Три ключевых фактора, влияющих на качество деталей литьем под давлением (инъекционным формованием)

Литье под давлением (инъекционное формование) — самый распространенный метод обработки пластиковых изделий. Синоним высокой эффективности и массового производства. Как пользователь литых под давлением деталей, сталкивались ли вы с дефектом продукта? Как появился такой некачественный продукт? На что обратить внимание в процессе литья под давлением для предотвращения брака? Статья подробно перечисляет факторы, приводящие к браку, и решения. Надеемся помочь лучше понять технологию литья под давлением.

1. Усадка при литье под давлением

Усадка при формовке термопластов напрямую влияет на выход годных изделий. Элементы, влияющие на усадку термопластов:

• 1.1 Сорта пластиков — при формовке термопластов факторы: объемное изменение от кристаллизации, сильные внутренние напряжения, большие остаточные напряжения, застывшие в детали, сильная молекулярная ориентация — усадка выше, чем у термореактивных пластиков. Большой диапазон усадки, явная направленность, после формовки.
• 1.2 Характеристики пластиковых деталей — когда расплав контактирует с поверхностью полости, внешний слой сразу остывает, образуя низкоплотную твердую оболочку. Из-за низкой теплопроводности пластика внутренний слой медленно остывает, образуя высокоплотный твердый слой с большой усадкой. Поэтому толщина стенки, медленное остывание, толщина высокоплотного слоя вызывают большую усадку.
• Наличие или отсутствие вкладышей, их размещение и количество напрямую влияют на распределение плотности, направление течения материала и сопротивление усадке. Характеристики деталей сильно влияют на величину и направленность усадки.
• 1.3 (Дублирует 1.2) — при контакте расплава с поверхностью полости внешний слой остывает, образуя низкоплотную оболочку. Из-за низкой теплопроводности внутренний слой медленно остывает, образуя высокоплотный слой с большой усадкой. Толщина стенки, медленное остывание, толщина высокоплотного слоя вызывают большую усадку.
• Наличие вкладышей, их раскладка и количество влияют на направление течения, распределение плотности и сопротивление усадке раствора, поэтому характеристики детали сильно влияют на усадку.
• 1.4 Форма, размер, распределение и другие факторы вливного отверстия напрямую влияют на направление течения материала, распределение плотности, дододавку, время формовки. Прямое вливное отверстие и с большим сечением (особенно толстым) имеют малую усадку, но большую направленность; широкое и короткое — малую направленность. Близко к вливному отверстию или параллельно направлению течения — усадка велика.
• 1.5 Условия формовки — высокая температура формы, медленное остывание расплава, высокая плотность, велика усадка, особенно для кристаллических материалов. Из-за высокой кристалличности объемное изменение велико, усадка велика. Распределение температуры формы связано с равномерностью охлаждения и плотности внутри и вне детали, напрямую влияя на усадку и направленность каждой части.

Для решения проблемы чрезмерной усадки при литье под давлением при проектировании формы нужно учитывать коэффициент усадки:

• Использовать меньший коэффициент усадки для внешнего диаметра детали и больший для внутреннего, оставить запас для корректировки после испытаний формы.
• Испытание формы определит форму, размер вливной системы и условия формовки.
• После послеобработки деталей измерять размерные изменения форм снова. Измерять через 24 часа после извлечения.
• Модифицировать и улучшать форму согласно реальной усадке.
• Использовать форму снова, улучшать процессные условия и слегка корректировать значение усадки под требования деталей.

2. Текучесть материалов литья под давлением

2.1

Текучесть термопластов анализируется по ряду индексов: молекулярный вес, индекс плавления, длина спирального течения Архимеда, видимая вязкость, соотношение текучести (длина процесса / толщина стенки пластика).

Малый молекулярный вес, широкая распределенность молекулярного веса, плохая регулярность молекулярной структуры — материал с высоким индексом плавления, большой длиной спирального течения, низкой видимой вязкостью, высоким соотношением текучести — имеет хорошую текучесть.

Спецификацию нужно проверить для одного типа пластика, чтобы определить, подходит ли его текучесть для литья под давлением. Согласно требованиям проектирования формы, текучесть распространенных пластиков делится на три категории:

• a. Хорошая текучесть: PA, PE, PS, PP, CA, полиметилпентен;
• b. Средняя текучесть: полистирольные смолы (ABS, AS), PMMA, POM, полифениленовый эфир;
• c. Плохая текучесть: PC, жесткий PVC, полифениленовый эфир, полисульфон, полиарилсульфон, фторопласты.

2.2 Причины, влияющие на текучесть пластиков

1. Чем выше температура, тем выше текучесть, но у разных пластиков разница: PS (особенно ударопрочный и высокий MFR), PP, PA, PMMA, модифицированный полистирол (ABS, AS), PC, CA — текучесть сильно меняется с температурой. Для PE, POM изменение температуры мало влияет на текучесть. Поэтому первые должны регулировать температуру для контроля текучести при формовке.
2. При повышении давления вливания расплав сильно сдвигается, текучесть растет, особенно PE и POM чувствительны, поэтому давление вливания регулируют для контроля текучести.
3. Форма, размер, раскладка вливных отверстий, проектирование системы охлаждения, сопротивление течению расплава (качество поверхности, толщина вливного канала, форма полости, вывоз газов) напрямую влияют на течение расплава в полости.

Если температура расплава снижается и сопротивление течению растет, текучесть падает. При проектировании формы следует выбирать разумную структуру согласно текучести пластика. Температура формы, материала, скорость и давление вливания также должны контролироваться при формовке. Это позволяет регулировать заполнение под требования формовки.

3. Тепловые свойства и скорости охлаждения материалов литья под давлением

3.1

Разные пластики имеют разные тепловые свойства: удельную теплоемкость, теплопроводность, температуру термической деформации. Пластики с высокой удельной теплоемкостью требуют много тепла при пластификации — нужен станок с большой пластифицирующей способностью. Охлаждение пластиков с высокой температурой термической деформации может быть коротким, извлечение ранним, но после извлечения нужно предотвратить деформацию от охлаждения.

Пластики с низкой теплопроводностью медленно остывают (ионные полимеры и др.), поэтому их нужно полностью охлаждать для усиления эффекта охлаждения формы. Горячие каналы подходят для пластиков с высокой теплопроводностью и низкой удельной теплоемкостью. Пластики с большой удельной теплоемкостью, низкой теплопроводностью, низкой температурой термической деформации, медленным охлаждением — неблагоприятны для высокоскоростной формовки. Нужно выбирать подходящие станки и усиливать охлаждение формы.

3.2

Разные пластики требуют поддерживать подходящую скорость охлаждения согласно своим типам, характеристикам и форме деталей. Поэтому форма должна быть оснащена системой нагрева и охлаждения согласно требованиям формовки для поддержания определенной температуры формы.

При повышении температуры материала температуру формы нужно охлаждать для предотвращения деформации деталей после извлечения, сокращения цикла формовки, снижения кристалличности. Когда отработающее тепло пластика недостаточно для поддержания температуры формы, форму нужно оснастить системой нагрева для контроля скорости охлаждения при определенной температуре, обеспечивая текучесть, улучшая заполнение или контролируя медленное охлаждение толстостенных деталей. Предотвращение неравномерного охлаждения внутри и снаружи толстостенных деталей и повышение кристалличности.

Для пластиков с хорошей текучестью, большой площадью формовки и неравномерной температурой материала, согласно условиям формовки деталей, иногда нужно чередовать нагрев и охлаждение или использовать локальный нагрев и охлаждение вместе. Для этого форма должна иметь соответствующую систему охлаждения или нагрева.

Как выбрать поставщика изделий литья под давлением?

Как потребителю или бизнесу, выпуск большого количества бракованных деталей замедлит ваше производство. Только понимая причины дефектов литых под давлением изделий, можно не допускать оправданий поставщиков вроде «производство неизбежно дает определенный процент брака, это нормально!» при закупке.

Конечно, как покупателю, нужно обращать больше внимания на производственные возможности поставщиков услуг литья под давлением. В конце статьи рекомендую хорошего поставщика литья под давлением — JTR. JTR специализируется на ЧПУ-обработке и литье под давлением. JTR — не только один из самых зрелых производителей технологии литья под давлением в Китае, но и любим многими клиентами на международном рынке. Если нужна лучшая услуга литья под давлением — свяжитесь с нами.