Formowanie wtryskowe to ogólna metoda, która jest zazwyczaj stosowana w przemyśle wytwórczym. Tutaj materiał jest wtłaczany pod wysokim ciśnieniem do wnęki matrycy. Zazwyczaj na etapie projektowania grubość ścianki części jest jednym z najważniejszych czynników. Dlatego w tym artykule omówimy grubość ścianki, jej związek z formowaniem wtryskowym i jej wgląd w to, jak wpływa na jakość części i możliwości produkcyjne.
Jak zdefiniowałbyś grubość ścianki formowania wtryskowego?
Formowanie wtryskowe Grubość ścianki jest miarą grubości ścianek formowanej części wyprodukowanej za pomocą procesu formowania wtryskowego. Jest to ilość, w milimetrach, od jednej z najbardziej zewnętrznych powierzchni części do drugiej najbardziej zewnętrznej powierzchni. Co więcej, grubość ścianki jest prawdopodobnie najważniejsza, ponieważ określa zdolność formowanej części do opierania się mechanizmom awarii. Mogą one obejmować odkształcanie, wyboczenie, odkształcanie i wady kosmetyczne. Grubość ścianki musi być zawsze zaprojektowana tak, aby odpowiadała określonym warunkom, tj. materiałowi, funkcjonowaniu części, projektowi i używanemu sprzętowi do formowania. Tak więc wybór odpowiedniej grubości ścianek ma kluczowe znaczenie dla dostarczenia pożądanych części.
Jakie znaczenie ma równomierna grubość ścianek?
Jednolita grubość ścianki jest bardzo ważna, jeśli chodzi o wysoką jakość. Pomaga zapewnić bezbłędne i strukturalnie solidne części formowane wtryskowo, a także zwiększa integralność strukturalną. Poza tym pomaga poprawić wydajność i zoptymalizować wykorzystanie materiałów. Więc. Omówmy więcej na temat znaczenia jednolitej grubości ścianki.
1. Wpływ na jakość części
Tak więc, po pierwsze, jednolita grubość ścianki zapewnia stałe chłodzenie, a także zapobiega wewnętrznym naprężeniom i odkształceniom. Poza tym pomaga zachować precyzyjne wymiary, dzięki czemu można uniknąć niedoskonałości powierzchni, tj. zapadnięć i odkształceń. Ponadto zwiększa zarówno funkcjonalność, jak i estetykę końcowej części.
2. Redukcja wad
Po drugie, jeśli grubość ścianki jest jednolita, ostatecznie zmniejsza to wypaczenia i ślady zapadnięć. Sprzyja to równomiernemu chłodzeniu i zmniejsza naprężenia wewnętrzne, więc ostatecznie daje nam mocniejsze i trwalsze części z mniejszą liczbą słabych punktów.
3. Integralność strukturalna
Jednolita grubość ścianki zapewnia zrównoważony rozkład obciążenia, co zwiększa wytrzymałość i trwałość. Ponadto poprawia właściwości mechaniczne produktów, tj. wytrzymałość na rozciąganie i odporność na uderzenia, co zapewnia niezawodną wydajność.
4. Lepsza wydajność produkcji
Ułatwia również projektowanie form i procesy formowania wtryskowego. Skraca czasy cykli i koszty produkcji. Ponadto promuje szybsze i lepsze chłodzenie oraz optymalizuje proces produkcji.
Zagadnienia materiałowe w formowaniu wtryskowym
Poniżej przedstawiono zagadnienia materiałowe dotyczące grubości ścianek formowanych wtryskowo.
- Typ: Przykłady: tworzywa termoplastyczne, w tym ABS i PC; tworzywa termoutwardzalne, takie jak żywice epoksydowe; elastomery, takie jak guma silikonowa; i TPE.
- Przepływ: Wypełnienie formy zależy od lepkości, gdzie produkt ma być cienki. Wymaga materiału o wysokim przepływie, a tam, gdzie wymagana jest grubość, najbardziej odpowiedni jest materiał o niskim przepływie.
- Skurcz: W przypadku metali, ich objętość zmniejsza się ze stanu stopionego do stanu stałego lub odlewanego; jest to uwzględniane podczas projektowania formy, w celu uzyskania właściwego rozmiaru części.
- Siła i elastyczność: Dodatkowe czynniki obejmują sztywność i wytrzymałość, ponieważ to one decydują o grubości ściany podczas budowy, co przekłada się na niezawodny wygląd konstrukcji.
- Opór: odporność na ciepło i substancje chemiczne, co zapewnia długą żywotność w każdych warunkach eksploatacji.
- Wykończenie powierzchni: Właściwości materiału formierskiego wpływają na wykończenie powierzchni i wygląd formowanego elementu, zwiększając jego estetykę i gładkość.
- Koszt i wpływ na środowisko: Należą do nich m.in. koszt jednostkowy materiału, możliwość recyklingu i zgodność ze standardami zrównoważonego rozwoju.
W poniższej tabeli opisano odpowiednie zakresy, jakie może obsługiwać dany materiał; poniżej znajduje się element formowany wtryskowo o grubych ściankach, który wykonaliśmy z materiału PC. Dowiedz się więcej Formowanie wtryskowe PC.
| Tworzywo | Typowy zakres grubości ścianek: |
| ABS | 1,0–3,0 mm |
| Poliwęglan (PC) | 1,0–3,0 mm |
| Polipropylen (PP) | 0,8 - 2,5 mm |
| Polietylen (PE) | 1,0–3,0 mm |
| Nylon (PA) | 1,0–3,0 mm |
| Acetal (POM) | 0,8–3,0 mm |
| Politereftalan etylenu (PET) | 1,0–3,0 mm |
| Polichlorek winylu (PCW) | 1,0–3,0 mm |
| Akryl (PMMA) | 1,0–3,0 mm |
| Octan polietylenu winylu (EVA) | 1,0–3,0 mm |
| Elastomery termoplastyczne (TPE) | 1,0–3,0 mm |
| Żywica epoksydowa | 1,0 - 5,0 mm |
| Silikon | 1,5 - 6,0 mm |
Wytyczne dotyczące projektowania grubości ścianek w formowaniu wtryskowym
Poniżej znajduje się krótka tabela, która pomoże nam zaprojektować optymalną grubość ścianki przy formowaniu wtryskowym.
| Wytyczne | Opis |
| Ogólne zasady praktyczne | ● Aby zapobiec powstawaniu defektów, należy zachować jednolitą grubość.
● Gwarantuje płynne i grube przejścia. |
| Minimalna grubość ścianki | ● Zależy to od przepływu materiału; materiały o dużym przepływie mogą mieć grubość 0,5–1,5 mm.
● Upewnij się, że minimalna grubość zapewnia wytrzymałość. ● Umożliwia całkowite wypełnienie formy. |
| Maksymalna grubość ścianki | ● Grubsze ścianki (>4 mm) wydłużają czas chłodzenia i cyklu.
● Optymalizacja w celu zmniejszenia kosztów i wagi. ● Grubsze ściany są narażone na zapadnięcia i puste przestrzenie. |
| Wymagania strukturalne/funkcjonalne | ● Grubsze ścianki w przypadku części poddawanych dużym naprężeniom.
● Konkretna grubość izolacji termicznej i elektrycznej ● Zrównoważona grubość zapewniająca elastyczność i wytrzymałość. |
| Projektowanie dla możliwości produkcji | ● Upewnij się, że projekt jest zgodny z przepływem materiałów.
● Należy uwzględnić nachylenie 1-2 stopni, aby ułatwić wyrzucanie. ● Wzmocnij cienkie ściany bez dodawania im objętości. |
| Symulacja i testowanie | ● Użyj CAE do przewidywania i rozwiązywania problemów.
● Testowanie prototypów w celu sprawdzenia projektu. |
Narzędzia i zasoby do optymalizacji grubości ścianek
Oto kilka narzędzi i zasobów, które pomogą Ci zwiększyć efektywność grubości ścianek formowania wtryskowego.
Narzędzia programowe do symulacji
Jest on skutecznie stosowany w formowaniu wtryskowym w celu określenia odpowiedniej grubości ścianki. Odgrywa bardzo ważną rolę w określaniu grubości ścianki. Te narzędzia dostarczają informacji o tym, jak materiał będzie transportowany i jak będzie się zachowywał w procesie formowania wtryskowego. Dzięki temu projektanci mogą zapobiec lub rozwiązać niektóre z wyzwań, które mogą pojawić się podczas rzeczywistego procesu formowania. Kluczowe korzyści i funkcje obejmują:
- Analiza przepływu: Imituje proces wlewania się stopionego materiału do formy. Następnie pokazuje części, w których materiał może nie płynąć prawidłowo lub gdzie powstają pułapki powietrzne.
- Analiza chłodzenia: Wykorzystuje modelowanie komputerowe do prognozowania wzorców chłodzenia, aby umożliwić równomierne chłodzenie. Pomaga to wyeliminować problemy, takie jak odkształcenia i ślady zapadnięć.
- Analiza naprężeń: Sprawdź naprężenia w części, aby potwierdzić grubość ścianki. Sprawdza, czy jest ona optymalna i czy poziom naprężeń jest wystarczający do zamierzonego zastosowania, ale nie za wysoki.
- Algorytmy optymalizacyjne: Zaproponuj zmiany, które należy wprowadzić do grubości ścianki i wszelkich innych cech konstrukcyjnych. Ponieważ może to wpłynąć na zdolność do wytworzenia części i wydajność jej działania.
Niektóre z dobrze znanych programów symulacyjnych do formowania wtryskowego to Auto Desk Mold Flow, Solid Work Plastics i Moldex3D. Wszystkie one pomagają projektantom w projektowaniu sekcji w celu optymalizacji rozwiązań bez defektów.
2. Opcje prototypowania
Istnieje kilka możliwych typów prototypowania. Oznacza to, że projektanci mogą dokonać ważnych fizycznych i rzeczywistych korekt formatywnych w porównaniu do symulowanych modeli. Oprócz tego te opcje mają na celu wytworzenie części, więc te metody prototypowania obejmują:
- Drukowanie 3D (produkcja addytywna): Umożliwia rozwój prototypów z większą prędkością, zachowując jednocześnie różne grubości ścianek bocznych. Najbardziej widoczną zaletą jest to, że jest niedrogie, aby szybko testować różne projekty. Poza tym mogą to być prototypy formy lub funkcji.
- Obróbka CNC: Oferuje prototypy kontemplacyjne, w których zastosowano materiały produkcyjne, dzięki czemu wynik jest niemal doskonały. Metoda ta pozwala na identyfikację charakterystyki części mechanicznej i jej zachowania w rzeczywistych warunkach pracy.
- Miękkie narzędzia: Charakteryzuje się ona wykorzystaniem matryc o niskiej wytrzymałości i formowania krótkiego do produkcji niewielu części w porównaniu z odlewaniem ciśnieniowym. Tak więc podejście to jest korzystne w ocenie procesu formowania, jak również identyfikacji grubości ścianki. Pomaga również w standaryzacji całego typu formy.
Jakie czynniki wpływają na grubość ścianek formowanych wtryskowo?
Na grubość ścianki w formowaniu wtryskowym może wpływać wiele czynników. Omówmy te czynniki szczegółowo:
1. Właściwości materiału
Nieruchomości te mogą obejmować:
- Lepkość: Jeśli mówimy o materiałach o niskiej lepkości, łatwo wnikają one w cienkie sekcje i umożliwiają cieńsze ścianki. Podczas gdy materiały o wysokiej lepkości mogą wymagać grubszych ścianek, aby wykonać pełne wypełnienie formy,
- Skurcz: Materiał o wysokiej wartości skurczu może wymagać grubszych ścianek. Mogą więc uwzględniać zmiany wymiarowe podczas chłodzenia.
- Siła i elastyczność: Właściwości mechaniczne, tj. wytrzymałość na rozciąganie i elastyczność, określają grubość ścianki potrzebną do uzyskania optymalnych parametrów.
2. Wymagania projektowe
Poniższe wymagania projektowe mogą mieć wpływ na grubość ścianki.
- Wymagania funkcjonalne: Wszystko zależy od części, którą musisz wyprodukować. Jeśli jest to część konstrukcyjna, to ścianki muszą być grubsze, aby były sztywne. Z drugiej strony część kosmetyczna będzie wymagała cieńszych ścianek, aby uzyskać najlepszy wygląd.
- Rozważania estetyczne: Cienkie ściany mogą zapewnić elegancki wygląd. Z drugiej strony, grubsze ściany są wystarczająco mocne i mogą uniknąć wad, np. zapadnięć lub wypaczeń.
- Złożoność projektu: Złożone geometrie mogą wymagać różnych grubości ścianek. Dzięki temu mogą zagwarantować, że wszystkie cechy zostaną uformowane prawidłowo, a część można łatwo wyjąć z formy.
3. Możliwości produkcyjne
- Projektowanie i budowa form: Formy o wysokiej precyzji mogą z łatwością obsługiwać cieńsze ścianki, a prostsze formy potrzebują grubszych ścianek do prawidłowego wypełnienia. Mogą więc zagwarantować jakość części.
- Ciśnienie i prędkość wtrysku: Maszyny o dużej wydajności mogą osiągać cieńsze ścianki, a także zapewniać większe ciśnienie i prędkość.
- Szybkość chłodzenia: Równomierne chłodzenie jest bardzo ważne, ponieważ grubsze ścianki wymagają dłuższego czasu chłodzenia. Ma to bezpośredni wpływ na czas cyklu i wydajność produkcji. Dlatego zaawansowane systemy chłodzenia pomagają tworzyć cieńsze ścianki i utrzymują jakość.
Wniosek
Podsumowując, grubość ścianki formowania wtryskowego zapewnia wysokiej jakości, dobrze ukształtowane i opłacalne części. Dlatego ważne jest, aby dokładnie rozważyć właściwości materiału i wymagania projektowe, aby pomóc projektantom zachować równowagę. Równowaga ta zwiększy wydajność i możliwości produkcyjne części. Co więcej, można korzystać z różnych zaawansowanych programów symulacyjnych i opcji prototypowania, aby udoskonalić cały proces. Narzędzia te pozwolą również tworzyć projekty z minimalną liczbą defektów. Dodatkowo, postęp w zakresie materiałów, technologii symulacji, monitorowania w czasie rzeczywistym i zrównoważonych praktyk przyczyni się do ulepszenia formowania wtryskowego. Umożliwi to bardziej precyzyjną i wydajną optymalizację grubości ścianek.
Często zadawane pytania
Jakie czynniki wpływają na wybór materiału w procesie formowania wtryskowego?
Rodzaj materiału ustala się na podstawie właściwości, takich jak wytrzymałość na rozciąganie i elastyczność, mikroskopia elektronowa, odporność na ciepło i chemikalia. Oprócz tego zależy to również od wyglądu i gładkości materiału, jego kosztu i możliwości recyklingu.
Jakie są najczęstsze wady formowania wtryskowego i jak można im zapobiegać?
Do najczęstszych usterek należą wgłębienia, które powstają w wyniku różnych szybkości chłodzenia, odkształcenia wynikające z naprężeń wewnętrznych oraz wypływki, czyli nadmierne gromadzenie się materiału przy formowanie wtryskowe linie podziału. Problemów tych można zazwyczaj uniknąć, stosując się do najlepszych procedur projektowych i regulując stopnie ciepła, ciśnienia i inne warunki, które mogą mieć wpływ na produkt.
W jaki sposób oprogramowanie symulacyjne może usprawnić procesy formowania wtryskowego?
Symulacja wspomagana komputerowo umożliwia projektantom i inżynierom modelowanie i analizowanie projektów form, wyboru materiałów i czynników procesu w środowisku wirtualnym. Za pomocą tego oprogramowania można przewidzieć wzorce ruchu materiału, szybkości chłodzenia i inne rzeczy przed zaprojektowaniem fizycznych form do użytku. Pomaga to w podniesieniu jakości i możliwości produkcyjnych części.
Jakie są zalety stosowania dodatków i wypełniaczy w materiałach formowanych wtryskowo?
Dodatki i wypełniacze mogą poprawić charakterystyczne cechy materiałów, w tym wytrzymałość, sztywność, odporność na ogień i udarność. Mogą również poprawić przetwarzalność i obniżyć koszt materiału poprzez dodanie większej objętości innego, bardziej przystępnego cenowo materiału do żywicy. Należy jednak dołożyć wszelkich starań, aby uzyskać kompatybilność, równomierne rozproszenie i minimalne zakłócenia w innych składnikach.