6 распространенных вопросов о толщине стенки литья под давлением

Толщина стенки относится к толщине материала стенки конструкции литьевой детали с полостями или оболочечной структурой. Это один из ключевых параметров в структурном проектировании пластиковых изделий.

По статистике около 40% дефектов напрямую связаны с неправильным расчетом толщины стенки. процесс литья под давлениемНаучно обоснованная толщина стенки обеспечивает плавное заполнение расплавом полости формы и равномерное охлаждение изделия, что снижает расход материала и затраты на обслуживание формы.

В этой статье будут даны 6 распространенных вопросов и ответов о расчете толщины стенок при литье под давлением.

1. Почему важна толщина стенки?

Расчет толщины стенки является одним из ключевых факторов, определяющих качество продукции, эффективность производства и контроль затрат. Давайте рассмотрим это с четырех сторон ниже.:

Во-первых, что касается качества формовки, толщина стенок напрямую влияет на течение расплава и охлаждение. Слишком тонкие стенки увеличивают сопротивление потоку, вызывая преждевременное охлаждение и затвердевание до полного заполнения полости, что приводит к дефектам из-за недолива. И наоборот, слишком толстые стенки могут привести к неравномерной скорости охлаждения, вызывая видимые утяжины и внутренние пустоты, серьезно влияя на внешний вид и механические свойства продукта.

Во-вторых, что касается стоимости производства, толщина стенки напрямую влияет на расход материала и эффективность производства. Данные по отрасли показывают, что каждое увеличение толщины стенки на 0.1 мм увеличивает удельные затраты на материал на 3-5%. Что еще важнее, время охлаждения увеличивается пропорционально квадрату толщины стенки (например, стенки толщиной 3 мм требуют на 125% более длительного охлаждения, чем стенки толщиной 2 мм), что увеличивает время цикла, снижает коэффициент использования оборудования.

В-третьих, что касается прочности конструкции, недостаточная толщина приводит к выходу изделия из строя из-за трещин в процессе эксплуатации, в то время как чрезмерная толщина не только приводит к бесполезному расходу материала, но и может вызвать риск образования трещин в зонах концентрации напряжений (например, в углах).

Наконец, толщина стенки напрямую влияет на сложность формы и стоимость производства. Слишком тонкие стенки усложняют изготовление формы. В то время как неправильное распределение толщины часто требует более сложных литниковых систем, охлаждающих каналов и конструкций вентиляции, все это увеличит производственные затраты и сложность обслуживания пресс-формы.

2. Какова рекомендуемая толщина стенок для пластиковых деталей?

Из-за различий в текучести, коэффициент усадки, и механические свойства среди различных пластиков, толщина их стенок также различны. Здесь мы приводим рекомендуемые значения для распространенных пластиков (см. таблицу ниже).

Совет: для тонкостенных деталей (<1 мм) требуются материалы с высокой текучестью (например, ПП, ПК) и машины для литья под высоким давлением.

Эти значения могут служить справочной информацией для предварительного проектирования. Однако следует отметить, что окончательная толщина стенки должна быть подтверждена с помощью анализа потока пресс-формы, принимая во внимание такие факторы, как структура продукта, функциональные требования и производственные процессы.

3. Должна ли толщина стенок быть абсолютно одинаковой?

Толщина стенки не обязательно должна быть одинаковой, но должна соответствовать принципам перехода.

Хотя допускается изменение толщины, яРекомендуется использовать режим постепенного изменения, позволяющий постепенно переходить от толстостенной области к тонкостенной.. Резкие изменения толщины могут вызвать концентрацию напряжений, что приводит к короблению или появлению утяжин. На практике некоторые ключевые области (например, углы корпусов телефонов, несущие нагрузку соединения) требуют дополнительной толщины, но следует использовать ребра жесткости для обеспечения дополнительной поддержки, а не полагаться исключительно на более толстые стенки для прочности.

Изменение толщины стенки между соседними областями должно быть ограничено ±20% при проектировании, а переходные области должны использовать скругленные скругления или фаски для обеспечения плавных соединений. Особое внимание следует уделять соединениям ребра-основания, чтобы избежать чрезмерного наложения толщины. Согласно отраслевому опыту, толщина ребра обычно контролируется на уровне 50%-70% от основной толщины стенки, что обеспечивает структурную целостность и предотвращает дефекты формования, вызванные неравномерной толщиной стенки. Разумно контролируя изменение толщины стенки и оптимизируя переходную конструкцию, можно обеспечить качество формования и структурную надежность изделия, одновременно отвечая функциональным требованиям.

4. Влияет ли изменение толщины стенок на срок службы формы?

Да. Когда в изделии есть очевидная неравномерная толщина стенок, это приведет к тому, что некоторые области формы будут оставаться при высокой температуре. Эта неравномерная тепловая нагрузка ускоряет термическую усталость стали формы, делая поверхность склонной к трещинам и другим повреждениям. Во-вторых, более медленные скорости охлаждения в толстостенных секциях часто приводят к появлению утяжин, что вынуждает рабочих часто переделывать и полировать детали, что увеличивает затраты на рабочую силу и сокращает срок службы пресс-формы из-за повторных модификаций. 

Что еще серьезнее, неравномерная усадка, вызванная разницей в толщине стенок, может привести к снижению точности выравнивания формы, что приведет к проблемам с качеством, таким как заусенцы или отклонения размеров. Для продления срока службы пресс-формы рекомендуется максимально унифицировать стандарт толщины стенок на этапе проектирования продукта. Если из-за функциональных требований необходимо использовать разные толщины стенок, следует оптимизировать схему системы охлаждения с помощью анализа потока пресс-формы как можно раньше, чтобы поддерживать сбалансированную температуру во всех областях пресс-формы.

5. Как быстро определить, подходит ли толщина стенки?

В процессе проектирования деталей для литья под давлением анализ толщины стенок является критическим шагом, требующим повторной проверки и оптимизации. Проектировщики могут эффективно выполнить эту оценку с помощью профессионального программного обеспечения для 3D-моделирования, такого как SolidWorks.

Функция анализа толщины стенок программного обеспечения может автоматически сканировать всю 3D-модель и визуально отображать распределение толщины с помощью цветовой карты. Это позволяет проектировщикам быстро определять потенциальные слабые места конструкции или зоны накопления материала.

Если в результате анализа выявляются множественные области с несоответствующей толщиной стенок, это обычно указывает на необходимость пересмотра общей схемы проектирования. Важно отметить, что для получения наиболее точных результатов оценки анализ следует сочетать со свойствами материала и фактическими параметрами процесса литья под давлением.

6. Как уменьшить толщину стенки, сохранив прочность?

Чтобы добиться уменьшения толщины стенок без ущерба для структурной целостности литьевых деталей, инженерам следует уделять внимание четырем аспектам: структурному проектированию, выбору материалов, процессам формования и проверке моделирования.

Структурный дизайн: Добавление усиливающих ребер в критических точках напряжения может сэкономить материалы и повысить общую жесткость. А скругления можно использовать на переходах толщины, чтобы избежать концентрации напряжения.

Выбор материала: Выбор армированных материалов, например, путем добавления волокон, может значительно повысить прочность материала и уменьшить толщину стенок.

Процесс формования: Технология микроячеистого вспенивания позволяет снизить вес, сохраняя при этом более 90% первоначальной прочности за счет формирования закрытой пузырьковой структуры внутри материала. Для толстостенных областей технология литья под давлением с использованием газа может сформировать полую структуру внутри и достичь более тонкой толщины стенки.

Проверка симуляции: Проект должен быть проверен с помощью программного обеспечения для моделирования CAE. Убедитесь, что продукт по-прежнему может соответствовать требованиям прочности после уменьшения толщины стенки, предотвращая при этом дефекты, такие как недостаточные выстрелы и коробление.

Наконец, пожалуйста, не стесняйтесь Свяжитесь с нами RJCMOLD, завод с более чем 20-летним опытом литья под давлением. Мы можем помочь проанализировать толщину стенок и предоставить предложения по улучшению.