Советы и рекомендации по проектированию тонкостенных литьевых форм

Литье под давлением является популярным и универсальным производственным процессом, который позволяет компаниям производить большие объемы продукции при относительно низкой стоимости детали без ущерба для качества. Он обеспечивает высокую воспроизводимость и позволяет производить прочные компоненты, отвечающие строгим механическим и размерным требованиям.

Когда компаниям необходимо изготовить пластиковую деталь с тонкими стенками, например, некоторые детали автомобилей или чехлы для мобильных телефонов, они могут прибегнуть к литью под давлением с тонкими стенками. Однако вам нужно быть особенно осторожным при разработке продуктов с тонкими стенками, поскольку литье под давлением с тонкими стенками создает новые проблемы. В этой статье мы рассмотрим основы тонкостенного литья под давлением, его распространенные области применения, а также несколько советов по проектированию литья под давлением, чтобы вы могли начать свое путешествие с правильной ноги.

Что такое тонкостенное литье под давлением?

Тонкостенное литье под давлением — это особая форма литья под давлением, которая позволяет производителям создавать более тонкие и легкие детали без ущерба для структурной целостности. Отдавая предпочтение литью под давлением с тонкими стенками вместо традиционного литья под давлением, компании могут сэкономить материал, повысить производительность, снизить себестоимость детали и снизить расход топлива и выбросы углерода, связанные с доставкой.

Поскольку в тонкостенных пластиковых деталях требуется меньше охлаждаемого материала, время цикла сокращается, что сокращает время доставки. На самом деле, значительное уменьшение толщины стенок иногда может вдвое сократить время цикла, помогая компаниям быстрее доставлять продукцию клиентам и экономя на эксплуатационных расходах. Кроме того, поскольку более тонкие стенки означают меньше пластика, компании могут сэкономить деньги, когда речь идет о материалах, а в случае контейнеров и упаковки оставить больше свободного места для продукта.

Однако тонкостенное литье под давлением сопряжено с рядом проблем. Во-первых, процесс инъекции более сложен. Вам нужно более высокое давление и более высокая скорость формования, чтобы заполнить все тонкие полости расплавленным материалом, избежать замерзания и обеспечить выход детали, как предполагалось. Например, если компонент со стандартными стенками можно заполнить за две секунды, то ту же деталь со стенками на 25 % тоньше можно заполнить всего за одну секунду. Кроме того, вам может потребоваться предпринять дополнительные шаги и тщательно спроектировать ворота, чтобы упростить выброс деталей.

Общее применение тонкостенного литья под давлением в производстве

Производители часто прибегают к тонкостенному литью под давлением, когда речь идет о пластиковой упаковке, поскольку его можно использовать для создания всего, от упаковки для пищевых продуктов до упаковки для медицинских устройств. Другие распространенные области применения тонкостенного литья под давлением включают компоненты сотовых телефонов, пластиковые крышки и контейнеры, корпуса электронных устройств, шприцы и компоненты медицинских устройств. Тонкостенное литье под давлением используется даже в автомобильной, строительной, бытовой и аэрокосмической отраслях для изготовления деталей и узлов в сборе.

Советы и рекомендации по проектированию тонкостенных литьевых форм

Тонкие стенки часто приводят к проблемам с потоком материала, что может привести к неформованным областям. К другим распространенным проблемам, связанным с тонкими стенками, относятся неравномерное охлаждение, деформация, трещины, косметическое несоответствие текстуры и слабые линии скрепления или точки излома.

Чтобы избежать этих проблем и создать наилучшую деталь:

Обратите внимание на свой материал

Выбор материала всегда важен для литья под давлением, но он важен при создании деталей с тонкими стенками. Некоторые материалы, такие как поликарбонат (ПК), являются липкими, что затрудняет заполнение форм с тонкими стенками. Однако некоторые термопласты легче протекают через узкие участки формы, такие как полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), нейлон (ПА) и полипропилен (ПП). Жидкий силиконовый каучук (LSR) также легко заполняется, хотя это может увеличить риск облоя по линиям разъема формы.

Не существует универсального материала для тонкостенного литья под давлением, поэтому при сравнении материалов учитывайте геометрию вашей детали и требования к применению. Кроме того, постарайтесь выбрать материал, который не ускорит износ пресс-формы при впрыскивании на высоких скоростях.

Учитывайте материал формы

Помимо размышлений о материале вашего продукта, вам необходимо тщательно продумать материал пресс-формы. Хотя сталь P20 часто используется в обычных процессах литья под давлением, она может быть недостаточно прочной, чтобы выдерживать высокое давление, износ и эрозию, связанные с деталями, изготовленными методом литья под давлением с тонкими стенками. Вместо этого вам понадобится более прочный материал, например 718, H-13, D-2 или другая прочная сталь.

Важно отметить, что в конечном итоге вы можете заплатить на 30-40% больше за инструмент из прочного материала по сравнению с инструментом из P20. Однако эти дополнительные затраты могут быть легко компенсированы повышенной производительностью и долговечностью инструмента.

Имеют одинаковую толщину стенок

Если возможно, убедитесь, что ваша конструкция имеет одинаковую толщину стенок по всему периметру. Это обеспечит равномерное охлаждение и поможет предотвратить деформацию, утяжины, линии потока и короткие выстрелы. Для достижения наилучших результатов толщина стенки должна быть не менее 0,9 мм (0,0354 дюйма) или больше.

Добавить ребра или косынки

Вы можете включить ребра в конструкцию детали, если вам нужно усилить деталь или повысить ее жесткость. Хотя ребра обычно составляют половину толщины стены, которую они поддерживают, ваши ребра могут быть такой же толщины, как и ваша стена, если толщина вашей стенки составляет менее 1 мм. Однако в местах пересечения ребра со стеной могут быть видны утяжины и сквозные считывания.

Неправильно спроектированные ребра могут привести к деформации, утяжкам, пустотам и поломкам, вызывая больше проблем, чем пользы. Чтобы избежать этих проблем, спроектируйте ребра так, чтобы они составляли 60 % от толщины стенки или меньше, радиусы основания должны быть небольшими, расстояние между ребрами должно быть в три раза больше толщины стенки, а уклон должен составлять 1° или более.

Если вы хотите усилить тонкую ребристую стенку, не утолщая ее, добавьте косынки (или ребра поперечной поддержки) и следуйте тем же правилам.

Включить радиусы

Острые углы не годятся для литья под давлением, так как они могут привести к прилипанию деталей к инструменту во время процесса выталкивания. Они также требуют большего давления для заполнения и могут привести к образованию пустот, если давления недостаточно, поэтому важно учитывать радиусы и закруглять внутренние и внешние углы и края. Поскольку полость пресс-формы при литье пластмасс под давлением с тонкими стенками невероятно узкая, избегание острых углов и краев еще более важно для обеспечения плавного потока материала и чистого выброса.

Обратите внимание на температуру

Температура пресс-формы является ключевым моментом в процессе литья под давлением и может существенно повлиять на внешний вид и ощущения конечного продукта. Более теплая форма позволяет впрыскиваемому пластику легче течь, что приводит к лучшему качеству поверхности.

Когда дело доходит до охлаждения, поместите непетлевые охлаждающие линии непосредственно в блоки сердечника и полости, чтобы поддерживать температуру поверхности вашей формы как можно более постоянной. Кроме того, попробуйте увеличить количество охлаждающей жидкости, протекающей через инструмент, а не снижать температуру охлаждающей жидкости, и убедитесь, что разница температур между охлаждающей жидкостью на подаче и обратной охлаждающей жидкости не превышает 10 °F.

Разрабатывайте ворота с осторожностью

Поскольку литье под давлением с тонкими стенками требует более высоких скоростей и давлений впрыска, литники должны быть больше, чем стенки детали, чтобы свести к минимуму износ литников и сдвиг материала. Это также поможет предотвратить или устранить замерзание до того, как будет достигнута упаковка. Если ваши ворота соединяются с тонкой стеной с помощью точечного наконечника, горячекапельного соединения или литника, вы можете уменьшить нагрузку на ворота и улучшить процесс заполнения, включив в них углубление для ворот.

Вы также можете увеличить углы уклона ребер жесткости, кромок и бобышек, так как тонкостенные пластиковые детали испытывают минимальную усадку.

Создание тонкостенных деталей с быстрым радиусом

Тонкостенное литье под давлением не только помогает компаниям снизить вес деталей и расход материалов, но также может помочь сократить затраты и время цикла. Однако вам необходимо следовать этим советам и рекомендациям, чтобы избежать проблем с потоком материала, неравномерного охлаждения и других проблем.

Опытный производственный партнер, такой как Fast Radius, может помочь вам в процессе литья под давлением, от проектирования до производства. Когда вы работаете с нами, мы можем помочь вам спроектировать оснастку для литья под давлением и изготовить качественные детали быстро и с минимальными затратами. Кроме того, загрузив файл детали на наш веб-сайт, ваша конструкция будет подвергнута мгновенному DFM-анализу для выявления потенциальных проблем с технологичностью. Создайте учетную запись и загрузите свои проекты деталей или свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу над своим следующим проектом по литью под давлением.