Почему равномерная толщина стенок важна при литье под давлением — руководство по проектированию

Если вы когда-нибудь разбирали пластиковую деталь, вы замечали, что эти детали имеют толщину стенок, единообразную по размеру. Ну, это не совпадение. Толщина стенок в большой степени определяет успех или неудачу детали. Это одно из самых важных правил проектирования для литья под давлением. Если не сделано правильно, это может привести к множеству проблем при обработке детали. В этой статье мы рассмотрим, почему равномерная толщина стенок при литье под давлением важна, какие дефекты она может вызвать при неправильном выполнении, и взаимосвязь между выбором материалов и обработкой стенок литья под давлением.

Принципы, которые нужно учитывать при проектировании стенок деталей литья

После завершения обработки деталь должна усадиться, чтобы ее можно было легко извлечь из формы. Скорость, с которой пластиковые детали усаживаются в процессе литья под давлением, зависит от двух основных факторов: толщины стенок и толщины пластика используемого материала. Все пластиковые детали усаживаются при остывании. Поэтому проектирование этих пластиковых деталей выполняется таким образом, чтобы это усаживание было равномерным. Различные скорости усаживания приводят к разным дефектам — как косметическим, так и фатальным. При проектировании пластика для толщины стенок вот некоторые правила, которых придерживаются проектировщики:

Острые углы

Углы детали очень важны для определения, выдержит ли деталь нагрузки или нет. Это связано с тем, что детали с острыми углами будут иметь высокий уровень концентрации напряжений. Это может препятствовать течению пластика и вызывать дефекты на детали. Чтобы предотвратить это, большинство проектировщиков делают внутренний радиус угла 0,5 от толщины пластика, а внешний радиус — 1,5 от толщины пластика.

Толщина смежных стенок

Для смежных стенок толщина одной стенки не должна быть меньше 40–60 процентов от другой. Также толщина обеих стенок должна находиться в пределах порогового значения для конкретного материала.

Уклоны (Draft Angles)

Уклоны помогают облегчить легкое удаление деталей из формы. Обычно следует допускать такой уклон, какой позволяет толщина пластика. В большинстве случаев одного-двух градусов угла наклона вместе с дополнительными 1,5 градусами на каждые 0,25 мм толщины пластика достаточно. Это может варьироваться в зависимости от дизайна литья по толщине стенок и толщины детали.

Боссы (Bosses)

Рекомендации по проектированию литья по толщине стенок должны применяться к боссам (цилиндрической структуре, окружающей отверстие для винта). У них должна быть толщина 40–60 процентов от окружающей области.

Края и изгибы

Толщина краев и изгибов также должна быть максимально равномерной. Один из способов обеспечить это — добавить адекватные радиусы к изгибам. Это помогает обеспечить плавное течение пластикового материала через полость формы.

Ребра жесткости

Ребра жесткости можно реализовать в деталях, требующих прочности. Преимущество использования ребер вместо увеличения толщины детали — они снижают риск искривления. Ребра также более экономичны, так как остывают быстрее и требуют меньше материала для производства.

Почему важно поддерживать равномерную толщину стенок?

Внешний вид

Неравномерная толщина стенок влияет на эстетику детали литья под давлением. Дефекты, такие как искривление и усадки, могут возникнуть из-за неравномерной толщины стенок. Также могут быть замечены поверхностные проблемы, такие как линии течения.

Проблемы с заливочными отверстиями (Gating)

Заливка осуществляется из толстых участков в более тонкие. Неравномерная толщина стенок может привести к течению расплавленного пластика из тонких участков в более толстые. Это вызывает проблемы, так как пластиковый материал может начать остывать в тонком участке, эффективно блокируя поток к более толстому участку. Дефекты, такие как усадки и искривления, возникают в результате этого.

Сдвиговые напряжения

Сдвиговые напряжения пластика в потоке могут зависеть от переменной толщины стенок. Сдвиговые напряжения текущего пластика, движущегося с постоянной скоростью заполнения, увеличиваются по мере уменьшения толщины стенок. Неравномерная толщина стенок, следовательно, приводит к разным степеням сдвиговых напряжений. Это основной фактор, способствующий искривлению в пластиках.

Скорость остывания

Более толстые участки остывают дольше. Деталь с неравномерной толщиной стенок должна оставаться в форме до полного остывания всей детали. Это приводит к увеличению времени цикла и всего производственного процесса.

Стоимость

Более толстые стенки требуют больше пластикового материала для заполнения. Они также требуют больше времени для остывания. Больше материалов и больше времени на станке для литья под давлением только увеличат стоимость производства.

Дефекты, вызванные неравномерной толщиной стенок

Хотя литье под давлением предоставляет один из лучших методов производства деталей, все еще есть факторы, которые могут привести к дефектам в вашем конечном продукте. Несколько дефектов могут возникнуть в результате процесса литья, а также толщины пластика используемых материалов. Ниже приведены некоторые дефекты, влияемые толщиной стенок.

Искривление (Warpage)

Искривление возникает в результате неравномерного усаживания разных частей продукта. Это вызывает скручивания и изгибы в форме продукта по завершении. Как было отмечено, неравномерная толщина стенок вызывает остывание частей продукта с разной скоростью, приводя к искривлению.

Линии течения (Flow lines)

Линии течения — эстетические дефекты, возникающие на пластиковых продуктах. Они появляются как волны или линии, обычно другого цветового тона, чем окружающая область. Они возникают в результате разных скоростей течения расплавленного пластика в полости формы.

Усадки (Sink Marks)

Усадки — это небольшие кратеры, образующиеся на продукте литья под давлением. Эти кратеры формируются, когда пластиковый материал не может полностью остыть в форме. Усадки чаще всего образуются на более толстых частях продукта, так как они требуют больше времени для остывания.

Недоливы (Short Shots)

Недолив происходит, когда часть продукта отсутствует. Это случается, потому что расплавленный пластик не достигает всех участков формы. Неравномерная толщина стенок может привести к этому дефекту. Когда толщина стенок неравномерна, пластик, текущий из тонкого участка в более крупный, может остыть преждевременно. Это затем препятствует расплавленному пластику дойти до более толстого участка.

Выбор материала для литья пластика под давлением

Одним из самых важных факторов для определения толщины стенок будет используемый материал. Это связано с тем, что материал будет ограничивающим фактором того, насколько тонким может быть пластиковый дизайн для толщины стенок. Различные материалы позволят разные толщины стенок. Важно пройти этап тестирования, где можно испробовать разные материалы и конфигурации пластикового дизайна для толщины стенок перед началом основного производства.

Ваш выбор материалов также определяет толщину пластика. Доступно несколько материалов для выбора. Некоторые материалы позволяют проектировать очень тонкие стенки, другие требуют более толстых стенок. Вы должны стараться найти баланс между функциональностью, производительностью и стоимостью при выборе материалов.

В RapidDirect мы предлагаем различные материалы, позволяющие разные толщины стенок для ваших деталей. Вы можете найти больше информации о материалах в нашем разделе материалов. Вы также можете найти рекомендуемые толщины стенок для различных пластиковых деталей ниже.

Общие рекомендации по толщине материалов.

Материал	Рекомендуемая толщина стенки
ABS	1,14 – 3,56 мм
Ацетал	0,76 – 3,05 мм
Акрил	0,64 – 12,7 мм
Жидкокристаллический полимер	0,76 – 3,05 мм
Долговолокнистый армированный пластик	1,9 – 25,4 мм
Нейлон	0,76 – 2,92 мм
Поликарбонат	1,02 – 3,81 мм
Полиэстер	0,64 – 3,18 мм
Полиэтилен	0,76 – 5,08 мм
Полифениленсульфид	0,51 – 4,57 мм
Полипропилен	0,64 – 3,81 мм
Полистирол	0,89 – 3,81 мм
Полиуретан	2,03 – 19,05 мм
Жесткий ПВХ	2,29 – 6,35 мм
Мягкий ПВХ	0,64 – 3,81 мм

Более толстые стенки делают детали прочнее. Они также увеличивают риск искривления, добавляют лишний вес продукту, лишнее время на изделие и требуют больше материалов. Тонкие стенки, с другой стороны, хотя и дешевле, могут привести к трещинам и поломке продукта. Важно найти правильный баланс между толщиной стенки и производительностью.

Проектирование для производства (DfM)

Даже после исправления пластикового дизайна по толщине стенок для ваших деталей, рекомендуется посмотреть, как детали будут функционировать с новыми исправлениями. Именно здесь вступает в дело процесс проектирования для производства (DfM). С DfM вы можете легко выявить новые дефекты или любые другие модификации дизайна, помогающие уменьшить толщину стенок.

Из-за важности этого этапа также необходимо доверять его экспертам, которые являются экспертами в этой области и дадут лучшие результаты. Альтернативно, вы могли бы сделать это сами. Однако это только увеличит время выхода продукта на рынок. Поэтому почему не аутсорсить это экспертам.

С услугами литья под давлением RapidDirect у вас есть доступ к команде экспертов DfM-аналитиков, работающих над тем, чтобы дизайн вашего продукта был лучшим. Наши дизайнеры также будут работать с DfM-аналитиками, чтобы гарантировать, что пластиковый дизайн толщины стенок вашей детали находится в оптимальной форме.

Заключение

Поддержание равномерной толщины стенок в процессе литья пластика под давлением отлично подходит для эстетики, так и для структурной целостности вашего продукта. Это может быть довольно сложно, так как есть много соображений, которые вы должны сделать. Чтобы упростить этот процесс, вам нужно работать с компанией по литью под давлением с необходимым опытом и навыками, чтобы воплотить ваш проект в жизнь без сложностей. RapidDirect — идеальный выбор, чтобы убедиться, что ваши работы по литью под давлением без каких-либо дефектов толщины стенок.

Услуги литья пластика под давлением RapidDirect

В RapidDirect есть широкий выбор материалов. Это позволяет вам выбрать материал с лучшей функциональностью, производительностью и ценой для ваших проектов. Таким образом, различные толщины пластика также находятся в вашем распоряжении. У нас также широкий спектр процессов литья под давлением, чтобы удовлетворить ваши различные потребности.

Наши передовые производственные мощности позволяют нам обслуживать вас быстро. Мы предоставляем расчеты в течение одного рабочего дня. Вы также получите доступ к нашему бесплатному DfM-анализу, помогающему решить любые проблемы дизайна до начала производства.

Посетите наш сайт сегодня, чтобы начать.