Gli ingegneri di MID Mould lavorano con i nostri clienti per sviluppare e progettare i prodotti stampati a iniezione di plastica più robusti. Ci sono quattro elementi principali per sviluppare il miglior prodotto possibile:
La sezione 1 di questa guida è stata sviluppata come strumento di base per aiutare i nostri clienti negli elementi di una corretta progettazione delle parti in plastica. Per assistenza in tali aree, consultare le altre sezioni
La posizione della linea di giunzione dipende dalla forma e dalla funzione della parte (vedere Fig. 1). La linea di divisione è il punto in cui si incontrano le due metà dello stampo a iniezione (lato A e lato B). È anche il punto in cui un meccanismo di scorrimento potrebbe incontrarsi nel punto in cui si chiude su una delle metà dello stampo. La linea di giunzione sarà sempre visibile, ma può essere ridotta al minimo in base alla sua posizione, alla tolleranza di sformo e alla geometria della parte.
Figura 1
Quando si progetta una parte in plastica, tenere presente che mentre la plastica entra nello stampo come liquida, si raffredda rapidamente e si solidifica assumendo la forma della cavità. Progettare una parte che può essere stampata utilizzando la “trazione diretta” è fondamentale per contenere il costo dello stampo a iniezione. Uno stampo a trazione dritta è progettato in modo tale che quando le due metà (lato A e lato B) si separano l'una dall'altra, non vi è alcun metallo che blocchi il percorso della plastica nella direzione della trazione. Ciò significa che se è presente un sottosquadro come un dettaglio a scatto, foro sul lato o altro; che una volta raffreddata la parte non verrà espulsa dallo stampo a meno che il sottosquadro non venga alleviato. Questo viene fatto utilizzando slitte e sollevatori nello stampo a iniezione. Le slitte possono essere meccaniche o idrauliche e sono caratteristiche costose da aggiungere a qualsiasi stampo. I sollevatori sono in genere più piccoli e sono sempre meccanici. (Vedi Fig. 2)
Figura 2
È necessario uno sforzo su tutte le parti nella direzione del movimento dello stampo affinché le parti vengano espulse correttamente dallo stampo. Il tiraggio è essenziale per l'espulsione del pezzo dallo stampo a iniezione. L'angolo di sformo standard consigliato è 1 grado. con ½ grado, sulle nervature. (Vedi Fig. 3)
Figura 3
Quando è necessaria un'apertura tale da accogliere un elemento a scatto e verrà formata senza l'utilizzo di tiranti, minimo 5 gradi. è richiesto l'angolo Questo è chiamato “kiss-off” ed è il punto in cui il nucleo e la cavità si incontrano (vedere Fig. 4)
Figura 4
Un'altra regola essenziale quando si progetta una parte in plastica è quella di utilizzare uno spessore di parete uniforme e di utilizzare sezioni di parete quanto più sottili consentite dalla progettazione. Le pareti uniformi favoriscono il flusso del materiale nello stampo a iniezione, riducono il rischio di segni di avvallamento, stampaggio in condizioni di stress e ritiro differenziale. Inoltre, il risparmio sui costi è massimo quando le sezioni delle pareti sono ridotte al minimo e sono costanti. Il motivo è che le parti si raffreddano più velocemente con pareti più sottili, il che significa che i tempi di ciclo sono più brevi, con conseguente produzione di più parti all'ora. In media, lo spessore della parete di una parte stampata a iniezione dovrebbe essere compreso tra 0,060" e 0,180", tuttavia, le parti possono essere stampate con pareti sottili fino a 0,020" e spesse fino a 1,50". Le sezioni spesse su una parte porteranno anche a problemi estetici come affondamento, bolle e scolorimento.
Le parti dovrebbero inoltre essere progettate con uno spessore di parete uniforme. Ciò consente alla cavità dello stampo di riempirsi più facilmente e senza restrizioni. Inoltre, se le pareti non sono uniformi, le sezioni più sottili si raffredderanno per prime, poi, quando le sezioni più spesse si raffreddano e si restringono, si creano tensioni vicino al confine tra le due. Poiché le sezioni più sottili si sono già solidificate, non cedono. Quando le sezioni più spesse cedono, ciò porta a deformazioni e/o torsioni che, se abbastanza gravi, causeranno crepe. Per le pareti non uniformi, la variazione di spessore non deve superare il 20% della parete nominale (vedere Fig. 5) e deve avvenire gradualmente.
Figura 5
Il carotaggio è un metodo in cui la plastica viene rimossa da un'area spessa per contribuire a mantenere l'uniformità.
Gli angoli devono essere sempre progettati con un raggio di raccordo minimo pari al 50% dello spessore della parete e un raggio esterno pari al 150% dello spessore della parete per mantenere uno spessore della parete uniforme (vedere Fig. 6
Figura 6
Le borchie sono normalmente progettate in parti in plastica per consentire l'installazione di inserti filettati, perni guida o viti autofilettanti. Evita i boss indipendenti quando possibile. Le sporgenze devono essere fissate alle pareti o alle nervature utilizzando nervature o fazzoletti per la stabilità strutturale.
Il diametro esterno della borchia dovrebbe idealmente essere 2,5 volte il diametro della vite o dell'inserto. Le sporgenze con pareti spesse con basi superiori al 60% del muro mostreranno segni di avvallamento. Per aiutare a superare questa condizione, una sporgenza con pareti più sottili di 2 volte il diametro della vite o meno può avere più nervature (vedere Fig. 7). Le sporgenze dovrebbero essere evitate completamente su parti con superfici lucide poiché mostreranno quasi sempre segni di avvallamento o come minimo causeranno "effetto fantasma" sulla superficie estetica.
Lo spessore alla base delle nervature utilizzate per stabilizzare un risalto non deve superare il 60% dello spessore della parete adiacente. I diametri interno ed esterno della sporgenza dovrebbero avere ½ grado. tiraggio per lato.
Le sporgenze dovrebbero essere isolate dall'angolo per evitare sezioni spesse e facilitare l'eliminazione dei segni di avvallamento.
Figura 7
Fazzoletti e/o nervature dovrebbero essere utilizzati per aggiungere rigidità e resistenza. Le nervature possono anche essere utilizzate per aiutare a riempire una parte. Nelle parti che sono principalmente strutturali e non estetiche, lo spessore della base della nervatura (t) può arrivare fino all'80% dello spessore della parete adiacente (T). Tuttavia, per le parti estetiche, dove i segni di avvallamento sono discutibili, lo spessore della nervatura (t) non deve superare il 60% dello spessore della parete adiacente (T) se la superficie esterna è strutturata e solo il 30% se la superficie esterna è molto lucida.
L'altezza della nervatura deve essere almeno 3 volte lo spessore della parete (T) per garantire la massima resistenza. Il pescaggio dovrebbe essere di ½ grado. per lato nominale. I filetti alla base della costola dovrebbero essere .030” minimo.
Più nervature devono essere posizionate ad almeno 2 volte lo spessore della parete per contribuire a ridurre lo stress dello stampo e eventuali problemi di raffreddamento (vedere Fig. 8)
Figura 8
Gli angoli acuti dovrebbero essere evitati nella progettazione di qualsiasi parte in plastica. Sono la causa principale di guasti ai componenti, concentrazioni di stress, schemi di flusso inadeguati e maggiore usura dello stampo a iniezione (vedere Fig. 9). Indicare i raggi negli angoli interni ed esterni al massimo consentito dal progetto della parte.
Figura 9
Il restringimento è una caratteristica del polimero utilizzato per fabbricare la parte. La parte stampata si ridurrà di dimensioni fino a 24 ore dopo lo stampaggio, influenzando la geometria della parte. Determinare la quantità corretta di ritiro da utilizzare per progettare e costruire lo stampo è sia arte che scienza. Ogni polimero ha un tasso di restringimento unico che deve essere applicato al modello di parte 3D. Sfortunatamente, le informazioni sul tasso di restringimento non vengono sempre fornite dal fornitore del polimero. In alcuni casi, quando viene fornito, la gamma è generalmente ampia. È necessario prestare particolare attenzione alla scelta del ritiro corretto ed è necessario selezionare il tipo di polimero prima di progettare lo stampo a iniezione. Un buon ingegnere delle materie plastiche ha l'esperienza necessaria per aiutarti a prendere la migliore decisione sul ritiro per il tuo prodotto e polimero.
Il ritiro del materiale può variare in base al design della parte e dello stampo; le pareti spesse si restringono più di quelle sottili, la variazione nello spessore o nella geometria della parte causerà un restringimento e una deformazione differenziali; anche la direzione del flusso influirà sul ritiro, soprattutto quando si utilizzano polimeri caricati con fibre.
Il ritiro è influenzato anche dalle condizioni del processo. All’aumentare della pressione nella cavità, il ritiro normalmente diminuisce. Anche la temperatura dello stampo e della fusione influiranno notevolmente sul restringimento. Stampi più freddi ridurranno il restringimento mentre temperature di fusione più elevate aumenteranno il restringimento.
Esistono diversi tipi di metodi di gating. Il design e il tipo del cancello dipendono dal design del componente, dalla selezione del materiale, dai requisiti estetici e dimensionali del prodotto finale. (Vedi Fig. 10) Il cancello collega la parte al sistema di guida ed è un male necessario per il progettista della parte. Il design e la posizione del punto di iniezione dipendono dalla geometria della parte, dal design dello stampo e dalla scelta del polimero.
Figura 10
Gli sfiati sono aree progettate nello stampo a iniezione per consentire la fuoriuscita dei gas durante il processo di stampaggio. La mancanza di un'adeguata ventilazione causerà un'eccessiva pressione di iniezione, colpi brevi, segni di bruciatura, affondamento e allargamento. Esistono molti modi per ventilare uno stampo, ma in genere ciò avviene mediante la lavorazione di numerosi canali poco profondi sulla linea di giunzione. La dimensione del cancello dipenderà dalla scelta del materiale. Altri modi per ventilare uno stampo sono i perni di espulsione, i perni di sfiato e le guide. Gli sfiati possono essere tagliati nei perni dell'espulsore per consentire al gas di fuoriuscire quando la cavità viene riempita. I perni di sfiato vengono posizionati all'interno della geometria della parte quando è necessario lo sfiato per rimuovere il gas dallo stampo durante il riempimento e quando gli sfiati esclusivamente sulla linea di giunzione sono inadeguati.
Le linee di giunzione, note anche come linee di saldatura, sono aree nella parte stampata in cui convergono due o più fronti di flusso. L'area generalmente ha una resistenza inferiore rispetto alle altre aree della parte. (Vedi Fig. 11) La progettazione della parte deve tenere conto delle possibili posizioni delle linee di giunzione e lavorare per dirigerle lontano dalle aree di maggiore stress. Le linee di giunzione generalmente si formano sul lato opposto dei fori e degli ostacoli che ostacolano il percorso del flusso nominale, come perni che formano fori nella parte o sporgenze. Il software Mold Flow può essere utilizzato per simulare il riempimento della plastica nella cavità e aiutare a identificare le aree che potrebbero presentare problemi di prestazioni estetiche o meccaniche.
Figura 11
