Co to jest kurczenie się plastiku?

Skurcz jest kluczową właściwością tworzyw sztucznych, mającą bezpośredni wpływ na formowanie produktu. W plastikowa forma wtryskowa oraz formowanie wtryskowe projektanci muszą zrozumieć kurczliwość, ponieważ ma ona wpływ na projektowanie form.

Dla projektantów produktów, którzy nie produkują bezpośrednio wyrobów z tworzyw sztucznych, zrozumienie kurczliwości jest kluczowe. W przeciwnym razie ich projekty mogą powodować niepotrzebne problemy podczas produkcji, zwłaszcza w przypadku produktów o grubszych ściankach.

W tym artykule kompleksowo omówiono kurczenie się tworzyw sztucznych, oferując wgląd zarówno projektantom form, jak i produktów.

Czym jest skurcz tworzywa sztucznego?

Skurcz tworzywa sztucznego odnosi się do procentowego zmniejszenia wymiarów od początkowego, niechłodzonego rozmiaru do schłodzonego rozmiaru w temperaturze pokojowej. Jest to nie tylko spowodowane rozszerzalnością cieplną i kurczeniem się, ale także związane z różnymi czynnikami formowania, stąd nazywane jest skurczem formowania.

W szczególności skurcz można obliczyć za pomocą tego wzoru:

Skurcz = (rozmiar oryginalny - rozmiar chłodzony) / rozmiar oryginalny × 100%

Zakres skurczu tworzyw sztucznych zależy od takich czynników, jak rodzaj materiału, skład, absorpcja wilgoci i temperatura formy. Na przykład krystaliczne tworzywa sztuczne zazwyczaj wykazują większy skurcz niż tworzywa amorficzne.

Wpływ skurczu na części

Skurcz wpływa na części na wiele sposobów, w tym na wydajność produktu, wygląd i koszty produkcji.

Po pierwsze, zmniejsza dokładność wymiarową części. Nieprawidłowo kontrolowane wskaźniki skurczu mogą odbiegać od wymiarów części od specyfikacji projektowych, wpływając na precyzję montażu i wydajność dopasowania. Na przykład w przemyśle motoryzacyjnym skurcz może utrudniać płynne działanie komponentów, takich jak drzwi i okna, wpływając na ogólne osiągi i bezpieczeństwo pojazdu.

Po drugie, wpływa na jakość wyglądu części. Ponieważ części z tworzyw sztucznych mają zwykle gładkie powierzchnie, kurczenie się może powodować nieregularności powierzchni, zmniejszając estetykę i teksturę produktu. Wpływa to nie tylko na decyzje zakupowe konsumentów, ale także pogarsza wizerunek marki firmy.

Co więcej, skurcz zwiększa koszty produkcji. Aby kontrolować wskaźniki skurczu, firmy zajmujące się formowaniem wtryskowym muszą podejmować różne środki, takie jak dostosowywanie projektów form i optymalizacja procesów formowania wtryskowego. Środki te wymagają znacznych zasobów ludzkich i materiałowych, co zwiększa koszty produkcji. Dodatkowo, ze względu na zmniejszoną dokładność wymiarową części, firmy mogą potrzebować wtórnej obróbki lub napraw, co dodatkowo zwiększa koszty produkcji i czasu.

Dlaczego projektanci produktów muszą znać skurcz przy formowaniu wtryskowym?

Chociaż fabryki zajmujące się formowaniem wtryskowym rozwiązują kwestie skurczu podczas produkcji, projektanci produktów nadal muszą posiadać wiedzę związaną ze skurczem. Oto dlaczego:

Optymalizacja projektów: Zrozumienie skurczu pozwala projektantom przewidywać zmiany rozmiaru podczas produkcji, optymalizując projekty pod kątem precyzyjnych, spójnych wyników.

Wybór materiału: Różne tworzywa sztuczne wykazują różne poziomy skurczu podczas formowania. Znajomość skurczu pomaga w wyborze odpowiednich materiałów w oparciu o wymagania projektowe.

Iteracyjny proces projektowania: Przewidywanie i wczesne rozwiązywanie problemów związanych z kurczeniem się skraca cykle rozwoju, przyspieszając wprowadzanie produktów na rynek.

Efektywność kosztowa: Zminimalizowanie problemów związanych ze skurczem zmniejsza ilość odpadów, przeróbek i opóźnień, zwiększając efektywność kosztową procesów produkcyjnych. Projektanci świadomi kurczliwości mogą tworzyć ekonomicznie opłacalne produkty.

Czynniki wpływające na skurcz przy formowaniu wtryskowym

Współczynniki kurczliwości różnią się w zależności od tworzyw sztucznych ze względu na takie czynniki jak grubość, procesy formowania i warunki środowiskowe. Dla projektantów produktów ważne jest, aby pamiętać, że:

1. Grubsze ścianki prowadzą do dłuższego czasu chłodzenia i większego skurczu.
2. Cechy takie jak wzmocnienia i grawerunki są odporne na kurczenie się, co skutkuje mniejszym współczynnikiem kurczenia się w tych obszarach.

Projektanci form powinni zwrócić uwagę na to, w jaki sposób wpływają one na kurczenie się tworzyw sztucznych:

Czynnik procesów formowania

• Stała temperatura formowania zmniejsza skurcz.
• Zwiększone ciśnienie wtrysku zmniejsza skurcz.
• Wyższa temperatura topnienia zmniejsza skurcz.
• Wyższa temperatura formy zwiększa skurcz.
• Długotrwały nacisk utrzymuje redukcję skurczu.
• Dłuższy czas chłodzenia w formie zmniejsza skurcz.
• Wysokie prędkości wtrysku nieznacznie zwiększają skurcz.
• Początkowy skurcz jest duży i stabilizuje się po około dwóch dniach.

Współczynnik struktury tworzywa sztucznego

• Części o grubych ściankach wykazują wyższe współczynniki skurczu.
• Części z wkładki mają niższe współczynniki skurczu.
• Złożone kształty mają mniejsze współczynniki skurczu.
• Skurcz jest zazwyczaj mniejszy w kierunku przepływu.
• Wydłużone części wykazują mniejszy skurcz na całej długości.
• Skurcz wzdłuż długości jest mniejszy niż grubość.

Współczynnik struktury formy

• Większy rozmiar bramki zmniejsza skurcz.
• Części znajdujące się dalej od bramki mają mniejszy skurcz.
• Ograniczone części formy wykazują mniejszy skurcz.

Współczynnik właściwości plastycznych

• Krystaliczne tworzywa sztuczne wykazują większy skurcz niż tworzywa amorficzne.
• Tworzywa sztuczne o dobrej płynności mają mniejszy skurcz formowania.
• Dodanie wypełniaczy do tworzyw sztucznych znacznie zmniejsza ich kurczliwość.
• Różne partie tego samego tworzywa sztucznego wykazują różne współczynniki skurczu.

Różne materiały wykazują różny skurcz podczas formowania wtryskowego

Ze względu na mnogość czynników wpływających na współczynnik skurczu tworzyw sztucznych, wartości te wykazują znaczny zakres wahań. Na przykład, współczynnik skurczu ABS, który można znaleźć w Internecie, może wynosić od około 0,4% do 0,7%. Aby zapewnić bardziej precyzyjny zakres, FirstMold opracował kilka szczegółowych tabel współczynników skurczu tworzyw sztucznych.

PA6 Skurcz tworzywa sztucznego:

PA6 Skurcz tworzywa sztucznego:

PP Skurcz tworzywa sztucznego:

Skurcz plastiku PC:

PC/ABS Skurcz tworzywa sztucznego:

PC/PBT Skurcz tworzywa sztucznego:

Tworzywo ABS Skurcz:

Oto tabela oparta na dostarczonych informacjach:

Jak zapobiegać wahaniom skurczu tworzyw sztucznych?

Środki do przyjęcia

Osiągnięcie równowagi przepływu i bramy

Jak wspomniano w tytule, współczynniki skurczu różnią się ze względu na zmiany ciśnienia żywicy. W przypadku form jednogniazdowych z wieloma wlewami lub form wielogniazdowych niezbędne jest odpowiednie wyważenie wlewów. Równoważenie wlewów jest konieczne dla równomiernego przepływu żywicy, który zależy od oporu przepływu w kanale. W związku z tym lepiej jest osiągnąć równowagę kanału przed wyważeniem bramy.

Rozmieszczenie wnęk formy

Aby ułatwić konfigurację warunków formowania, należy zwrócić uwagę na układ wnęki formy. Ponieważ stopiona żywica przenosi ciepło do formy, w typowych układach wnęk rozkład temperatury formy tworzy koncentryczne okręgi skupione wokół bramy. Dlatego przy wyborze układu wnęk w formach wielogniazdowych ważne jest zapewnienie zarówno łatwego wyważenia prowadnicy, jak i koncentrycznego układu skupionego wokół bramy.

Zapobieganie deformacji formy

Odkształcenie formy występuje z powodu nierównomiernego skurczu, co powoduje naprężenia wewnętrzne. Aby zapobiec nierównomiernemu skurczowi, szczególnie w przypadkach takich jak okrągłe produkty z otworami w środku koła zębatego, w środku należy umieścić bramę. Jednakże, gdy występuje znaczna różnica w szybkości skurczu między kierunkiem przepływu żywicy a kierunkiem prostopadłym, pojawia się wada formowania elipsy.

Aby uzyskać większą precyzję zaokrąglenia, konieczne jest ustawienie bramek 3-punktowych lub 6-punktowych. Kluczowe jest jednak zapewnienie właściwego wyważenia każdej z bramek. W przypadku stosowania bram bocznych, brama 3-punktowa może zwiększyć średnicę wewnętrzną produktów cylindrycznych. W sytuacjach, w których znaki bramy nie są dopuszczalne na powierzchni i powierzchniach czołowych, zaleca się zminimalizowanie użycia wewnętrznych bocznych bram wielopunktowych, co może przynieść korzystne wyniki.