Vstřikování je obecná metoda, která se obvykle používá ve výrobním průmyslu. Materiál je při ní pod vysokým tlakem vtlačován do dutiny formy. Ve fázi návrhu je obvykle jedním z nejdůležitějších hledisek tloušťka stěny dílu. V tomto článku se tedy budeme zabývat tloušťkou stěny, jejím vztahem ke vstřikování a jejím náhledem na to, jak ovlivňuje kvalitu dílu a výrobní schopnosti.
Jak byste definovali tloušťku stěny vstřikovacího lisu?
Vstřikování Tloušťka stěny je měřítkem tloušťky stěn výlisku vyrobeného vstřikováním. Jedná se o množství v milimetrech od jednoho z vnějších povrchů dílu k druhému vnějšímu povrchu. Tloušťka stěn je navíc pravděpodobně nejdůležitější, protože určuje schopnost výlisku odolávat poruchovým mechanismům. Ty mohou zahrnovat poddajnost, prohnutí, deformaci a kosmetické vady. Tloušťka stěny musí být vždy navržena tak, aby vyhovovala určitým podmínkám, tj. materiálu, fungování dílu, konstrukci a použitému lisovacímu zařízení. Výběr vhodné tloušťky stěn je tedy klíčový pro dodání požadovaných dílů.
Jaký význam má rovnoměrná tloušťka stěny?
Pro vysokou kvalitu je velmi důležitá rovnoměrná tloušťka stěny. Pomáhá zajistit vstřikované díly bez vad a strukturálně zdravé a také zvyšuje strukturální integritu. Kromě toho pomáhá zlepšit efektivitu a optimalizovat využití materiálu. Takže. Pojďme si o důležitosti rovnoměrné tloušťky stěny říci více.
1. Dopad na kvalitu dílů
Rovnoměrná tloušťka stěny tedy především zajišťuje rovnoměrné chlazení a také zabraňuje vnitřním pnutím a deformacím. Kromě toho pomáhá udržovat přesné rozměry, takže se lze vyhnout nedokonalostem povrchu, tj. propadům a deformacím. Kromě toho zvyšuje funkčnost i estetiku výsledného dílu.
2. Snížení počtu závad
Za druhé, pokud je tloušťka stěny rovnoměrná, snižuje se tím deformace a propadání. Podporuje rovnoměrné chlazení a snižuje vnitřní pnutí, takže nám nakonec poskytuje pevnější a odolnější díly s menším počtem slabých míst.
3. Strukturální integrita
Rovnoměrná tloušťka stěny zajišťuje vyvážené rozložení zatížení, které zvyšuje pevnost a odolnost. Navíc zlepšuje mechanické vlastnosti výrobků, tj. pevnost v tahu a odolnost proti nárazu, a zajišťuje tak spolehlivý výkon.
4. Lepší efektivita výroby
Usnadňuje také navrhování forem a procesy vstřikování. Zkracuje dobu cyklu a výrobní náklady. Kromě toho také podporuje rychlejší a lepší chlazení a optimalizuje výrobní proces.
Materiálové aspekty vstřikování
Následují úvahy o materiálu pro tloušťku stěny vstřikovací formy.
- Typ: Příklady: termoplasty, včetně ABS a PC; termosety, jako jsou epoxidové pryskyřice; elastomery, jako je silikonová pryž, a TPE.
- Průtok: Plnění formy závisí na viskozitě, pokud má být výrobek řídký. To vyžaduje materiál s vysokou průtočností, a tam, kde je požadována tloušťka, je nejvhodnější materiál s nízkou průtočností.
- Smršťování: U kovů dochází ke zmenšování jejich velikosti z roztaveného stavu a k vytvoření pevného stavu nebo odlitku, což se zohledňuje při návrhu formy pro výrobu správné velikosti dílu.
- Síla a pružnost: Mezi další faktory patří tuhost a pevnost, protože ty určují tloušťku stěny při stavbě pro spolehlivý výhled konstrukce.
- Odolnost: odolnost vůči teplu a chemikáliím, která podporuje dlouhou životnost v jakýchkoli provozních podmínkách.
- Povrchová úprava: Vlastnosti lisovacího materiálu ovlivňují povrchovou úpravu a vzhled výlisku, aby se zvýšila jeho estetika a hladkost.
- Náklady a dopad na životní prostředí: Patří mezi ně jednotková cena materiálu, schopnost recyklace a soulad s udržitelnými normami.
Následující tabulka tedy popisuje vhodné rozsahy, které příslušný materiál může podporovat; níže je tlustostěnný vstřikovací díl, který jsme vyrobili z materiálu PC, více informací o Vstřikování PC.
| Materiál | Typický rozsah tloušťky stěny: |
| ABS | 1,0-3,0 mm |
| Polykarbonát (PC) | 1,0-3,0 mm |
| Polypropylen (PP) | 0,8 - 2,5 mm |
| Polyethylen (PE) | 1,0-3,0 mm |
| Nylon (PA) | 1,0-3,0 mm |
| Acetal (POM) | 0,8-3,0 mm |
| Polyethylentereftalát (PET) | 1,0-3,0 mm |
| Polyvinylchlorid (PVC) | 1,0-3,0 mm |
| Akryl (PMMA) | 1,0-3,0 mm |
| Polyethylenvinylacetát (EVA) | 1,0-3,0 mm |
| Termoplastické elastomery (TPE) | 1,0-3,0 mm |
| Epoxidová pryskyřice | 1,0 - 5,0 mm |
| Silikon | 1,5 - 6,0 mm |
Pokyny pro navrhování tloušťky stěn při vstřikování plastů
Zde je stručná tabulka, která nám pomůže navrhnout optimální tloušťku stěny při vstřikování.
| Pokyn | Popis |
| Obecná pravidla | ● Udržujte rovnoměrnou tloušťku, abyste předešli vadám.
● Zaručují hladké a silné přechody. |
| Minimální tloušťka stěny | ● Závisí na průtoku materiálu; materiály s vysokým průtokem mohou mít tloušťku 0,5-1,5 mm.
● Ujistěte se, že minimální tloušťka je pro pevnost. ● Umožněte úplné naplnění formy. |
| Maximální tloušťka stěny | ● Silnější stěny (> 4 mm) prodlužují chlazení a dobu cyklu.
● Optimalizace pro snížení nákladů a hmotnosti. ● U silnějších stěn hrozí riziko propadů a dutin. |
| Strukturální/funkční požadavky | ● Silnější stěny pro vysoce namáhané díly.
● Specifická tloušťka pro tepelnou a elektrickou izolaci ● Tloušťka rovnováhy pro flexibilitu a sílu. |
| Návrh pro vyrobitelnost | ● Ujistěte se o kompatibilitě designu a toku materiálu.
● Zahrnují 1-2stupňové průvlaky pro snadné vysunutí. ● Vyztužují tenké stěny, aniž by zvyšovaly jejich objem. |
| Simulace a testování | ● Používejte CAE k předvídání a odstraňování problémů.
● Testování prototypů pro ověření návrhu. |
Nástroje a zdroje pro optimalizaci tloušťky stěn
Zde je několik nástrojů a zdrojů, které vám pomohou zvýšit účinnost tloušťky stěny vstřikovacích forem.
Softwarové nástroje pro simulaci
Efektivně se používá při vstřikování plastů ke stanovení vhodné tloušťky stěny. Při určování tloušťky stěny hraje velmi důležitou roli. Tyto nástroje poskytují informace o tom, jak bude materiál transportován a jak se bude chovat při vstřikování. Konstruktéři tak mohou být schopni předcházet některým problémům, které mohou vzniknout během samotného procesu vstřikování, nebo je řešit. Mezi hlavní výhody a funkce patří např:
- Analýza toku: Napodobuje proces, při kterém se roztavený materiál dostává do formy. Dále ukazuje části, kde materiál může skončit nesprávným prouděním nebo kde dochází k vytváření vzduchových pastí.
- Analýza chlazení: Využívá počítačové modelování k předvídání vzorců ochlazování, aby ochlazování probíhalo rovnoměrně. Pomáhá tak eliminovat problémy, jako jsou deformace a propadliny.
- Analýza zátěže: Zkontrolujte napětí v dílu, abyste potvrdili tloušťku stěny. Kontroluje, zda je optimální a zda je úroveň napětí dostatečná pro zamýšlené použití, ale ne příliš vysoká.
- Optimalizační algoritmy: Navrhněte změny, které by měly být provedeny v tloušťce stěny a dalších konstrukčních vlastnostech. Protože to může ovlivnit schopnost výroby dílu a účinnost jeho provozu.
Mezi známé simulační programy pro vstřikování patří Auto Desk Mold Flow, Solid Work Plastics a Moldex3D. Všechny pomáhají konstruktérům při navrhování profilů s cílem optimalizovat řešení bez vad.
2. Možnosti prototypování
Existuje několik možných typů prototypování. To znamená, že konstruktéři mohou oproti simulovaným modelům provádět důležité fyzické a reálné úpravy. Kromě toho jsou tyto možnosti zaměřeny na výrobu dílu, takže tyto metody prototypování zahrnují:
- 3D tisk (aditivní výroba): Umožňuje vývoj prototypů vyšší rychlostí při zachování různých tlouštěk bočních stěn. Nejviditelnější výhodou je levné a rychlé testování různých konstrukcí. Kromě toho může jít buď o tvarové, nebo funkční prototypy.
- CNC obrábění: Nabízí kontemplativní prototypy, u nichž byly použity výrobní materiály, takže výsledek je téměř dokonalý. Tato metoda umožňuje identifikovat vlastnosti mechanické části a její chování za skutečných provozních podmínek.
- Měkké nástroje: To se vyznačuje použitím málo pevných a krátce tvarovatelných forem, které ve srovnání s tlakovým litím umožňují výrobu malého počtu dílů. Tento přístup je tedy výhodný při posuzování procesu lisování i při určování tloušťky stěn. Pomáhá také při standardizaci celého typu formy.
Jaké faktory ovlivňují tloušťku stěn vstřikovacích forem?
Tloušťku stěny při vstřikování může ovlivnit více faktorů. Pojďme si tyto faktory podrobněji probrat:
1. Vlastnosti materiálu
Tyto vlastnosti mohou zahrnovat:
- Viskozita: Pokud hovoříme o nízkoviskózních materiálech, snadno tečou do tenkých úseků a umožňují tenčí stěny. Zatímco materiály s vysokou viskozitou mohou potřebovat silnější stěny, aby bylo možné provést úplné vyplnění formy,
- Smršťování: Materiál s vysokou hodnotou smrštění může potřebovat silnější stěny. Mohou tak zohlednit rozměrové změny během chlazení.
- Síla a pružnost: Mechanické vlastnosti, tj. pevnost v tahu a pružnost, určují tloušťku stěny pro optimální výkon.
2. Požadavky na design
Tloušťku stěny mohou ovlivnit následující konstrukční požadavky.
- Funkční požadavky: Vše závisí na dílu, který potřebujete vyrobit. Pokud se jedná o konstrukční díl, musí být stěny silnější, aby byly tuhé. Naopak kosmetický díl bude potřebovat tenčí stěny, aby mohl dosáhnout co nejlepšího vzhledu.
- Estetická hlediska: Tenké stěny mohou působit elegantním dojmem. Na druhou stranu jsou silnější stěny dostatečně pevné a mohou zabránit vadám, tj. propadům nebo deformaci.
- Složitost designu: Složité geometrie mohou vyžadovat různé tloušťky stěn. Mohou tak zaručit správné vytvarování všech prvků a snadné vyjmutí dílu z formy.
3. Výrobní kapacity
- Návrh a konstrukce forem: Formy s vysokou přesností si snadno poradí s tenčími stěnami a jednodušší formy potřebují silnější stěny pro správné plnění. Mohou tak zaručit kvalitu dílu.
- Vstřikovací tlak a rychlost: Stroje s vysokým výkonem mohou dosáhnout tenčích stěn a dosahují vyššího tlaku a rychlosti.
- Rychlost chlazení: Rovnoměrné chlazení je poměrně důležité, protože silnější stěny potřebují delší dobu chlazení. To přímo ovlivňuje dobu jejich cyklu a efektivitu výroby. Pokročilé chladicí systémy tedy pomáhají vytvářet tenčí stěny a zároveň zachovají kvalitu.
Závěr
Tloušťka stěny vstřikovacích forem poskytuje vysoce kvalitní, dobře tvarované a cenově výhodné díly. Je tedy nezbytné pečlivě zvážit vlastnosti materiálu a požadavky na konstrukci, které konstruktérům pomohou udržet rovnováhu. Tato rovnováha zvýší výkonnost a vyrobitelnost dílu. Kromě toho můžete ke zdokonalení celého procesu využít různé pokročilé simulační softwary a možnosti prototypování. Tyto nástroje také umožní vytvářet návrhy s minimem vad. Kromě toho pokrok v oblasti materiálů, simulačních technologií, monitorování v reálném čase a udržitelných postupů umožní zlepšení vstřikování plastů. Dokáže tak přesněji a efektivněji optimalizovat tloušťku stěn.
Často kladené otázky
Jaké faktory ovlivňují výběr materiálu při vstřikování?
O typu materiálu se rozhoduje na základě vlastností, jako je pevnost v tahu a pružnost, elektronová mikroskopie, tepelná a chemická odolnost. Kromě toho záleží také na vzhledu a hladkosti materiálu, jeho ceně a schopnosti recyklace.
Jaké jsou některé běžné vady při vstřikování a jak jim lze předcházet?
Mezi nejčastější vady patří propadliny, které vznikají v důsledku rozdílné rychlosti chlazení, deformace způsobené vnitřním pnutím a otřepy, což je nadměrné hromadění materiálu na povrchu. vstřikování plastů rozlučkové čáry. Těmto problémům lze obvykle předejít dodržováním osvědčených konstrukčních postupů a regulací stupňů tepla, tlaku a dalších podmínek, které by mohly výrobek ovlivnit.
Jak může simulační software prospět procesům vstřikování plastů?
Počítačová simulace umožňuje konstruktérům a inženýrům modelovat a analyzovat návrhy forem, výběr materiálů a procesní faktory ve virtuálním prostředí. Pomocí tohoto softwaru lze předvídat zákonitosti pohybu materiálu, rychlost chlazení a další věci ještě předtím, než jsou formy fyzicky navrženy k použití. To tedy pomáhá při zvyšování kvality a vyrobitelnosti dílu.
Jaké jsou výhody použití aditiv nebo plniv ve vstřikovacích materiálech?
Přísady a plniva mohou zlepšit charakteristické vlastnosti materiálů, včetně pevnosti, tuhosti, odolnosti proti plameni a rázové houževnatosti. Mohou také zlepšit zpracovatelnost a snížit náklady na materiál přidáním většího objemu jiného cenově dostupnějšího materiálu do pryskyřice. Je však třeba vyvinout velké úsilí, aby byla zajištěna kompatibilita, rovnoměrný rozptyl a minimální rušivé vlivy na ostatní složky.