesania alebo bublín.