Beim Entwerfen einer Kunststoffform können nach der Festlegung der Formstruktur die verschiedenen Teile der Form im Detail entworfen werden, d. h. die Größe jeder Schablone und jedes Teils, die Größe des Hohlraums und des Kerns usw. werden bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt werden die wichtigsten Designparameter wie die Schrumpfrate des Materials berücksichtigt. Daher kann nur durch gezielte Beherrschung der Schrumpfungsrate des geformten Kunststoffs die Größe jedes Teils der Kavität bestimmt werden. Selbst wenn die gewählte Formstruktur korrekt ist, ist es unmöglich, Kunststoffteile in qualifizierter Qualität herzustellen, wenn die verwendeten Parameter nicht geeignet sind.
Kunststoffschrumpfungsrate und ihre Einflussfaktoren
Die Eigenschaften von Thermoplasten bestehen darin, dass sie sich beim Erhitzen ausdehnen und beim Abkühlen schrumpfen. Natürlich schrumpft auch das Volumen nach der Druckbeaufschlagung. Beim Spritzgussverfahren wird der geschmolzene Kunststoff zunächst in den Formhohlraum eingespritzt. Nach Abschluss des Füllvorgangs kühlt das geschmolzene Material ab und verfestigt sich. Wenn das Kunststoffteil aus der Form genommen wird, schrumpft es. Diese Schrumpfung wird Formschrumpfung genannt. Im Zeitraum von der Entnahme des Kunststoffteils aus der Form bis zur Stabilisierung wird sich die Größe noch geringfügig verändern. Eine Veränderung ist die anhaltende Schrumpfung, die als Post--Schrumpfung bezeichnet wird. Eine weitere Änderung besteht darin, dass sich einige hygroskopische Kunststoffe durch Feuchtigkeitsaufnahme ausdehnen. Wenn beispielsweise der Feuchtigkeitsgehalt von Nylon 610 3 % beträgt, beträgt die Größenzunahme 2 %; Wenn der Feuchtigkeitsgehalt von glasfaserverstärktem Nylon 66 40 % beträgt, beträgt die Größenzunahme 0,3 %. Der Hauptfaktor ist jedoch die Formschrumpfung. Die Methode zur Bestimmung der Schrumpfrate verschiedener Kunststoffe (Formschrumpfung + Nachschrumpfung) empfiehlt derzeit im Allgemeinen die Bestimmungen der DIN16901 in der deutschen nationalen Norm. Das heißt, sie wird anhand der Differenz zwischen der Größe des Formhohlraums bei 23 Grad ±0,1 Grad und der entsprechenden Größe des Kunststoffteils, gemessen bei 23 Grad und 50 ± 5 % relativer Luftfeuchtigkeit, nach 24-stündigem Formen berechnet.
Die Schrumpfrate S wird durch die folgende Formel ausgedrückt: S={(D-M)/D}×100 %(1)
Wobei: S-Schrumpfungsrate; D-Formgröße; M-Kunststoffteilgröße.
Wenn der Formhohlraum auf der Grundlage der bekannten Größe des Kunststoffteils und der Materialschrumpfungsrate berechnet wird, dann gilt D=M/(1-S). Um die Berechnung im Formenbau zu vereinfachen, wird im Allgemeinen die folgende Formel zur Berechnung der Formgröße verwendet:
D=M+MS(2)
Wenn eine genauere Berechnung erforderlich ist, wird die folgende Formel verwendet: D=M+MS+MS2(3)
Bei der Bestimmung der Schrumpfrate kann jedoch nur ein Näherungswert verwendet werden, da die tatsächliche Schrumpfrate von vielen Faktoren beeinflusst wird. Daher kann die Verwendung der Formel (2) zur Berechnung der Hohlraumgröße grundsätzlich den Anforderungen gerecht werden. Bei der Herstellung der Form wird die Kavität entsprechend der unteren Abweichung und der Kern entsprechend der oberen Abweichung bearbeitet, sodass bei Bedarf ein entsprechender Beschnitt vorgenommen werden kann.
Der Hauptgrund, warum es schwierig ist, die Schrumpfrate genau zu bestimmen, liegt darin, dass die Schrumpfrate verschiedener Kunststoffe kein fester Wert, sondern ein Bereich ist. Da die Schrumpfungsrate desselben Materials, das in verschiedenen Fabriken hergestellt wird, unterschiedlich ist, ist auch die Schrumpfungsrate desselben Materials, das in verschiedenen Chargen derselben Fabrik hergestellt wird, unterschiedlich. Mold Master WeChat: mojuren Daher kann jede Fabrik den Benutzern nur den Schrumpfungsratenbereich der von der Fabrik hergestellten Kunststoffe mitteilen. Zweitens wird die tatsächliche Schrumpfrate während des Umformprozesses auch von Faktoren wie der Form des Kunststoffteils, der Formstruktur und den Umformbedingungen beeinflusst. Im Folgenden finden Sie eine Einführung in den Einfluss dieser Faktoren.
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Form des Kunststoffteils
Bei der Wandstärke des geformten Teils ist die Schrumpfrate im Allgemeinen größer, da die Abkühlzeit der dicken Wand länger ist, wie in Abbildung 1 dargestellt. Wenn bei allgemeinen Kunststoffteilen der Unterschied zwischen der L-Abmessung in Schmelzflussrichtung und der W-Abmessung senkrecht zur Schmelzflussrichtung groß ist, ist auch der Schrumpfratenunterschied groß. Aus Sicht der Schmelzflussentfernung ist der Druckverlust des Teils, der weit vom Anguss entfernt ist, groß, sodass die Schrumpfungsrate dort auch größer ist als die des Teils in der Nähe des Angusses. Da Formen wie Rippen, Löcher, Vorsprünge und Schnitzereien schrumpfungsbeständig sind, ist die Schrumpfungsrate dieser Teile gering.
Formstruktur
Auch die Angussform beeinflusst die Schrumpfrate. Wenn ein kleiner Anguss verwendet wird, erhöht sich die Schrumpfungsrate des Kunststoffteils, da der Anschnitt vor dem Ende des Druckhaltens erstarrt. Auch der Aufbau des Kühlkreislaufs im Spritzgusswerkzeug ist von zentraler Bedeutung für die Werkzeugkonstruktion. Wenn der Kühlkreislauf nicht richtig ausgelegt ist, kommt es aufgrund der ungleichmäßigen Temperatur des Kunststoffteils zu Schrumpfungsunterschieden, was dazu führt, dass die Größe des Kunststoffteils außerhalb der Toleranz liegt oder sich verformt. Bei dünnwandigen Teilen ist der Einfluss der Formtemperaturverteilung auf die Schrumpfung deutlicher.
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Formbedingungen
Zylindertemperatur: Bei hoher Zylindertemperatur (Kunststofftemperatur) ist die Druckübertragung besser und die Schrumpfkraft verringert. Wenn jedoch ein kleiner Anguss verwendet wird, ist die Schrumpfung immer noch groß, da der Anguss früh erstarrt. Bei dickwandigen Kunststoffteilen ist die Schrumpfung selbst bei hoher Zylindertemperatur immer noch groß.
Vorschub: Versuchen Sie unter den Formbedingungen, den Vorschub zu reduzieren, um die Größe des Kunststoffteils stabil zu halten. Bei unzureichender Zufuhr kann der Druck jedoch nicht aufrechterhalten werden, wodurch sich auch die Schrumpfung erhöht.
Einspritzdruck: Der Einspritzdruck ist ein Faktor, der einen größeren Einfluss auf die Schrumpfung hat, insbesondere der Nachdruck nach dem Füllen. Im Allgemeinen ist die Schrumpfung bei hohem Druck aufgrund der hohen Dichte des Materials gering.
Einspritzgeschwindigkeit: Die Einspritzgeschwindigkeit hat kaum Einfluss auf die Schrumpfung. Bei dünnwandigen Kunststoffteilen oder sehr kleinen Anschnitten und bei Verwendung von verstärkten Materialien ist die Schrumpfung jedoch gering, wenn die Einspritzgeschwindigkeit erhöht wird.
Formtemperatur: Im Allgemeinen ist die Schrumpfung größer, wenn die Formtemperatur höher ist. Bei dünnwandigen Kunststoffteilen gilt jedoch: Je höher die Formtemperatur, desto geringer ist der Fließwiderstand der Schmelze und desto geringer ist die Schrumpfungsrate.
Formzyklus: Es gibt keinen direkten Zusammenhang zwischen dem Formzyklus und der Schrumpfrate. Es ist jedoch zu beachten, dass sich bei Beschleunigung des Formzyklus zwangsläufig die Formtemperatur, die Schmelzetemperatur usw. ändern, was sich auch auf die Änderung der Schrumpfrate auswirkt. Beim Testen von Materialien sollte das Formen gemäß dem Formzyklus durchgeführt werden, der durch die erforderliche Leistung bestimmt wird, und die Größe der Kunststoffteile sollte überprüft werden. Das Folgende ist ein Beispiel für die Verwendung dieser Form zum Testen der Kunststoffschrumpfrate. Einspritzmaschine: Schließkraft 70 t Schneckendurchmesser Φ35 mm Schneckengeschwindigkeit 80 U/min Formbedingungen: maximaler Einspritzdruck 178 MPa Zylindertemperatur 230 (225-230-220-210) Grad 240 (235-240-230-220) Grad 250 (245-250-240-230) Grad 260 (225-260-250-240) Grad Einspritzgeschwindigkeit 57 cm3/s Einspritzzeit 0,44-0,52 s Haltezeit 6,0 s Abkühlzeit 15,0 s
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Formgröße und Fertigungstoleranz
Zusätzlich zur Berechnung der Grundgröße durch die Formel D=M(1+S) weist die Verarbeitungsgröße des Formhohlraums und des Kerns auch ein Verarbeitungstoleranzproblem auf. Konventionsgemäß beträgt die Verarbeitungstoleranz der Form 1/3 der Toleranz des Kunststoffteils. Aufgrund der Unterschiede im Schrumpfbereich und in der Stabilität von Kunststoffen muss jedoch zunächst die Maßtoleranz von Kunststoffteilen aus unterschiedlichen Kunststoffen rational ermittelt werden. Das heißt, die Maßtoleranz von Kunststoffteilen, die aus Kunststoffen mit einem größeren Schrumpfbereich oder einer schlechten Schrumpfstabilität bestehen, sollte größer sein. Andernfalls kann es zu einer Vielzahl von Abfallprodukten mit übergroßen Abmessungen kommen. Aus diesem Grund haben Länder speziell formulierte nationale Standards oder Industriestandards für die Maßtoleranz von Kunststoffteilen. China hat auch ministerielle Berufsstandards formuliert. Die meisten von ihnen verfügen jedoch nicht über entsprechende Maßtoleranzen für Formhohlräume. Die deutsche nationale Norm formuliert speziell die DIN16901-Norm für die Maßtoleranz von Kunststoffteilen und die entsprechende DIN16749-Norm für die Maßtoleranz von Formhohlräumen. Dieser Standard hat weltweit großen Einfluss und kann als Referenz für die Kunststoffformindustrie dienen. Mould People Magazine WeChat, das erste in der Branche!
Über die Maßtoleranz und zulässige Abweichung von Kunststoffteilen
Um die Maßtoleranz von Kunststoffteilen, die aus Materialien mit unterschiedlichen Schrumpfeigenschaften bestehen, angemessen zu bestimmen, führt die Norm das Konzept der Formschrumpfdifferenz △VS ein.
△VS＝VSR_VST(4)
Wobei: VS – Formschrumpfungsdifferenz VSR – Formschrumpfungsrate in Richtung des Schmelzflusses VST – Formschrumpfungsrate in Richtung senkrecht zum Schmelzfluss.
Entsprechend dem △VS-Wert von Kunststoff werden die Schrumpfeigenschaften verschiedener Kunststoffe in 4 Gruppen eingeteilt. Die Gruppe mit dem kleinsten △VS-Wert ist die Gruppe mit hoher --Präzision, und so weiter, die Gruppe mit dem größten △VS-Wert ist die Gruppe mit niedriger --Präzision. Entsprechend den Grundabmessungen werden Präzisionstechnik, 110, 120, 130, 140, 150 und 160 Toleranzgruppen zusammengestellt. Es ist außerdem festgelegt, dass die Maßtoleranzen von Kunststoffteilen, die aus Kunststoffen mit den stabilsten Schrumpfeigenschaften bestehen, aus den Gruppen 110, 120 und 130 ausgewählt werden können.
Die Maßtoleranzen von Kunststoffteilen, die aus Kunststoffen mit mäßig stabilen Schrumpfeigenschaften bestehen, werden aus den Gruppen 120, 130 und 140 ausgewählt. Wenn die Maßtoleranzen von Kunststoffteilen, die aus dieser Art von Kunststoff bestehen, aus Gruppe 110 ausgewählt werden, kann eine große Anzahl von Kunststoffteilen mit Abmessungen außerhalb-der-Toleranz hergestellt werden. Die Maßtoleranzen von Kunststoffteilen aus Kunststoffen mit schlechten Schrumpfeigenschaften betragen 130, 140 und 150 Gruppen.
Die Maßtoleranzen von Kunststoffteilen, die aus Kunststoffen mit den schlechtesten Schrumpfeigenschaften bestehen, betragen 140, 150 und 160 Gruppen. Bei der Verwendung dieser Toleranztabelle sollten Sie außerdem auf die folgenden Punkte achten. Für Maßtoleranzen, die keine Toleranzen anzeigen, werden die Allgemeintoleranzen in der Tabelle verwendet.
Die Toleranzen mit direkten Abweichungen dienen zur Markierung der Toleranzbänder für Kunststoffteilabmessungen. Die oberen und unteren Abweichungen können vom Konstrukteur festgelegt werden. Wenn das Toleranzband beispielsweise 0,8 mm beträgt, können die folgenden oberen und unteren Abweichungen ausgewählt werden: . 0.0;-0,8;±0,4;-0,2;-0,5 usw. In jeder Toleranzgruppe gibt es zwei Gruppen von Toleranzwerten, A und B. Darunter ist A die Größe, die durch die Kombination von Formteilen gebildet wird, was den Fehler erhöht, der durch mangelnde Dichtheit an der Verbindung der Formteile verursacht wird.
Dieser Mehrwert beträgt 0,2mm. Dabei ist B die Größe, die direkt durch die Formteile bestimmt wird. Bei der Präzisionstechnik handelt es sich um eine Reihe von Toleranzwerten, die speziell für Kunststoffteile mit hohen Präzisionsanforderungen festgelegt wurden. Bevor Sie Kunststoffteiltoleranzen verwenden, müssen Sie zunächst wissen, welche Toleranzgruppen für die verwendeten Kunststoffe gelten.
