Inżynierowie MID Mold współpracują z naszymi klientami nad opracowywaniem i projektowaniem najsolidniejszych produktów formowanych wtryskowo z tworzyw sztucznych. Opracowanie najlepszego możliwego produktu składa się z czterech głównych elementów:
Część 1 tego przewodnika została opracowana jako podstawowe narzędzie pomagające naszym klientom w elementach prawidłowego projektowania części z tworzyw sztucznych. Aby uzyskać pomoc w tych obszarach, zobacz inne sekcje
Położenie linii podziału zależy od kształtu i funkcji części (patrz rys. 1). Linie podziału to miejsce, w którym spotykają się dwie połówki formy wtryskowej (strona A i strona B). Jest to również miejsce, w którym mechanizm suwakowy może spotkać się w miejscu, w którym zamyka się na jednej z połówek formy. Linia podziału będzie zawsze widoczna, ale można ją zminimalizować poprzez jej położenie, naddatek pochylenia i geometrię części.
Ryc. 1
Projektując część z tworzywa sztucznego, należy pamiętać, że gdy tworzywo sztuczne wchodzi do formy w postaci płynnej, szybko się ochładza i zestala, nadając kształt wnęce. Zaprojektowanie części, którą można formować za pomocą „prostego ciągnięcia”, jest kluczem do utrzymania kosztów formy wtryskowej na niskim poziomie. Prosta forma ciągnąca jest zaprojektowana w taki sposób, że gdy dwie połówki (strona A i strona B) oddzielą się od siebie, żaden metal nie blokuje ścieżki tworzywa sztucznego w kierunku wyciągania. Oznacza to, że jeśli występuje podcięcie w postaci zatrzasku, dziury z boku lub w inny sposób; że po ochłodzeniu część nie zostanie wysunięta z formy, chyba że podcięcie zostanie usunięte. Odbywa się to za pomocą suwaków i podnośników w formie wtryskowej. Prowadnice mogą być mechaniczne lub hydrauliczne i są kosztownymi elementami, które można dodać do dowolnej formy. Podnośniki są zazwyczaj mniejsze i zawsze mechaniczne. (Patrz rys. 2)
Ryc. 2
Wymagany jest ciąg na wszystkich częściach w kierunku ruchu formy, aby części mogły zostać prawidłowo wyrzucone z formy. Ciąg jest niezbędny do wyrzucenia detalu z formy wtryskowej. Zalecany standardowy kąt pochylenia wynosi 1 stopień. z ½ stopnia, na żebrach. (Patrz rys. 3)
Ryc. 3
Gdy potrzebny jest otwór, aby pomieścić element zatrzaskowy i ma on być uformowany bez użycia rdzenia, minimum 5 stopni. wymagany jest kąt. Nazywa się to „kiss-off” i ma miejsce w miejscu styku rdzenia i wnęki (patrz rys. 4).
Ryc. 4
Kolejną istotną zasadą przy projektowaniu części z tworzywa sztucznego jest wykorzystanie ścian o jednakowej grubości i wykorzystanie tak cienkich odcinków ścian, na ile pozwala na to projekt. Jednolite ścianki ułatwiają przepływ materiału w formie wtryskowej, zmniejszają ryzyko zapadnięć podczas formowania pod wpływem naprężeń i różnicowego skurczu. Ponadto oszczędności są największe, gdy przekroje ścian są ograniczone do minimum i są spójne. Powodem jest to, że części schładzają się szybciej przy cieńszych ściankach, co oznacza, że czasy cykli są krótsze, co skutkuje większą liczbą części na godzinę. Średnio grubość ścianki części formy wtryskowej powinna wynosić od 0,060” do 0,180”, jednakże części można formować ze ściankami o grubości od 0,020” do 1,50”. Grube sekcje na części będą również prowadzić do problemów kosmetycznych, takich jak zapadnięcie się, pęcherzyki i przebarwienia.
Części należy również projektować z jednakową grubością ścianek. Dzięki temu wnęka formy może być łatwiej wypełniona bez ograniczeń. Co więcej, jeśli ściany nie są jednolite, najpierw ochładzają się cieńsze sekcje, a następnie, gdy grubsze sekcje ochładzają się i kurczą, powstają naprężenia w pobliżu granicy między nimi. Ponieważ cieńsze sekcje już zestaliły się, nie poddają się. Gdy grubsze sekcje uginają się, prowadzi to do wypaczenia i/lub skręcenia, a jeśli jest wystarczająco silne, spowoduje pęknięcia. W przypadku ścian niejednorodnych zmiana grubości nie powinna przekraczać 20% wartości ścianki nominalnej (patrz rys. 5) i powinna zmieniać się stopniowo.
Ryc. 5
Metoda rdzeniowania to metoda polegająca na usunięciu tworzywa sztucznego z grubej powierzchni w celu utrzymania jednorodności.
Aby zachować jednolitą grubość ściany, narożniki należy zawsze projektować z minimalnym promieniem zaokrąglenia wynoszącym 50% grubości ściany i promieniem zewnętrznym wynoszącym 150% grubości ściany (patrz rys. 6).
Ryc. 6
Występy są zwykle projektowane w częściach z tworzywa sztucznego, aby umożliwić montaż wkładek gwintowanych, kołków prowadzących lub wkrętów samogwintujących. Jeśli to możliwe, unikaj samodzielnych bossów. Występy należy mocować do ścian lub żeber za pomocą żeber lub klinów w celu zapewnienia stabilności konstrukcyjnej.
Idealnie średnica zewnętrzna piasty powinna być równa 2,5 średnicy śruby lub płytki. Na występach o grubych ścianach, których podstawy przekraczają 60% ściany, widoczne będą ślady zagłębień. Aby przezwyciężyć ten problem, występ o cieńszych ściankach i średnicy 2-krotności śruby lub mniejszej może mieć wiele żeber (patrz rys. 7). Należy całkowicie unikać występów na częściach o wypolerowanych powierzchniach, ponieważ w większości przypadków będą one powodować ślady zapadnięcia się lub co najmniej powodować „duchy” na powierzchni kosmetycznej.
Grubość u nasady żeber służących do stabilizacji piasty nie powinna przekraczać 60% grubości przylegającej ściany. Średnica wewnętrzna i zewnętrzna występu powinna wynosić ½ stopnia. przeciąg na stronę.
Występy powinny być odizolowane od narożnika, aby uniknąć grubych odcinków i pomóc w eliminacji śladów zagłębień.
Ryc. 7
Aby zwiększyć sztywność i wytrzymałość, należy zastosować wstawki i/lub żebra. Żeberka można również wykorzystać do wypełnienia części. W częściach o charakterze głównie konstrukcyjnym, a nie kosmetycznym, grubość podstawy żebra (t) może wynosić do 80% grubości przylegającej ściany (T). Jednakże w przypadku części wyglądających, gdzie ślady zapadnięcia są niepożądane, grubość żebra (t) nie powinna przekraczać 60% grubości przylegającej ściany (T), jeśli powierzchnia zewnętrzna jest teksturowana i tylko 30%, jeśli powierzchnia zewnętrzna jest wypolerowana na wysoki połysk.
Aby uzyskać najbardziej efektywną wytrzymałość, wysokość żebra powinna być co najmniej 3 razy większa od grubości ścianki (T). Przeciąg powinien wynosić ½ stopnia. na stronę nominalną. Filety u podstawy żebra powinny mieć grubość minimum 0,030 cala.
Wiele żeber powinno być rozmieszczonych w odległości co najmniej 2 razy większej niż grubość ścianki, aby pomóc zmniejszyć naprężenia formowane i wszelkie problemy z chłodzeniem (patrz rys. 8)
Ryc. 8
Przy projektowaniu części z tworzyw sztucznych należy unikać ostrych narożników. Są one główną przyczyną awarii części, koncentracji naprężeń, złego wzorca przepływu i zwiększonego zużycia formy wtryskowej (patrz rys. 9). Wskaż promienie narożników wewnętrznych i zewnętrznych maksymalnie, na jakie pozwala projekt części.
Ryc. 9
Skurcz jest cechą polimeru użytego do wytworzenia części. Formowana część będzie się kurczyć do 24 godzin po uformowaniu, co będzie miało wpływ na geometrię części. Określenie właściwej wielkości skurczu, którą należy zastosować przy projektowaniu i budowie formy, jest zarówno sztuką, jak i nauką. Każdy polimer ma unikalny współczynnik skurczu, który należy zastosować do modelu części 3D. Niestety, informacje o szybkości skurczu nie zawsze są dostarczane przez dostawcę polimeru. W niektórych przypadkach, gdy jest on dostępny, jest to zazwyczaj szeroki zakres. Należy dokładnie przemyśleć wybór odpowiedniego skurczu i konieczne jest wybranie gatunku polimeru przed zaprojektowaniem formy wtryskowej. Dobry inżynier ds. tworzyw sztucznych ma doświadczenie, które pomoże podjąć najlepszą decyzję dotyczącą skurczu Twojego produktu i polimeru.
Skurcz materiału może się różnić w zależności od projektu części i formy; grube ściany skurczą się bardziej niż cienkie, różnice w grubości lub geometrii części spowodują zróżnicowany skurcz i wypaczenie; kierunek przepływu będzie również miał wpływ na skurcz, szczególnie w przypadku stosowania polimerów wypełnionych włóknami.
Na skurcz wpływają także warunki procesu. Wraz ze wzrostem ciśnienia w jamie, skurcz zwykle maleje. Temperatura formy i stopu również będzie miała duży wpływ na skurcz. Chłodniejsze formy zmniejszą skurcz, podczas gdy wyższe temperatury stopu zwiększą skurcz.
Istnieje kilka różnych typów metod bramkowania. Konstrukcja i typ bramy zależy od projektu części, doboru materiału, wymagań kosmetycznych i wymiarowych produktu końcowego. (Patrz rys. 10) Przepustka łączy część z systemem prowadnic i jest złem koniecznym dla projektanta części. Konstrukcja i lokalizacja przewężki zależą od geometrii części, konstrukcji formy i doboru polimeru.
Ryc. 10
Otwory wentylacyjne to obszary zaprojektowane w formie wtryskowej, aby umożliwić ucieczkę gazów podczas procesu formowania. Brak odpowiedniego odpowietrzenia spowoduje nadmierne ciśnienie wtrysku, krótkie strzały, ślady przypaleń, zatonięcie i rozpryski. Istnieje wiele sposobów odpowietrzania formy, ale zazwyczaj odbywa się to poprzez obróbkę wielu płytkich kanałów na linii podziału. Rozmiar bramy będzie zależał od wyboru materiału. Inne sposoby odpowietrzania formy to kołki wypychające, kołki odpowietrzające i prowadnice. W kołkach wyrzutnika można wyciąć otwory wentylacyjne, aby umożliwić ujście gazu podczas napełniania wnęki. Kołki odpowietrzające umieszcza się w geometrii części, gdy odpowietrzanie jest wymagane w celu usunięcia gazu z formy podczas napełniania i gdy odpowietrzniki znajdujące się wyłącznie na linii podziału są niewystarczające.
Linie splotu, zwane również liniami spoin, to obszary w części formowanej, w których zbiegają się dwa lub więcej frontów przepływu. Obszar ten ma zazwyczaj niższą wytrzymałość niż inne obszary części. (Patrz rys. 11) Projekt części musi uwzględniać możliwe lokalizacje linii splotu i pracować nad skierowaniem ich z dala od obszarów o większym naprężeniu. Linie splotu zwykle tworzą się po przeciwnej stronie otworów i przeszkód, które stoją na drodze nominalnej ścieżki przepływu, takich jak szpilki tworzące otwory w części lub występy. Oprogramowanie do przepływu formy może służyć do symulacji napełniania tworzywa sztucznego wnęki i pomagać w identyfikowaniu obszarów, które mogą powodować problemy kosmetyczne lub mechaniczne.
Ryc. 11
