Jak cienki może być plastik formowany wtryskowo?

Formowanie wtryskowe części z tworzyw sztucznych o bardzo cienkich ściankach może być bardzo trudne. Jednak dzięki starannemu planowaniu i odpowiednim technikom możliwe jest formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych o ściankach cieńszych niż 1 mm.

W tym kompletnym przewodniku, jako profesjonalista Producent form wtryskowych z tworzyw sztucznychPodzielę się wszystkim, co musisz wiedzieć o formowaniu wtryskowym cienkościennym, w tym:

• Co jest uważane za "cienkościenne" w formowaniu wtryskowym?
• Jak cienki może być plastik formowany wtryskowo?
• Jaka jest minimalna grubość ścianki do formowania wtryskowego dla różnych tworzyw sztucznych?
• Rozważania projektowe i najlepsze praktyki
• Profesjonalne wskazówki dotyczące uzyskania możliwie najcieńszych ścian

Jeśli więc chcesz przekroczyć granice grubości ścianek części formowanych wtryskowo, ten przewodnik okaże się nieoceniony.

Co jest uważane za "cienkościenne" formowanie wtryskowe?

Ogólnie rzecz biorąc, formowanie wtryskowe cienkościenne odnosi się do produkcji części z tworzyw sztucznych o ściankach znacznie cieńszych niż tradycyjne elementy formowane wtryskowo.

Nie ma jednak powszechnie akceptowanego progu dla tego, co kwalifikuje się jako "cienkościenne". Niektórzy uważają, że części o ściankach o grubości nawet 2 mm (0,08 cala) należą do kategorii cienkościennych.

Zazwyczaj jednak formowanie wtryskowe cienkościenne obejmuje ścianki o grubości mniejszej niż 1 mm (0,04 cala). Części o grubości poniżej 0,5 mm są uważane za "ultra" cienkościenne.

Podsumowując:

• 2 mm: Standardowa grubość ścianki
• 1 - 2 mm: Cienka ścianka
• < 1 mm: Bardzo cienka ścianka

Przyjrzyjmy się teraz minimalnej grubości ścianki, jaką można uzyskać przy użyciu różnych żywic plastikowych.

Jak cienki może być plastik formowany wtryskowo?

Minimalna grubość formowanych wtryskowo części z tworzyw sztucznych zależy od materiału, wymagań dotyczących części i innych czynników. Ogólnie rzecz biorąc, minimalna grubość ścianki dla części termoplastycznych wynosi 0,6-0,9 mm, a zalecany zakres to 1-4 mm. Minimalna grubość może się jednak różnić w zależności od materiału.

Minimalna grubość ścianki formowania wtryskowego według tworzywa sztucznego

Minimalna grubość ścianki formowanej wtryskowo zależy w dużej mierze od używanego tworzywa sztucznego.

Polimery o wysokiej płynności, takie jak polipropylen i ABS, dobrze nadają się do cienkich ścianek dzięki doskonałym właściwościom płynięcia.

Jednak materiały takie jak PEEK i poliwęglan mogą być bardziej temperamentne.

Oto zestawienie minimalnej grubości ścianki w zależności od tworzywa sztucznego:

Polipropylen (PP)

• Minimalna grubość ścianki: 0,5 mm
• Zalecana grubość ścianki: 1 - 1,5 mm

Dzięki wyjątkowej charakterystyce płynięcia, formowanie wtryskowe polipropylenu może osiągnąć niewiarygodnie cienkie ścianki do 0,5 mm.

Należy tylko pamiętać, że PP ma niską sztywność. Dlatego potrzebna jest jednolita grubość ścianki i odpowiednie rozmieszczenie żeber, aby zapobiec wypaczaniu lub zapadaniu się.

Akrylonitryl-butadien-styren (ABS)

• Minimalna grubość ścianki: 0,7 mm
• Zalecana grubość ścianki: 1 - 1,5 mm

ABS również bardzo dobrze płynie, umożliwiając formowanie wtryskowe cienkościenne do około 0,7 mm. Oferuje również dobrą wytrzymałość i jest łatwy w produkcji.

Nylon

• Minimalna grubość ścianki: 0,7 mm
• Zalecana grubość ścianki: 1 - 1,5 mm

Żywice nylonowe umożliwiają formowanie wtryskowe cienkościenne małych, złożonych geometrii. Aby zapobiec defektom, konieczne jest jednak odpowiednie chłodzenie i wentylacja.

Nylon wypełniony włóknem szklanym może być bardzo temperamentny. Prawdopodobnie będziesz musiał pozostać powyżej 1 mm z zawartością włókna szklanego powyżej 20-30%.

Poliwęglan (PC)

• Minimalna grubość ścianki: 0,7 mm
• Zalecana grubość ścianki: 1 - 2 mm

Ze względu na wysoką lepkość, poliwęglan może być trudny do formowania wtryskowego z cienkimi ściankami poniżej 1 mm. Jednak dzięki solidnej formie i odpowiedniej kontroli procesu można osiągnąć grubość 0,7 mm.

Polistyren (PS)

• Minimalna grubość ścianki: 0,7 mm
• Zalecana grubość ścianki: 1 - 2 mm

Gatunki PS ogólnego przeznaczenia umożliwiają formowanie cienkich ścianek do około 0,7 mm. Może być jednak konieczne użycie PS o wysokiej płynności, opracowanego specjalnie do cienkich ścianek, aby zejść poniżej 1 mm.

Polieteroeteroketon (PEEK)

• Minimalna grubość ścianki: 1 mm
• Zalecana grubość ścianki: 1,5 - 4 mm

Niezwykle wysoka lepkość stopu PEEK sprawia, że formowanie wtryskowe ze ściankami poniżej 1 mm jest zasadniczo niemożliwe. Części o grubości powyżej 2 mm mają również tendencję do wypaczania się i zapadania. Idealna grubość ścianki PEEK wynosi więc 1,5 - 2 mm.

Polimer ciekłokrystaliczny (LCP)

• Minimalna grubość ścianki: 0,3 mm
• Zalecana grubość ścianki: 0,5 - 1,5 mm

Dzięki wyjątkowym właściwościom płynięcia, LCP jest prawdopodobnie najlepszym tworzywem sztucznym do formowania wtryskowego cienkościennego. Z łatwością można uzyskać ścianki o grubości poniżej 0,5 mm przy odpowiedniej kontroli temperatury formy.

Polietylen (PE)

• Minimalna grubość ścianki: 0,8 mm
• Zalecana grubość ścianki: 1 - 1,5 mm

Stosunkowo wysoka lepkość polietylenu utrudnia konsekwentne formowanie wtryskowe ścianek o grubości poniżej 0,8 mm. Jednak dzięki doskonałej odporności chemicznej PE jest szeroko stosowany w cienkościennych strzykawkach, pipetach i mikrotubach.

Uwagi projektowe dotyczące formowania wtryskowego cienkościennego

Projektując części do formowania wtryskowego cienkościennego, należy wziąć pod uwagę unikalne uwarunkowania produkcyjne.

Oto kilka kluczowych wytycznych projektowych:

Utrzymanie stałej grubości ścianki

Priorytetem numer jeden powinno być utrzymanie możliwie jak najbardziej jednolitej grubości ścianek w całym elemencie.

Nagłe zmiany grubości ścianek prowadzą do nierównomiernego chłodzenia. Powoduje to defekty kosmetyczne, takie jak zapadnięcia, puste przestrzenie i wypaczenia.

Powoduje również wewnętrzne naprężenia w materiale, które mogą powodować pękanie lub pękanie gotowych części.

W związku z tym wymagane są stopniowe przejścia między cieńszymi i grubszymi sekcjami.

Zalecana tolerancja wynosi około 25%. Jeśli więc jedna sekcja ma ściankę o grubości 2 mm, sąsiednie sekcje powinny mieć grubość od 1,5 mm do 2,5 mm.

Dodaj żebra dla wsparcia strukturalnego

Jedną z technik pozwalających na uzyskanie cieńszych ścian bez utraty wytrzymałości jest dodanie żeber.

Żebra pozwalają wyeliminować grube sekcje, zapewniając jednocześnie niezbędne wsparcie, aby zapobiec wypaczaniu lub zapadaniu się.

Dobrą zasadą jest utrzymywanie wysokości żeber mniejszej niż 50-60% grubości ściany, którą przecinają.

Umieszczenie bramy ma kluczowe znaczenie

Umieszczenie bramy odgrywa integralną rolę w formowaniu cienkościennym, aby zminimalizować defekty kosmetyczne.

Złe pozycjonowanie bramy często powoduje powstawanie słabych linii zgrzewu w miejscu, w którym plastikowe fronty spotykają się po wyrzuceniu. Prowadzi to do pęknięć i wad strukturalnych.

Bramki powinny więc być ustawione w taki sposób, aby zapewnić równomierne wypełnienie bez tworzenia linii spoin.

Bramki krawędziowe i systemy gorącokanałowe pomagają zredukować ślady bramek na widocznych powierzchniach. Ale nadal mogą tworzyć linie dzianiny w złożonych geometriach.

Uwzględnij kąty zanurzenia

Kąty zanurzenia umożliwiają czyste wyrzucanie części z form wtryskowych bez uszkadzania drobnych elementów lub cienkich ścianek.

Ogólne zalecenie to co najmniej 0,5 stopnia przeciągu na stronę. Szczegółowe tekstury mogą jednak wymagać do 5 stopni.

Utrzymuj stałe kąty pochylenia w całej geometrii części, aby zminimalizować naprężenia szczątkowe, które powodują zwijanie lub zniekształcenia.

Profesjonalne wskazówki dotyczące maksymalizacji możliwości cienkich ścianek

Jeśli chcesz przekroczyć granice grubości ścianek podczas formowania wtryskowego, oto kilka profesjonalnych wskazówek:

Wybierz doświadczonego producenta

Formowanie cienkościenne wymaga niesamowitej precyzji i ścisłej kontroli procesu. Dlatego współpraca z doświadczonym producentem nie podlega negocjacjom.

Zapytaj potencjalnych dostawców o ich doświadczenia z częściami o cienkich ściankach w przeszłości. Konieczne jest pomyślne wyprodukowanie komponentów o ściankach zbliżonych do docelowej grubości w żywicy, której planujesz użyć.

Pobierz Symulacja przepływu formy

Podczas gdy fizyczne prototypy są zawsze zalecane, symulacja przepływu formy daje ogromny wczesny wgląd w czas napełniania, linie spawania, pułapki powietrzne i ryzyko zapadnięcia się.

Wczesne dostosowanie modelu CAD w oparciu o wyniki symulacji umożliwia szybszą finalizację projektu bez kosztownego fizycznego pobierania próbek.

Używaj żywic o wysokiej płynności

Żywice do formowania wtryskowego zaprojektowane specjalnie do zastosowań cienkościennych mogą mieć ogromny wpływ.

Na przykład wysoka płynność polipropylen oferuje 2-4 razy łatwiejszy przepływ niż standardowe gatunki. Umożliwia wypełnianie skomplikowanych geometrii i uzyskiwanie cieńszych ścianek.

Można również zmniejszyć grubość ścianki poprzez zwiększenie ciśnienia wtrysku. Jednak żywice o wysokiej płynności zapewniają lepsze wyniki bez uszczerbku dla jakości części lub wydajności cyklu.

Dostosowanie temperatury procesu

Podwyższenie temperatury formy i stopu zwiększa przepływ żywicy w przypadku trudnych projektów cienkościennych. Trzeba jednak znaleźć idealną równowagę między lepkością a czasem chłodzenia.

Dobrym punktem wyjścia jest rozpoczęcie od temperatury o 5-10°C wyższej niż zalecana dla danej żywicy. Należy tylko uważać na długoterminową degradację termiczną powyżej 340-350°C dla większości tworzyw sztucznych.

Podsumowanie

Mam nadzieję, że ten przewodnik dał ci solidny przegląd możliwości - i ograniczeń - związanych z formowaniem wtryskowym cienkich plastikowych ścianek.

Chociaż formowanie cienkościenne wiąże się z wyjątkowymi przeszkodami, wybór odpowiedniego partnera produkcyjnego i żywicy przy jednoczesnej optymalizacji projektu może pozwolić na uzyskanie ścianek poniżej 0,5 mm, a nawet 0,3 mm w niektórych przypadkach.