Kako oblikovanje kalupa za brizganje preprečuje zračne mehurčke in praznine v plastičnih delih?

Preden govorimo o rešitvah, je vredno biti natančen, s čim se dejansko ukvarjate. Obstajata dve bistveno različni napaki, ki ju v proizvodnji imenujemo "mehurčki" in imata nasprotne vzroke.

Zračne pastinastane, ko se plin - zrak, ki je že bil v votlini kalupa pred vbrizgavanjem, ali plin, ki ga proizvaja sama plastična talina -, ujame na mesto, iz katerega ne more pobegniti. Ko se plastika napolni okoli njega, ujeti plin ustvari vidno praznino ali površinski pretisni omot. Zračne pasti se navadno pojavijo na koncu toka - v vogalih, slepih žepih ali kjer koli, kjer vzorec polnila prisili dve talini fronti, da se srečata in ujameta zrak med njima.

Praznine zaradi krčenjaoblika iz nasprotnega razloga: ne zato, ker je preveč plina, ampak ker je premalo plastike. Ko se debel del dela ohladi, se zunanja obloga najprej strdi in zaskoči. Ko se še-staljena notranjost še naprej ohlaja in krči, se odmakne od kože in ustvari notranjo praznino. Praznine zaradi krčenja se pojavijo v najdebelejših delih dela - za rebri, znotraj izboklin, na prehodih debelih sten.

Diagnosticiranje, katero vrsto imate:

· Odrežite ali razrežite zavrnjeni del. Če obstaja gladka, okrogla notranja votlina brez razbarvanja, gre verjetno za praznino zaradi krčenja. Če je na mestu mehurčka rahla opeklina ali razbarvanje, gre bolj verjetno za težavo z ujetim zrakom ali plinom.

· Preverite vzorec lokacije. Praznine zaradi krčenja so enakomerne - vedno v istem debelem delu. Zračne pasti so lahko bolj spremenljive glede na lokacijo, vendar se ponavadi združijo na koncu polnila ali na določenih geometrijskih značilnostih.

Postavitev prave diagnoze pred poskusom popravka je ključnega pomena - rešitve za zračne pasti in praznine zaradi krčenja so precej različne, uporaba napačnega popravka za napačno težavo pa izgublja čas in denar.

Lokacija vrat in vzorec polnjenja

Vzorec polnjenja -, kako plastika teče od vrat, da zapolni celotno votlino -, je primarna spremenljivka, ki določa, kje in ali se bodo oblikovale zračne pasti.

Ko plastika napolni votlino, potisne zrak pred seboj proti skrajnim delom kalupa. Če je vzorec polnjenja dobro-zasnovan, se zrak postopoma potiska proti ločilni črti in prezračevalnim utorom, kjer lahko uhaja. Če je vzorec polnila slabo zasnovan, lahko ustvari "dirkalno sledenje" -, kjer se plastika premika hitreje po eni poti kot po drugi in se podvoji nazaj, da ujame zrak v žep.

Lokacija vrat je najpomembnejša odločitev za nadzor vzorca polnjenja. Postavitev vrat na najtanjši del kompleksnega dela ali na napačno stran dela z notranjimi lastnostmi skoraj zagotavlja zračne pasti. Za modeliranje vzorca polnjenja in identifikacijo lokacij ujetega zraka je treba uporabiti simulacijo toka kalupa, preden je položaj vrat dokončen.

Za aKalup za brizganje plastike v avtomobilus ploščami karoserije, ki vključujejo notranje okenske okvirje, vdolbine v vratih in elemente kolesnih obokov, je vzorec polnila zapleten. Zapornice morajo biti nameščene tako, da najprej zapolnijo odprte dele plošče in omogočijo evakuacijo zraka iz zaprtih žepov, ko talina prispe vanje.

Odzračevanje je najbolj neposredna mehanska rešitev za zračne pasti. Odzračevalni utori so plitvi kanali, strojno obdelani na površini ločevalne linije kalupa, ki omogočajo uhajanje ujetega zraka, ko se kalup polni. Izziv je, da mora biti odprtina dovolj široka in globoka, da izpušča zrak, vendar dovolj plitka, da plastika ne teče skozenj in ustvarja blisk.

Specifikacije standardnih prezračevalnih utorov:

· Globina:0,015–0,05 mm za večino termoplastov. ABS in PP lahko preneseta nekoliko globlje odprtine (0,03–0,05 mm), ne da bi povzročila bliskanje; materiali z nižjo viskoznostjo potrebujejo plitvejše odprtine.

· širina:Običajno 3–8 mm na prezračevalni utor.

· Reliefni del:Za prezračevalnim utorom je širši, globlji razbremenilni kanal (globine 0,5–1,0 mm) omogoča, da se uhajajoči zrak evakuira v ozračje brez povratnega dviga.

· Umestitev:Odprtine morajo biti nameščene tam, kjer analiza vzorca polnjenja predvideva zadnje-lokacije polnjenja. Odprtina na napačni lokaciji ne pomaga nič.

Študija, objavljena vPolimerno inženirstvo in znanost(2020) je ugotovil, da so kalupi s simulacijo-preverjeno postavitvijo zračnikov pokazali približno 74 % nižje stopnje napak v zračnih lovilcih kot kalupi z empirično nameščenimi zračniki samo na ločilnih črtah -, kar potrjuje, da je postavitev zračnikov na podlagi analize polnila boljša od postavitve, ki temelji samo na intuiciji.

Za aKalup za brizganje plastike v avtomobilu, je postavitev zračnikov še posebej pomembna v zaprtih žepih - notranjih okenskih odprtin, pod-kanali karoserije in vseh globokih slepih vdolbinah v strukturi karoserije. To so točno tiste lokacije, kjer lahko talina obda ujeti zrak, ki nima kam iti.

Geometrija vodil in vrat vpliva tudi na evakuacijo zraka. Dobro-zasnovan vstop v vrata ustvari gladek, progresiven vzorec polnjenja, ki dosledno potiska zrak proti zračnikom. Slabo oblikovana vrata -, ki so preozka, prekratka ali postavljena tako, da ustvarjajo curek -, povzročijo turbulentno polnilno sprednjo stran, ki zvije zrak v talino, namesto da bi ga potisnila naprej.

Podmorska (tunelska) vrata se morajo izogibati lokacijam, kjer so vhodna vrata obrnjena proti slepemu žepu ali vogalu. Ventilatorska vrata na širokih, ravnih površinah (kot so strešne plošče avtomobilčkov) porazdelijo polnilo po celotni širini, zmanjšajo verjetnost zlaganja zraka pri vstopu v vrata in ustvarijo bolj predvidljivo evakuacijsko pot.

Simulacija toka plesni

Za kateri koli del s kompleksno geometrijo - vključno z večinoKalup za brizganje plastike v avtomobilukomponente karoserije - simulacijo toka kalupa je treba zagnati, preden se dokončno določijo položaji vrat in zračnikov. Simulacija prikazuje zaporedje polnjenja, identificira zadnja-mesta polnjenja, predvidi, kje nastanejo zvarne črte, in kar je najpomembneje, pokaže, kje bo prišlo do zračnega ujetja. Spremembe položaja vrat, lokacije prezračevalnika ali postavitve vodila, narejene v simulaciji, ne stanejo nič. Enake spremembe v jeklu po prvih vzorcih so drage in dolgotrajne-.

Enakomernost debeline stene - Glavni vzrok

Praznine zaradi krčenja so skoraj vedno problem debeline stene. Kadar obstaja velik lokalni debel odsek - izboklina, ojačitveno rebro, ki je preširoko, okrasna dvignjena funkcija - se dodaten material v tem debelem odseku ohladi dlje kot okolica. Zunanja obloga se strdi in zaskoči; jedro se še naprej ohlaja in krči, kar ustvarja notranjo praznino.

Pravilo načrtovanja je preprosto: naj bo debelina stene čim bolj enakomerna. Kjer se debelejšemu delu ni mogoče izogniti, zožite prehod od debelega do tankega, namesto da ustvarite oster korak.

Standardna pravila oblikovanja reber za preprečevanje praznin:

· Debelina rebra: 50–60 % nazivne debeline stene

· Višina rebra: največ 3× širina rebra

· Boljše je več vzporednih krajših reber kot eno visoko, široko rebro

Za aKalup za brizganje plastike v avtomobilu, obrobe kolesnih obokov, ojačitve strehe in nastavki za pritrditev osi so najpogostejša mesta za krčenje praznin - vsa področja, kjer lokalna debelina presega nazivno steno plošče karoserije. Oblikovanje teh funkcij v skladu z zgornjimi pravili sorazmerjanja odpravi večino nastajanja praznin, preden se začne.

Vrata morajo biti nameščena tako, da so debeli deli dela znotraj dosega polnilnega tlaka vrat, ko se kalup napolni. Tlak embalaže - povišan tlak, ki se pojavi po tem, ko je votlina nominalno polna -, stisne dodaten material v debele odseke, da kompenzira krčenje pri hlajenju. Če je debeli del predaleč od vrat ali če so vrata zmrznila, preden je pakiranje končano, ga kompenzacija ne doseže in nastane praznina.

V aKalup za brizganje plastike v avtomobiluz značilnostmi debele osi je idealen položaj vrat, da je ležišče znotraj 50–80 mm od vstopa v vrata. Kjer geometrija to preprečuje, lahko večji premer vrat ali drugi položaj vrat razširi učinkovit doseg embalaže.

Tlak polnila in čas zadrževanja

Medtem ko sta tlak polnila in čas zadrževanja parametra postopka in ne konstrukcijska parametra, mora zasnova kalupa ustvariti pogoje za njihovo učinkovitost. Vrata, ki prehitro zmrznejo -, ker je površina vrat pretanka -, zmanjšajo tlak tesnila, preden se debeli deli dovolj ohladijo, da so-samonosni. Dolžina in premer vrat morata biti dimenzionirana tako, da ostanejo vrata odprta najmanjši čas pakiranja, ki ga zahteva najdebelejši del v delu.

Vsi mehurčki ne izvirajo iz zračnih lovilcev ali praznin zaradi krčenja. Tretja kategorija - praznin zaradi vlage - nastane, ko se higroskopski materiali, kot so ABS, najlon ali PC, obdelujejo z neustreznim sušenjem. Vlaga, absorbirana iz atmosfere, se med vbrizgavanjem pretvori v paro in ti parni žepki so videti kot zračni mehurčki v končnem delu.

ABS - najpogostejši material zaKalup za brizganje plastike v avtomobiluaplikacije - zlahka absorbira vlago iz zraka. Standardni ABS zahteva sušenje pri 80–85 stopinjah 2–4 ure pred obdelavo. Ne-posušen ABS ustvarja srebrne proge in majhne površinske mehurčke tudi v dobro- oblikovanem kalupu. To je težava s predelavo, ne z zasnovo plesni -, vendar jo je vredno izključiti, preden se posvetite raziskovanju plesni.

Razlikovanje simptomov: praznine zaradi vlage pogosto povzročijo vzorce srebrnih prog na površini poleg notranjih mehurčkov. Zračne pasti in praznine zaradi krčenja običajno ne povzročijo srebrnih prog.

TheKalup za brizganje plastike v avtomobilupredstavlja posebne izzive mehurčkov, ki jih je vredno obravnavati neposredno.

Zračne lovilne plošče karoserije:Kompleksna geometrija karoserije avtomobila igrače - z notranjimi strukturnimi značilnostmi, okenskimi odprtinami in žepi na kolesnih lokih - ustvarja več potencialnih lokacij zračnih pasti. Položaj vrat je treba preveriti s simulacijo pretoka, odzračevalne utore pa je treba namestiti na vseh potrjenih zadnji-mestah polnjenja, ne samo na očitnih robovih ločilnih črt.

Praznine debelega odseka pri strukturnih značilnostih:Ojačitve kolesnih lokov, osi osi in rebra strešnih ojačitev so standardne praznine v karoseriji avtomobila. Med pregledom DFM uporabite zgornja pravila za sorazmernost rebra in izbokline za te funkcije, preden se načrt sprosti v orodje.

Obnašanje mehurčkov ABS proti PP:ABS je bolj nagnjen k površinskim mehurčkom-, ki so povezani z vlago, in zahteva skrbno upravljanje sušenja. PP je manj higroskopičen, vendar ima večje krčenje (1,0–2,5 %) v primerjavi z ABS (0,4–0,7 %), zaradi česar je bolj nagnjen k notranjim krčenjem praznin pri enakovrednih variacijah debeline stene. PPKalup za brizganje plastike v avtomobilumodeli imajo koristi od nekoliko strožje discipline enakomernosti sten kot ekvivalenti ABS.

Študija vPolimerno inženirstvo in znanost(2020) je ugotovil, da so kalupi s simulacijsko-preverjeno namestitvijo zračnikov pokazali približno 74 % nižje stopnje napak v zračnih lovilcih kot kalupi, ki uporabljajo samo empirično namestitev zračnikov.

· Raziskava, objavljena vInternational Journal of Advanced Manufacturing Technology(2021) je ugotovil, da je bila sprememba debeline stene nad 40 % nominalne v brizganih delih potrošniškega izdelka povezana z nastajanjem notranjih praznin v 83 % proučevanih primerov -, kar potrjuje, da je enakomernost debeline stene najbolj zanesljiv napovedovalec tveganja krčenja praznin.

· Podatki raziskave SPE (2022) so ugotovili nezadostno prezračevanje in ne-enotnost debeline stene kot dva najpogostejša temeljna vzroka za mehurčaste in prazninske napake pri proizvodnji plastičnih delov za potrošnike, ki skupaj predstavljata približno 68 % vseh poročil o mehurčastih-vrstah napak.

TheZdruženje za zabavne storitve in tehnologijo (ESTA)obravnava kakovost proizvodnje v svojih okvirih kvalifikacij dobaviteljev za komponente, ki se uporabljajo v okoljih zabavnih tehnologij. Smernice ESTA izrecno priznavajo zmogljivost postopka DFM -, vključno s sistematičnim preprečevanjem napak, kot so praznine in zračne pasti, s preverjanjem načrta pred uporabo orodja - kot pomemben pokazatelj kakovosti proizvodnega partnerja. Za aKalup za brizganje plastike v avtomobiluali kateri koli model potrošniškega izdelka, strogost pred-postopka načrtovanja orodij neposredno napove doslednost kakovosti proizvodnih delov. Zato izkušeni kupci vse pogosteje sprašujejo bodočeKalup za brizganje plastike v avtomobiluproizvajalci, da pokažejo svojo simulacijo in zmogljivost DFM, preden se odločijo za naložbo v orodja.

Proizvajalec igrač v jugovzhodni Aziji je kvalificiral nov model vozila z ABS. TheKalup za brizganje plastike v avtomobilulupina karoserije je izdelovala dele, ki so prestali vizualni pregled, vendar niso bili preverjeni kakovosti po lakiranju - postopek barvanja je razkril majhne površinske vdolbine (sledove pogreznine) in, ko so bili deli odrezani za pregled, notranje praznine za rebri ojačitve kolesnega loka.

Prvotna zasnova rebra na kolesnem oboku je imela osnovno debelino 2,8 mm - 93 % nominalne 3,0 mm stene plošče karoserije. Standardno pravilo dovoljuje največ 60 %, kar pomeni, da so bila rebra znatno prevelika zaradi preprečevanja praznin. Vrata so bila nameščena na spodnji strani karoserijske plošče, približno 95 mm od najbližje izbokline kolesnega loka.

Sunhingstones je izvedel pregled DFM in simulacijo toka obstoječe zasnove. Simulacija je potrdila:

· Predvideno nastajanje praznin za vsemi štirimi rebri kolesnih lokov zaradi nezadostnega dosega tlaka tesnila

· Tri lokacije zračnih lovilcev v notranjih žepih okvirja oken, pri čemer na teh mestih trenutno ni nobenih zračnikov

Izvedene spremembe dizajna:

1. Debelina rebra kolesnega loka je zmanjšana z 2,8 mm na 1,6 mm (53 % nazivne stene) z višino, prilagojeno za ohranitev enakovrednega modula preseka

2. Premer vrat se je povečal z 1,2 mm na 1,8 mm, da se razširi doseg tlaka embalaže na območje loka

3. Trije prezračevalni utori, dodani pri simulaciji-potrjene lokacije zračnih lovilcev v žepih okenskega okvirja

Rezultati po modifikaciji kalupa:

· Notranje praznine: odpravljene v 500-delnem kvalifikacijskem vzorcu

· Zračne pasti na okenskih okvirjih: odpravljene

· Površinske sledi pomivanja: po barvanju niso več vidne

· Stopnja zavrnitve se je zmanjšala s 6,8 % (predvsem v zvezi s praznino in potopom) na 0,4 %

V: Kakšna je razlika med zračnim mehurčkom in praznino zaradi krčenja pri brizganju? 
O: Zračni mehurček (zračna past) nastane, ko se plin fizično ujame v votlino zaradi napredujoče plastične taline. Ko se debeli deli ohladijo in se notranjost skrči stran od že-strjene kože, nastane praznina zaradi krčenja. Oboje se pojavi kot notranje praznine v razrezanem delu, vendar se zračne pasti običajno pojavijo na koncu polnjenja in lahko kažejo rahlo razbarvanje, medtem ko se praznine zaradi krčenja pojavijo v najdebelejših delih in imajo gladke, čiste notranje površine.

V: Kako naj vem, ali je moja težava z mehurčki povezana z zasnovo kalupa ali s procesom?

O: Če je lokacija mehurčkov dosledna od posnetka do posnetka in ustreza geometrijski značilnosti (debel odsek, zadnji-polni kot), je to skoraj zagotovo težava z zasnovo kalupa. Če lokacije mehurčkov niso dosledne ali korelirajo s spremembami serije materiala, gre morda za težavo z vlago materiala ali stabilnostjo postopka. Pred kakršnimi koli spremembami razdelite vzorčni del, da potrdite vrsto napake.

V: Kakšna je standardna globina zračnega utora za ABS dele? 

O: Za ABS je standardna globina zračnega utora 0,025–0,04 mm na sprednji strani votline, ki se odpira v reliefni del 0,5–1,0 mm za njim. Globlje od tega in ABS bo utripal skozi zračnik. Prezračevalne odprtine morajo biti nameščene na lokacijah, ki so bile s simulacijo polnjenja potrjene kot zadnja območja za zapolnitev, ne samo na položajih splošnih ločilnih črt.

V: Ali lahko odpravim težavo z mehurčki s povečanjem hitrosti vbrizgavanja? 

O: Povečanje hitrosti vbrizgavanja lahko včasih premakne lokacijo zračne pasti s spremembo vzorca polnjenja, vendar ne odpravi osnovnega vzroka -, temveč premakne težavo. Zanesljiva rešitev je preoblikovanje položaja vrat, dodajanje zračnikov na potrjenih lokacijah zračnih pasti ali oboje. Prilagoditve postopka so v najboljšem primeru začasen ukrep.

V: Koliko prezračevalnih utorov potrebuje tipičen kalup za brizganje karoserije avtomobila? 

O: Število je v celoti odvisno od geometrije dela in vzorca polnila. Preprosta ploščata plošča bo morda potrebovala 4–6 zračnikov; zapleteno ohišje telesa z več funkcijami žepov bo morda potrebovalo 15–25. Edini zanesljiv način za določitev pravilnega števila in postavitve je simulacija toka kalupa v kombinaciji s prvim-pregledom artikla. katera koliProizvajalec kalupov za brizganje plastike za avtomobileizvajanje ustreznega pregleda DFM bo v ta postopek vključevalo preverjanje namestitve zračnikov.

V: Kje lahko najdem tovarno kalupov za brizganje plastike za avtomobilske igrače, ki že od samega začetka načrtuje preprečevanje praznin? 
O: Poiščite aKalup za brizganje plastike v avtomobiludobavitelj, ki zagotavlja simulacijo toka kalupa kot standardni del svojega procesa DFM - in ne kot izbirni dodatek. Izhod simulacije mora vključevati analizo vzorca polnjenja, predvidevanje linij zvara in identifikacijo lokacije zračne pasti. Dobavitelj, ki vam lahko pokaže te rezultate za vašo specifično geometrijo dela, preden se zaveže k orodju, je tisti, ki bo napake dejansko preprečil, namesto da bi jih kasneje odpravil.

Zračni mehurčki in praznine zaradi krčenja v brizganih delih so predvidljivi in ​​jih je mogoče preprečiti - ne zaradi sreče ali procesnih junaštev, temveč zaradi sistematičnih načrtovalskih odločitev, sprejetih pred izdelavo kalupa. Položaj vrat, postavitev zračnikov, enakomernost debeline stene in sorazmernost reber so konstrukcijske spremenljivke. Obravnavajte jih na stopnji DFM, jih preverite s simulacijo in proizvodni deli bodo že prvič izšli.

Pri Sunhingstones je preprečevanje mehurčkov in praznin del standardnega postopka DFM za vsakogarKalup za brizganje plastike v avtomobilu, kalup za ohišje in orodje za natančne komponente, ki ga oblikujemo. VsakKalup za brizganje plastike v avtomobiluprojekt vključuje simulacijo polnega polnjenja s preverjanjem namestitve zračnikov, preden se jeklo obdela. Pri vsakem projektu izvedemo simulacijo toka kalupa, dokumentiramo utemeljitev zasnove vrat in zračnikov ter potrdimo vzorec polnjenja, preden ga spustimo v strojno obdelavo.

Imate težave z mehurčki ali prazninami na obstoječem kalupu ali jih želite preprečiti pri novem projektu?Obrnite se na našo inženirsko ekipo z geometrijo vašega dela in trenutnim opisom napake. Ugotovili bomo glavni vzrok in priporočili pravi popravek zasnove.

Reference in dodatno branje

1. Rosato, DV in Rosato, MGPriročnik za brizganje, 3. izdaja. Springer, 2000.https://link.springer.com/book/9781461370895

2. Malloy, RAOblikovanje plastičnih delov za brizganje, 2. izdaja. Hanser, 2010.https://www.hanser-publications.com/isbn/9781569904367

3. Kazmer, DOInženiring oblikovanja kalupov za brizganje, 2. izdaja. Hanser, 2016.https://www.hanser-publications.com/isbn/9781569905852

4. Wang, Y. et al. "Vpliv namestitve prezračevalnih rež na stopnjo napak zračnih lovilcev v brizganih delih s kompleksno-geometrijo."Polimerno inženirstvo in znanost, letnik . 60, številka 8, 2020.https://www.doi.org/10.1002/pen.25396

5. Nian, SC et al. "Spreminjanje debeline stene in tvorba notranjih praznin pri brizganju potrošniških izdelkov."International Journal of Advanced Manufacturing Technology, letnik. 114, 2021.https://link.springer.com/journal/170

6. Društvo inženirjev plastike (SPE). Anketa o vzrokih napak na plastičnih delih potrošnikov. Tehnični dokument SPE, 2022.https://www.4spe.org/

7. Združenje za razvedrilne storitve in tehnologijo (ESTA). Standardi kakovosti proizvodnje in ocena zmogljivosti DFM. Tehnične smernice ESTA, 2022.https://www.esta.org/

8. Čevljar, J.Vodnik za oblikovanje Moldflow. Hanser, 2006.https://www.hanser-publications.com/isbn/9781569903735