Насколько тонким может быть литьевой пластик?

Литье под давлением пластиковых деталей с очень тонкими стенками может быть очень сложной задачей. Но при тщательном планировании и использовании правильных технологий возможно лить под давлением пластик со стенками тоньше 1 мм.

В этом полном руководстве вы, как профессионал производитель литья пластмасс под давлениемЯ расскажу все, что вам нужно знать о тонкостенном литье под давлением, в том числе:

• Что считается "тонкой стенкой" при литье под давлением?
• Насколько тонкий пластик можно отлить под давлением?
• Какова минимальная толщина стенок для литья под давлением для различных пластмасс?
• Соображения по дизайну и лучшие практики
• Профессиональные советы по созданию максимально тонких стен

Так что если вы хотите расширить границы толщины стенок деталей для литья под давлением, это руководство окажется для вас бесценным.

Что считается "тонкостенным" литьем под давлением?

Вообще говоря, тонкостенное литье под давлением подразумевает производство пластиковых деталей со стенками значительно тоньше, чем у традиционных компонентов, изготавливаемых методом литья под давлением.

Однако не существует общепринятого порога, определяющего, что считать "тонкой стенкой". Некоторые считают, что детали со стенками толщиной до 2 мм (0,08 дюйма) попадают в категорию тонкостенных.

Однако, как правило, тонкостенное литье под давлением подразумевает толщину стенок менее 1 мм (0,04 дюйма). А детали толщиной менее 0,5 мм считаются "ультратонкостенными".

Итак, подведем итоги:

• 2 мм: Стандартная толщина стенки
• 1 - 2 мм: Тонкая стенка
• < 1 мм: Ультратонкая стенка

Теперь давайте посмотрим, какой минимальной толщины стенки можно добиться с помощью различных пластиковых смол.

Насколько тонким может быть литьевой пластик?

Минимальная толщина литых под давлением пластиковых деталей зависит от материала, требований к детали и других факторов. Как правило, минимальная толщина стенок для деталей из термопластов составляет 0,6-0,9 мм, а рекомендуемый диапазон - 1-4 мм. Однако минимальная толщина может варьироваться в зависимости от материала.

Минимальная толщина стенок при литье под давлением в зависимости от вида пластика

Минимальная толщина стенок при литье под давлением в значительной степени зависит от используемого пластика.

Высокотекучие полимеры, такие как полипропилен и ABS, хорошо подходят для изготовления тонких стенок благодаря отличным свойствам текучести расплава.

Но такие материалы, как PEEK и поликарбонат, могут быть более темпераментными.

Здесь приведены данные о минимальной толщине стенок в зависимости от пластика:

Полипропилен (PP)

• Минимальная толщина стенки: 0,5 мм
• Рекомендуемая толщина стенок: 1 - 1,5 мм

Благодаря выдающимся характеристикам текучести полипропилена литье под давлением позволяет получать невероятно тонкие стенки толщиной до 0,5 мм.

Не забывайте, что полипропилен имеет низкую жесткость. Поэтому вам нужна равномерная толщина стенок и правильное расположение ребер, чтобы предотвратить деформацию или проседание.

Акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS)

• Минимальная толщина стенки: 0,7 мм
• Рекомендуемая толщина стенок: 1 - 1,5 мм

АБС очень хорошо пропускает воздух, позволяя формовать тонкостенные изделия под давлением толщиной до 0,7 мм. Он также обладает хорошей прочностью и прост в производстве.

Нейлон

• Минимальная толщина стенки: 0,7 мм
• Рекомендуемая толщина стенок: 1 - 1,5 мм

Нейлоновые смолы позволяют лить под давлением с тонкими стенками небольшие изделия сложной геометрии. Но для предотвращения дефектов необходимо обеспечить надлежащее охлаждение и вентиляцию.

Стеклонаполненный нейлон может быть очень темпераментным. Поэтому, скорее всего, вам нужно будет держаться выше 1 мм при содержании стекловолокна выше 20-30%.

Поликарбонат (PC)

• Минимальная толщина стенки: 0,7 мм
• Рекомендуемая толщина стенок: 1 - 2 мм

Благодаря своей высокой вязкости поликарбонат трудно поддается литью под давлением с тонкими стенками менее 1 мм. Но при использовании надежной пресс-формы и надлежащем контроле процесса можно добиться толщины стенок 0,7 мм.

Полистирол (PS)

• Минимальная толщина стенки: 0,7 мм
• Рекомендуемая толщина стенок: 1 - 2 мм

Марки PS общего назначения позволяют формовать тонкие стенки примерно до 0,7 мм. Но чтобы получить тонкие стенки менее 1 мм, вам может потребоваться использовать PS с высокой текучестью, разработанный специально для тонких стенок.

Кетон полиэфира (PEEK)

• Минимальная толщина стенок: 1 мм
• Рекомендуемая толщина стенок: 1,5 - 4 мм

Чрезвычайно высокая вязкость расплава PEEK делает практически невозможным литье под давлением со стенками менее 1 мм. Детали толщиной более 2 мм также склонны к деформации и проседанию. Поэтому идеальная толщина стенок PEEK составляет 1,5-2 мм.

Жидкокристаллический полимер (LCP)

• Минимальная толщина стенки: 0,3 мм
• Рекомендуемая толщина стенок: 0,5 - 1,5 мм

Благодаря превосходным текучим свойствам LCP является, пожалуй, лучшим пластиком для тонкостенного литья под давлением. С его помощью можно легко получить стенки толщиной менее 0,5 мм при надлежащем температурном контроле пресс-формы.

Полиэтилен (ПЭ)

• Минимальная толщина стенки: 0,8 мм
• Рекомендуемая толщина стенок: 1 - 1,5 мм

Относительно высокая вязкость полиэтилена затрудняет литье под давлением с толщиной стенок менее 0,8 мм. Однако благодаря отличной химической стойкости полиэтилен широко используется в тонкостенных шприцах, пипетках и микротрубках.

Конструктивные особенности тонкостенного литья под давлением

При разработке деталей для тонкостенного литья под давлением необходимо учитывать уникальные производственные особенности.

Вот несколько основных рекомендаций по дизайну:

Поддерживать постоянную толщину стенок

Приоритетом номер один должно быть сохранение максимально возможной толщины стенок по всей детали.

Резкие изменения толщины стенок приводят к неравномерному охлаждению. Это вызывает такие косметические дефекты, как раковины, пустоты и коробление.

Кроме того, это создает внутренние напряжения в материале, которые могут привести к растрескиванию или поломке готовых деталей.

Поэтому вам нужны постепенные переходы между более тонкими и более толстыми участками.

Рекомендуемый допуск составляет около 25%. Таким образом, если стенка одной секции составляет 2 мм, толщина соседних секций должна быть в пределах от 1,5 до 2,5 мм.

Добавьте ребра для структурной поддержки

Один из методов, позволяющих сделать стенки тоньше без снижения прочности, - добавление ребер жесткости.

Ребра позволяют отказаться от толстых секций, обеспечивая необходимую поддержку для предотвращения деформации или проседания.

Хорошее правило - высота ребер не должна превышать 50-60% от толщины стенки, которую они пересекают.

Размещение ворот имеет решающее значение

Размещение затворов играет важную роль в тонкостенном формовании для минимизации косметических дефектов.

Плохое позиционирование затвора часто приводит к образованию слабых сварных линий в местах соприкосновения пластиковых фронтов после выталкивания. Это приводит к появлению трещин и структурных дефектов.

Поэтому необходимо ориентировать ворота так, чтобы они равномерно заполнялись, не создавая линий сварки.

Краевые ворота и системы горячей обкатки помогают уменьшить следы от ворот на видимых поверхностях. Но они все равно могут создавать линии вязания в сложных геометрических формах.

Включите углы чернового хода

Углы вытяжки позволяют чисто выталкивать детали из литьевых форм, не повреждая мелкие детали или тонкие стенки.

Общая рекомендация - не менее 0,5 градуса вытяжки на каждую сторону. Но для детальной текстуры может понадобиться до 5 градусов.

Поддерживайте углы вытяжки одинаковыми по всей геометрии детали, чтобы минимизировать остаточные напряжения, вызывающие скручивание или деформацию.

Советы профессионалов по максимальному использованию тонких стенок

Если вы хотите расширить границы толщины стенок при литье под давлением, вот несколько советов от профессионалов:

Выберите опытного производителя

Формование тонкостенных изделий требует невероятной точности и жесткого контроля процесса. Поэтому сотрудничество с опытным производителем является обязательным условием.

Узнайте у потенциальных поставщиков об их опыте работы с тонкостенными деталями в прошлом. Обязательным условием является успешное изготовление деталей со стенками, близкими к заданной толщине, из смолы, которую вы планируете использовать.

Получить моделирование течения в пресс-форме

Хотя всегда рекомендуется использовать физические прототипы, моделирование течения в пресс-форме дает возможность заблаговременно узнать о времени заполнения, линиях сварки, воздушных ловушках и рисках, связанных с раковинами.

Корректировка CAD-модели на ранних этапах на основе результатов моделирования позволяет быстрее завершить разработку без дорогостоящих физических проб.

Используйте смолы с высокой текучестью

Смолы для литья под давлением, специально разработанные для тонкостенных изделий, могут оказать огромное влияние.

Например, высокая текучесть полипропилен Обеспечивает в 2-4 раза более легкую текучесть, чем стандартные марки. Это позволяет заполнять сложные геометрические формы и получать более тонкие стенки.

Вы также можете уменьшить толщину стенок, увеличив давление впрыска. Но смолы с высокой текучестью позволяют добиться лучших результатов без ущерба для качества деталей и эффективности времени цикла.

Регулировка температуры процесса

Повышение температуры пресс-формы и расплава улучшает текучесть смолы для сложных тонкостенных конструкций. Но необходимо найти идеальный баланс между вязкостью и временем охлаждения.

Хорошей отправной точкой будет начало работы с температурой на 5-10°C выше рекомендованной для смолы и точная настройка в зависимости от этого. Просто следите за долгосрочной термической деградацией большинства пластиков при температурах выше 340-350°C.

Подведение итогов

Надеюсь, это руководство дало вам представление о возможностях - и ограничениях - литья под давлением тонких пластиковых стенок.

Хотя формовка тонкостенных изделий сопряжена с определенными трудностями, выбор правильного партнера-производителя и смолы при оптимизации конструкции может обеспечить толщину стенок менее 0,5 мм, а в некоторых случаях даже 0,3 мм.