Beim Entwerfen eines Teils für Spritzgießenist es wichtig, die Schwindungs- und Kontraktionsrate des Materials und die damit verbundene Geometrie des Bauteils zu berücksichtigen. Die plastische Schrumpfung ist die Dimensionsänderung, die in einem Formteil auftritt, wenn es nach dem Einspritzen abkühlt. Der größte Teil der Teileschrumpfung tritt während der Abkühlphase noch im Formwerkzeug auf, aber eine geringe Schrumpfung tritt nach dem Auswerfen auf, wenn das Teil weiter abkühlt (insbesondere bei Delrin oder POM).

Beim Ausstoßen ist der Großteil der überschüssigen Wärme bereits abgeführt worden und der Großteil der Schrumpfung ist aufgetreten. Das Teil kann für mehrere Stunden oder sogar Tage weiter sehr leicht schrumpfen, bis sich Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt stabilisieren und mit denen der Umgebung übereinstimmen. Daher sollte die Maßkontrolle mindestens einen Tag nach dem Auswerfen des Teils warten, um Konsistenz und eine geeignete Teilestabilisierung aufrechtzuerhalten.

Die Schrumpfungseinheiten von Kunststoffspritzgussteilen werden in Tausendstel Zoll pro linearem Zoll (0.00X /in/in) ausgedrückt. Typische Schrumpfraten variieren zwischen 0.001/Zoll/Zoll und 020/Zoll/Zoll – je nach Material, Wandstärke, Abkühlgeschwindigkeit und anderen Variablen – wobei der Durchschnitt bei etwa 0.006/Zoll/Zoll liegt.

Kompensation im Modell vs. in der Form

Bei der Berechnung der Schwindung skaliert der Werkzeugingenieur einfach das Formwerkzeug um das 1.00-fache. In der Vor-CAD-Zeit kompensierte der Ingenieur die Schrumpfung, indem er das Teil vergrößerte, indem er einfach jede Zahl auf der Zeichnung mit dem 1.00-fachen multiplizierte. Bei ICOMold findet die Schwindungskompensation in der Phase des Formenbaus statt, sodass die stabilisierten Teileabmessungen mit den CAD-Modellspezifikationen und Teiledrucken übereinstimmen sollten. Mit anderen Worten, wir kompensieren die Schwindung, sodass die Teilespezifikationen dem Modell entsprechen.

Kunststoff-Spritzguss Die Schrumpfung variiert auch mit der Wandstärke. Der Materiallieferant stellt normalerweise ein Materialdatenblatt zur Verfügung, das einen Schrumpfbereich für das Material angibt. zB 0.005-0.007/Zoll/Zoll für eine Wandstärke von 0.100 Zoll. Wenn die Wand während der Validierung und Inspektion wiederum 0.100 Zoll dick war, würden die Teile entlang dieser Wände eine durchschnittliche Schrumpfung von 0.006 Zoll aufweisen. Bei der Entwicklung von Teilen mit engen Toleranzen ist es absolut entscheidend, die Schrumpfrate in der Werkzeugkonstruktionsphase zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die endgültigen Teile den Modellspezifikationen entsprechen.

Feinabstimmung der Schrumpfungskompensation

Der Former kann die Schrumpfung der Teile feinabstimmen, indem er die Dichte des Materials, dh wie hart er es auspackt, und die Länge der Kühlperiode in der Form anpasst. Wenn das Teil groß ist, Toleranzen kritisch sind oder ein neues oder exotisches Material verwendet wird, empfehlen wir immer, vor Beginn der Produktion Testaufnahmen zu machen.

Viele Spritzgießer haben ein riesiges Regal mit veralteten Werkzeugen. Eine großartige Lösung wäre, sich an die Formerei zu wenden und eine zu finden, die ein Teil in Größe, Form und Wandstärke Ihrem Teil etwas ähnlich macht. Gegen eine geringe Gebühr schießt der Former Ihr gewünschtes Harz in die Form und berechnet dann anhand der Teile eine genaue Schrumpfung für Ihr Material in einem ähnlichen Profil wie Ihr Produkt. Diese Lösung ist äußerst vorteilhaft und es lohnt sich auf jeden Fall, die zusätzliche Zeit und Investition in ihre Durchführung zu investieren, da die Kosten um Größenordnungen geringer sind als die Nachbearbeitung oder Verschrottung eines Werkzeugs aufgrund von Teilen, die außerhalb der Toleranz liegen.

Asymmetrische Schrumpfung

Aufgrund der komplexen chemischen Zusammensetzung von Polymeren verhalten sich verschiedene Kunststoffmaterialien unterschiedlich. Es ist daher wichtig, das Datenblatt eines Materials vor der Werkzeugentwicklung zu überprüfen. Eine weitere Ebene der Komplexität wird für Materialien mit asymmetrischen Schrumpfungseigenschaften hinzugefügt. Dies sind Kunststoffe, die in eine Richtung unterschiedlich schrumpfen als in die andere.

Beispielsweise schrumpfen Polymere, die mit langen Glasfasern gefüllt sind, stärker in Querrichtung (Querrichtung) als in Längsrichtung (Fließrichtung). Dies stellt den Formkonstrukteur vor ein interessantes Dilemma. In der Dokumentation des Materiallieferanten wird angegeben, dass in der X-Achse eine andere Schrumpfungsrate als in der Y-Achse vorliegt. Bei langen geraden Teilen wie Eis am Stiel oder Linealen ist dies kein so großes Problem, kann aber bei Teilen mit komplexen Geometrien eine Herausforderung darstellen.

Wenn das Teil komplex ist, z. B. mit Löchern und Fließfronten, die sich in unterschiedlichen Winkeln treffen und an verschiedenen Stellen im Teil in unterschiedliche Richtungen verlaufen, ist es unmöglich, genau zu berechnen und zu modellieren. Der Zeit- und Kostenaufwand für die Modellierung des Ergebnisses wäre eine teure und unnötige Studie, selbst wenn sie mit einem gewünschten Grad an Vertrauen/Zuverlässigkeit durchgeführt werden könnte.

Die Komplexität reicht zum Beispiel bis hin zu einfachen Geometrien wie runden Löchern. Sie würden im Werkzeug aufgrund des geschmolzenen Kunststoffflusses und der anschließenden Schrumpfung relativ zur Richtung der Fasern im Material elliptisch werden. Standardkomponenten wie Kernstifte konnten nicht verwendet werden.

Eine Näherung der Formschwindung wird auf das gesamte Teil angewendet, indem die Schwindung zwischen Längs- und Querschwindung gemittelt wird. Dies ermöglicht eine gute Annäherung in der ersten Runde und erfordert aufgrund der möglichen Variabilität der Ergebnisse, dass alle Parteien dem Ansatz zustimmen. Dann werden kritische Merkmale nach den ersten Aufnahmen geändert oder hinzugefügt, basierend auf einer Analyse des Materialflusses und der Schwindung.

Die Quintessenz ist, versuchen Sie asymmetrische Schrumpfungsharze zu vermeiden, wenn enge Toleranzen sehr kritisch sind.

Ursachen von Schrumpfspuren beim Kunststoffspritzguss

Es kann einen oder mehrere Gründe für die Bildung von Schrumpfstellen während des Kunststoffspritzgießens geben, einschließlich Verarbeitungsverfahren, Komponentengeometrie, Materialauswahl und Kunststoffformdesign. Die Geometrie und Materialauswahl werden oft vom Rohmateriallieferanten bestimmt und sind nicht einfach zu ändern. Es gibt jedoch viele Faktoren bei der Formkonstruktion seitens des Formherstellers, die die Schrumpfung bei der Kunststoffspritzgussverarbeitung beeinflussen können. Anschnitttyp und Angussgröße des Kühlkanaldesigns können eine Vielzahl von Effekten hervorrufen. Beispielsweise kühlt ein kleiner Anguss, wie ein Rohranschnitt, viel schneller ab als ein sich verjüngender Anguss. Vorzeitiges Abkühlen am Anschnitt verkürzt die Füllzeit in der Kavität und erhöht die Wahrscheinlichkeit von Einfallstellen. Für Formarbeiter ist die Anpassung der Verarbeitungsbedingungen eine Möglichkeit, das Schrumpfungsproblem bei der Kunststoffverarbeitung zu lösen. Fülldruck und -zeit beeinflussen die Schrumpfung erheblich. Nachdem die Teile gefüllt sind, füllt das überschüssige Material weiterhin die Kavität, um die Materialschrumpfung auszugleichen. Ist die Füllphase zu kurz, wird die Kontraktion intensiviert und es entstehen mehr oder größere Kontraktionsmarken.

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