Useita huomioitavia kohtia suunnitellessa muovimuotteja

Suunniteltaessa amuovinen muotti, kun muotin rakenne on määritetty, jokainen muotin osa voidaan suunnitella yksityiskohtaisesti, eli kunkin mallin ja osien koko, onkalon ja ytimen koko jne. Tällä hetkellä tärkeimmät suunnitteluparametrit liittyvät materiaalin kutistuminen on mukana. Siksi onkalon kunkin osan koko voidaan määrittää vain hallitsemalla muovatun muovin kutistumisnopeus. Vaikka valittu muottirakenne olisi oikea, mutta käytetyt parametrit eivät ole oikein, on mahdotonta valmistaa laadukkaita muoviosia.

Muovinen kutistuminen ja siihen vaikuttavat tekijät

Kestomuovien ominaisuudet ovat, että ne laajenevat kuumennettaessa, kutistuvat jäähtyessään ja tietysti kutistuvat tilavuudeltaan paineistettaessa. Ruiskuvaluprosessissa sula muovi ruiskutetaan ensin muottipesään. Täytön jälkeen sula materiaali jäähtyy ja jähmettyy. Kun muoviosa otetaan pois muotista, tapahtuu kutistumista. Tätä kutistumista kutsutaan muovauskutistumiseksi. Sinä aikana, kun muoviosa otetaan pois muotista ja stabiloidaan, kokoon tulee silti pieni muutos. Yksi muutos on jatkaa kutistumista, jota kutsutaan jälkikutistumiseksi.

Toinen muutos on, että jotkut hygroskooppiset muovit turpoavat kosteuden imeytymisen vuoksi. Esimerkiksi kun nailonin 610 vesipitoisuus on 3 prosenttia, mittalisäys on 2 prosenttia; kun lasikuituvahvisteisen nylon 66:n vesipitoisuus on 40 prosenttia, mittalisäys on 0,3 prosenttia. Mutta päärooli on muodostava kutistuminen.

Tällä hetkellä eri muovien kutistumisnopeuden määritysmenetelmä (muovauskutistuminen plus jälkikutistuminen) suosittelee yleisesti DIN16901:n määräyksiä Saksan kansallisessa standardissa. Eli 23 asteen ±0,1 asteen muottipesän koon ja vastaavan muoviosan koon välinen ero mitattuna 23 asteen lämpötilassa ja 50 ± 5 prosentin suhteellisessa kosteudessa asettamisen jälkeen 24 tunnin ajan muodostuksen laskemisen jälkeen.

Kutistumisnopeus S esitetään seuraavalla kaavalla: S={(DM)/D}×100 prosenttia (1)

Niistä: S - kutistuminen; D - muotin koko; M - muoviosan koko.

Jos muotin onkalo lasketaan tunnetun muoviosan koon ja materiaalin kutistumisnopeuden mukaan, se on D=M/(1-S). Muotin suunnittelun laskennan yksinkertaistamiseksi muotin koon laskemiseen käytetään yleensä seuraavaa kaavaa:

D=M plus MS(2)

Jos tarvitaan tarkempi laskelma, käytetään seuraavaa kaavaa: D=M plus MS plus MS2(3)

Kuitenkin kutistumisnopeutta määritettäessä, koska todelliseen kutistumisnopeuteen vaikuttavat monet tekijät, voidaan käyttää vain likimääräistä arvoa, joten kaviteetin koon laskenta kaavan (2) mukaan periaatteessa täyttää vaatimukset. Muotin valmistuksessa ontelo käsitellään alemman poikkeaman mukaan ja ydin ylemmän poikkeaman mukaan, jotta se voidaan tarvittaessa leikata kunnolla.

Pääsyy siihen, miksi kutistumisnopeutta on vaikea määrittää tarkasti, on se, että eri muovien kutistumisnopeus ei ole kiinteä arvo, vaan vaihteluväli. Koska eri tehtaiden saman materiaalin kutistumisnopeudet eivät ole samat, jopa tehtaan saman materiaalin eri erien kutistumisnopeudet ovat erilaisia. Siksi jokainen tehdas voi tarjota käyttäjille vain tehtaan tuottaman muovin kutistumisnopeusalueen. Toiseksi, todelliseen kutistumisnopeuteen muodostusprosessin aikana vaikuttavat myös sellaiset tekijät kuin muoviosan muoto, muotin rakenne ja muovausolosuhteet. Näiden tekijöiden vaikutus kuvataan alla.

Muovinen muoto

Muotoiltujen osien seinämäpaksuudella, yleensä paksun seinän pidemmästä jäähtymisajasta johtuen, kutistumisnopeus on myös suurempi, kuten kuvassa 1. Yleisillä muoviosilla, kun mitan L ero sulavirta ja sulavirtaussuuntaan nähden kohtisuorassa mitattuna W on suuri, myös kutistumisnopeuden ero on suuri. Sulavirtausetäisyyden kannalta painehäviö portista kaukana olevassa osassa on suuri, joten kutistumisnopeus on myös tässä suurempi kuin portin lähellä. Koska ripojen, reikien, ulkonemien ja kaiverrusten muodoilla on kutistumiskestävyys, näiden osien kutistumisnopeus on pieni.

Muotin rakenne

Portin muoto vaikuttaa myös kutistumiseen. Pientä porttia käytettäessä muoviosan kutistumisnopeus kasvaa, koska portti jähmettyy ennen pitopaineen loppua. Ruiskumuotin jäähdytyspiirin rakenne on myös avain muotin suunnittelussa. Jos jäähdytyspiiriä ei ole suunniteltu oikein, kutistumisero syntyy muoviosien epätasaisen lämpötilan vuoksi ja seurauksena on, että muoviosat ovat toleranssin ulkopuolella tai vääntyneet. Ohutseinäisessä osassa muotin lämpötilajakauman vaikutus kutistumisnopeuteen on selvempi.

Muodostusolosuhteet

Tynnyrin lämpötila: Kun tynnyrin lämpötila (muovilämpötila) on korkea, paineen siirto on parempi ja kutistumisvoima pienenee. Pientä porttia käytettäessä kutistumisnopeus on kuitenkin edelleen suuri johtuen portin varhaisesta kovettumisesta. Paksuseinäisten muoviosien kutistuminen on silti suuri, vaikka tynnyrin lämpötila olisi korkea.

Syöttö: Muovausolosuhteissa syöttö on minimoitu muoviosan mittojen pitämiseksi vakaina. Riittämätön syöttö ei kuitenkaan pysty ylläpitämään painetta ja lisää myös kutistumisnopeutta.

Ruiskutuspaine: Ruiskutuspaine on tekijä, jolla on suuri vaikutus kutistumisnopeuteen, erityisesti pitopaineeseen täytön jälkeen. Yleensä kun paine on korkea, kutistumisnopeus on pieni materiaalin suuren tiheyden vuoksi.

Ruiskutusnopeus: Ruiskutusnopeudella on vähemmän vaikutusta kutistumiseen. Kuitenkin ohutseinäisillä muoviosilla tai erittäin pienillä porteilla sekä lujitettuja materiaaleja käytettäessä kutistumisnopeus on pieni, kun ruiskutusnopeutta nostetaan.

Muotin lämpötila: Yleensä kutistumisnopeus on suurempi, kun muotin lämpötila on korkeampi. Mutta ohutseinäisille muoviosille, kun muotin lämpötila on korkea, sulatteen virtausvastus on pieni ja kutistumisnopeus on pieni.

Muovausjakso: Muovausjakso ei liity suoraan kutistumisnopeuteen. On kuitenkin huomioitava, että kun muodostussykliä kiihdytetään, myös muotin lämpötilan, sulamislämpötilan jne. täytyy muuttua, mikä vaikuttaa myös kutistumisen muutokseen. Materiaalikokeessa se tulee muotoilla vaaditun tehon määräämän muovausjakson mukaisesti ja muoviosien mitat on tarkastettava.

Esimerkki muovin kutistumiskokeesta, jossa käytetään tätä muottia, on seuraava. Ruiskutuskone: Puristusvoima 70t Ruuvin halkaisija Φ35mm Ruuvin nopeus 80rpm Muottiolosuhteet: Suurin ruiskutuspaine 178MPa Tynnyrin lämpötila 230(225-230-220-210) astetta 240({ {7}}) aste 250(245-250 -240-230) aste 260(225-260-250-240) astetta Ruiskutusnopeus 1425px3/s Ruiskutusaika 0.44-0.52s Paineenpitoaika 6.0s Jäähdytysaika 15.0s

Die Mitat ja valmistustoleranssit

D=M(1 plus S)-kaavalla laskettujen perusmittojen lisäksi muotin ontelon ja ytimen työstömitoissa on myös koneistustoleranssiongelma. Sopimuksen mukaan muotin työstötoleranssi on 1/3 muoviosan toleranssista. Muovisen kutistumisen vaihteluvälin ja stabiilisuuden eroista johtuen on kuitenkin ensin järkeistettävä eri muovien muodostamien muoviosien mittatoleranssi. Toisin sanoen muovivalettujen osien mittatoleranssin tulisi olla suurempi suuremman kutistumisnopeusalueen tai huonomman kutistumisnopeuden stabiilisuuden vuoksi. Muuten voi tulla suuri määrä toleranssin ulkopuolella olevia romuja.

Tätä tarkoitusta varten maat ovat erityisesti laatineet kansalliset standardit tai teollisuusstandardit muoviosien mittatoleransseille. Kiina on myös laatinut ministeritason ammatilliset standardit. Mutta useimmilla niistä ei ole vastaavaa muotin ontelon mittatoleranssia. Saksan kansallisessa standardissa DIN16901-standardi muoviosien mittatoleranssille ja DIN16749-standardi vastaavalle muotin ontelon mittatoleranssille on erityisesti muotoiltu. Tällä standardilla on suuri vaikutus maailmassa, joten sitä voidaan käyttää referenssinä muovimuottiteollisuudelle.

Tietoja muoviosien mittatoleranssista ja sallitusta poikkeamasta

Jotta voidaan kohtuudella määrittää erilaisten kutistuvuusominaisuuksien omaavien materiaalien muodostamien muoviosien mittatoleranssi, otetaan standardissa käyttöön kutistumiseron △VS käsite. △VS=VSR_VST(4)

Kaavassa: VS-muovauskutistuminen VSR-muovauskutistuminen sulavirtauksen suunnassa VST-muovauskutistuminen kohtisuorassa sulan virtaukseen nähden.

Erilaisten muovien kutistumisominaisuudet on jaettu 4 ryhmään muovien ΔVS-arvon mukaan. Ryhmä, jolla on pienin △VS-arvo, on korkean tarkkuuden ryhmä ja niin edelleen, ryhmä, jolla on suurin △VS-arvo, on matalan tarkkuuden ryhmä. Tarkkuustekniikka, 110, 120, 130, 140, 150 ja 160 toleranssiryhmät valmistetaan perusmittojen mukaan. Vaatimuksena on, että muoviosien, joilla on vakaimmat kutistumisominaisuudet, mittatoleranssit voidaan valita ryhmistä 110, 120 ja 130. Käytä 120, 130 ja 140 mittatoleransseja muovimuovattujen osien, joilla on kohtalaisen vakaat kutistumisominaisuudet.

Jos tämän tyyppisten muovia muodostavien muoviosien mittatoleranssiksi valitaan 110 ryhmää, voidaan tuottaa suuri määrä toleranssin ulkopuolella olevia muoviosia.

Huonosti kutistuvien muoviosien mittatoleranssit valitaan ryhmistä 130, 140 ja 150. Huonoimpien kutistuvuusominaisuuksien omaavien muoviosien mittatoleranssit valitaan ryhmistä 140, 150 ja 160. Huomioi myös seuraavat seikat. kun käytät tätä toleranssitaulukkoa. Taulukon yleisiä toleransseja käytetään mittatoleransseille, jotka eivät määrittele toleransseja. Toleranssit, jotka merkitsevät poikkeamat suoraan, ovat toleranssialueita, joita käytetään muoviosien mittojen merkitsemiseen.

Suunnittelija voi määrittää ylemmän ja alemman poikkeaman. Jos toleranssialue on esimerkiksi {{0}},8 mm, voidaan valita seuraavat erilaiset ylä- ja alapoikkeamat. 0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5 jne. Niitä on kaksi toleranssiarvot, A ja B, kussakin toleranssiryhmässä. Niistä A on muottiosien yhdistelmästä muodostuva koko, mikä lisää muottiosien tarttumattomuudesta aiheutuvaa virhettä. Tämä lisäys on 0,2 mm. jossa B on muotin suoraan määrittämä mitta. Tarkkuustekniikka on joukko toleranssiarvoja, jotka on määritetty erityisesti muoviosille, joilla on korkeat tarkkuusvaatimukset. Ennen kuin käytät muoviosien toleransseja, sinun on ensin tiedettävä, mitkä toleranssiryhmät sopivat käytettyyn muoviin.

Muottien valmistustoleranssit

Saksan kansallinen standardi on muotoillut muoviosien toleranssin vastaavan muotinvalmistustoleranssin standardin DIN16749. Tässä taulukossa on 4 toleranssia. Muoviosien materiaalista riippumatta muottien valmistustoleranssit, jotka eivät ilmoita mittatoleransseja, käyttävät sarjanumeron 1 toleranssia. Ominaistoleranssiarvo määräytyy peruskokoalueen mukaan. Riippumatta materiaalista, muoviosan keskitarkkuuskoon muotinvalmistustoleranssi on sarjanumeron 2 toleranssi. Riippumatta materiaalista, muoviosan suuremman tarkkuuden muotinvalmistustoleranssi on sarjanumeron 3 toleranssi. Tarkkuustekniikan vastaava muotinvalmistustoleranssi on sarjanumeron 4 toleranssi.

Eri materiaalien muoviosien kohtuulliset toleranssit ja vastaavat muotinvalmistustoleranssit voidaan määrittää järkevästi, mikä paitsi tuo mukavuutta muottien valmistukseen, myös vähentää hukkaa ja parantaa taloudellista tehokkuutta.