Dünnwandspritzgießen ist ein Verfahren zur Herstellung dünner Kunststoffteile. Dieses Verfahren wird in der Regel für kleine, komplexe Teile verwendet, die ein hohes Maß an Präzision erfordern. In diesem Blogbeitrag werden wir die Grundlagen des Dünnwandspritzgießens erörtern und erläutern, wie es zur Herstellung hochwertiger Kunststoffteile eingesetzt werden kann.

Eine einfache Betrachtungsweise ist, dass eine Wandstärke von weniger als 1 mm als dünnwandig bezeichnet wird. Im weiteren Sinne hängt die Definition einer dünnen Wand mit dem Verhältnis zwischen Prozess und Wandstärke, der Viskosität des Kunststoffs und dem Wärmeübergangskoeffizienten zusammen.

Das Dünnwandspritzgießen stellt unterschiedliche Anforderungen an das Produktdesign und die Maschinenauswahl, Formenbauund Formprozess aufgrund seiner einzigartigen Formeigenschaften, und jeder Schritt hat Auswirkungen auf die Qualität des Endprodukts.

Was ist die dünne Wand?

In der Spritzgussindustrie werden Spritzgusserzeugnisse mit einer Wandstärke von weniger als 1 mm gewöhnlich als dünnwandige Teile bezeichnet, und dieses Verfahren wird als Dünnwandspritzguss bezeichnet.

Im Vergleich zum traditionellen Spritzgießen ist die Wanddicke des Produkts viel dünner, aber der Kern oder professionelle Unterschied ist der Unterschied im Fließlängenverhältnis (in der Regel der Prozess am Ende des Mainstream-Molding-Prozesses ist L genannt, die Dicke des Produkts ist t, L/t ist das Fließlängenverhältnis genannt), wenn L/t>150, kann es genannt werden Dünnwandspritzgießen.

Warum dünnwandiges Spritzgießen?

Die Kosten für Kunststoff machen in der Regel einen großen Prozentsatz der Kosten des Endprodukts aus, etwa 50-80%. Eine dünne Wand hilft, dieses Verhältnis zu reduzieren.

Da elektronische Geräte wie Mobiltelefone, Digitalkameras und PDAs immer kleiner und leichter werden, müssen die Kunststoffteile immer dünner werden.

Die Natur der Dünnwandfüllung

Die Formwand ist kalt, und wenn die Schmelze den Formhohlraum füllt, bildet sich an der Formwand eine ausgehärtete Schicht, wodurch sich die Dicke des fließfähigen Kanals verringert. Diese Situation ist umso gravierender, je dünner die Wandstärke ist. Bei einer Wandstärke von 1 mm ist die ausgehärtete Schicht 0,2 mm dick, so dass ein Fließkanal von 0,6 mm Dicke verbleibt.

Eine 0,5 mm dicke Wand hat eine 0,2 mm dicke Aushärtungsschicht, die einen 0,1 mm dicken Fließkanal hinterlässt. Wenn die Füllung nicht abgeschlossen ist und der Fließkanal aufgrund der dicken Aushärtungsschicht verschwindet, wird das fertige Produkt nicht gefüllt.

Weitere Merkmale des Dünnwandspritzgießens

Hochgeschwindigkeitsabfüllung

DünnwandspritzgießenDaher ist eine hohe Einspritzgeschwindigkeit erforderlich, um den Hohlraum der Spritzgussform zu füllen, wenn die ausgehärtete Schicht nicht zu dick ist.

Ein hoher Einspritzdruck ist nicht erforderlich. Er gleicht lediglich die fehlende Einspritzgeschwindigkeit aus, indem er die Schmelze hart in die ungefüllte Kavität einspritzt. Dies erhöht nicht nur die erforderliche Schließkraft, sondern erzeugt auch hohe innere Spannungen im fertigen Produkt, das sich nach der Entformung verformt.

Die Einspritzgeschwindigkeit einer Allzweck-Spritzgießmaschine beträgt etwa 100 mm/s, was für das Einspritzen dünner Wände nicht ausreicht. Die Einspritzgeschwindigkeit kann um 25% erhöht werden, indem die Ölpumpe vergrößert wird. Die Einspritzung mit zwei Pumpen ist 70% höher.

Einige Hersteller verwenden die regenerative Einspritzung, um den Einspritzdruck durch die Einspritzgeschwindigkeit zu ersetzen. Sie wird verwendet, wenn für die erste Einspritzung kein hoher Einspritzdruck erforderlich ist. Die Einspritzgeschwindigkeit kann um mehr als 100% erhöht werden.

Der Stickstoffzylinder kann die Energie der Ölpumpe in Form von Druck speichern und während der Einspritzung freisetzen, was eine formale Methode ist, um die Einspritzgeschwindigkeit deutlich zu erhöhen. Die Einspritzgeschwindigkeit wird wie folgt in vier Kategorien unterteilt.

Niedrige Geschwindigkeit 200-300mm/s; mittlere Geschwindigkeit 300-600mm/s; hohe Geschwindigkeit 600-1000mm/s; Superhochgeschwindigkeit 1000-2000mm/s. Inländische Spritzgießmaschinen können den mittleren Geschwindigkeitsgrad erreichen.

Einspritzung mit geringer Trägheit

Die einzige Hochgeschwindigkeitseinspritzung kann nicht alle Anforderungen der Dünnwandeinspritzung erfüllen. Zu berücksichtigen sind auch die hohe Beschleunigung und die hohe Verzögerung. Zu Beginn des Einspritzens steht die Schnecke still. Vom Stillstand bis zur vollen Geschwindigkeit, z.B. 400mm/s, muss die Schnecke beschleunigt werden.

Wenn die gesamte Einspritzzeit nur 0,5 s beträgt, sollte die volle Geschwindigkeit in 0,05 s erreicht werden, und die Beschleunigungsrate beträgt mehr als 8 G. Dauert die Beschleunigungszeit dagegen 0,3 s, ist sie nicht geeignet. Der Grund dafür ist, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit durch die geringe Beschleunigung nach unten gezogen wird.

Ohne Berücksichtigung des Viskositätswiderstandes der Schmelze ergibt sich a=F/m. a ist die Beschleunigungsrate, F ist die Schubkraft und m ist die Masse. Daher erfordert die Dünnwandeinspritzung auch eine große Schubkraft und eine kleine Masse.

Ölkreislauf mit hoher Steifigkeit

Das Drucköl ist elastisch und muss berücksichtigt werden, wenn von einer Beschleunigung von 0,05s die Rede ist. Eine große Zylinderkolbenfläche, ein kurzer Hub und kurze Schläuche können die Auswirkungen der Elastizität verringern. Die Steifigkeit des Ölkreislaufs wird auch verbessert, wenn der Schlauch durch einen starren Schlauch ersetzt werden kann.

Servoventil

Das Ansprechverhalten des Servoventils ist schneller als das des allgemeinen Proportionalventils. Am effektivsten ist es beim Füllen des Formhohlraums und beim Umschalten auf Druckhaltung. Wenn die Reaktion nicht rechtzeitig erfolgt, wird das Kunststoffmaterial überlaufen und das fertige Produkt wird einen Grat aufweisen.

Vollständig geschlossene Regelkreise

Durch den Einsatz von Servoventilen, die in der Regel über einen geschlossenen Regelkreis verfügen, können die Einspritzgeschwindigkeit, der Nachdruck und der Gegendruck geregelt werden.

Der vollständig geschlossene Regelkreis überwacht die relevante Variable (Geschwindigkeit oder Druck) und meldet dem Servoventil, dass es bei einer Abweichung vom Sollwert korrigieren muss.

Einfach ausgedrückt, verbessert eine vollständig geschlossene Regelung die Stabilität (Wiederholbarkeit) der Spritzgießen und reduziert die Ausschussrate.

Controller

Das Steuergerät, in der Regel ein Computer, muss den Befehl zum Beenden des Einspritzens und zum Umschalten auf Druckhalten geben, sobald der Formhohlraum gefüllt ist.

Wenn die Einspritzgeschwindigkeit 400 mm/s beträgt und die zulässige Abweichung der elektronischen Skala 0,1 mm beträgt, kann der Regler nur eine Abweichung von 0,25 ms haben. Die Steuerung muss die elektronische Einspritzskala alle 0,1 ms abtasten.

Wenn die Steuerung eine "Echtzeit"-Steuerung verwendet, wird keine Abtastung verwendet, und wenn das elektronische Lineal misst, dass der Druckhaltepunkt erreicht ist, erzeugt es eine Unterbrechung, die von der Steuerung "sofort" verarbeitet wird, wodurch auch die Anforderung einer hohen Stabilität erfüllt werden kann.

Kurzer Einspritzzyklus

Die Zykluszeit kann durch gleichzeitiges Öffnen der Form und Auswerfen eingespart werden, was etwa eine Sekunde beträgt.

Mechanische Struktur

Um eine Zykluszeit von vier Sekunden zu erreichen, muss das Öffnen und Schließen der Form schnell und stabil sein (keine Vibrationen).

Ein Proportionalventil wird zum Öffnen und Schließen der Form mit Bremsfunktion verwendet. Die hohe Steifigkeit des Rahmens ist ebenfalls hilfreich. Die Variation der Formplatte wirkt sich direkt auf die Dicke des Formhohlraums aus.

Wenn die einheitliche Wandstärke 0,5 mm beträgt, sollte die Verformung der Formplatte unter 0,05 mm bleiben. Daher ist die Steifigkeit der Spritzgussform Der Abstand zwischen den vier Säulen sollte nicht zu groß sein (geeignete Verstärkung, angemessene Dicke der Formplatte).

Plastifizierbarkeit

Um eine gute Plastifizierung in einem Vier-Sekunden-Zyklus zu erreichen, sollte die Plastifizierleistung der Schnecke erhöht oder eine pneumatische Verschlussdüse verwendet werden, um die Plastifizierzeit zu verlängern.

Ein doppeltes Gewindedesign kann die Plastifizierungskapazität verbessern. Eine längere Schnecke mit einem L/D-Verhältnis von 24-25 kann die Wärmeaufnahmefläche vergrößern und auch die Plastifizierleistung erhöhen.

Die extra hohe Schneckendrehzahl erhöht die Schneckenoberflächengeschwindigkeit auf mehr als 1 m/s, was keine negativen Auswirkungen auf die üblicherweise verwendeten PP-Materialien hat.

Die pneumatische Düse ermöglicht die Fortsetzung der Plastifizierung beim Öffnen und Schließen der Form, aber die Spritzgießen Um dies zu erreichen, muss die Maschine über zwei Stromquellen verfügen, beispielsweise zwei Ölpumpen.

Schimmelpilz

Wie die Schablone der Spritzgießmaschine sollte auch die Schablone der Form dick sein, um die Abweichungen zu verringern.

Hochgeschwindigkeits-Spritzgießen sollte gut entlüftet werden. Ausreichende Abluftschlitze, die Verwendung von atmungsaktivem Formstahl und Vakuum sind die Methoden. Die Bearbeitungsgenauigkeit der Form ist erforderlich, um eine gleichmäßige Dicke des Umfangs von vier dünneren Wänden zu erreichen.

Die Anforderungen an Mehrkavitätenformen sind noch höher. Die Formen sind mit einem Auswerfer und einer Ausblasvorrichtung ausgestattet, damit die fertigen Produkte nach der Entformung schneller fallen und die Form sofort geschlossen werden kann.

Kunststoff

Der Schmelzindex (MI) von PP-Kunststoff liegt bei bis zu 60(g/10min), z. B. Moplen RP1086 von Basell. Viele Fertigprodukte werden aus PS/ABS hergestellt, da die Zähigkeit von PC und die Fließfähigkeit von ABS auch für Dünnwandspritzgießen.

Auswahl von Materialien mit hoher Fließfähigkeit für das Dünnwandspritzgießen

Da die Dicke von dünnwandigen Verpackungsprodukten weniger als 0,6 mm beträgt und das Fließlängenverhältnis in der Regel größer als 200 ist, ist der Spritzgießzyklus beim Dünnwandspritzgießen sehr kurz und die Produkte werden während des Prozesses sehr schnell abgekühlt. Spritzgießen Verfahren, das eine sehr hohe Fließfähigkeit des Materials erfordert, um eine schnelle Injektion und Befüllung zu erreichen.

Gegenwärtig wird das Dünnwandspritzgießen hauptsächlich für Polyolefinmaterialien wie PP und PE sowie für PET, PS, PE, ABS, PC und andere Anwendungen eingesetzt.

Design von dünnwandigen Spritzgießprodukten unter Berücksichtigung der Anordnung der Einlassöffnung

Das Produktdesign von Dünnwandspritzgießen sollte besonders auf die Anordnung der Einlassöffnung geachtet werden, damit der Einlasskleber so weit wie möglich ausgeglichen werden kann und das gesamte Produkt gleichmäßig gefüllt werden kann.

Darüber hinaus sollte das Design des Auspuffs besonders berücksichtigt werden. Bei einigen Produkten mit breiter und dünner Wandstärke kann das Abluftblech für die Abluft verwendet werden. Beachten Sie, dass die Anordnung des Abgasblechs so weit wie möglich senkrecht zur endgültigen Konvergenzlinie erfolgt, was die Abgaseffizienz am effektivsten erhöhen kann.

Zum Beispiel, in der Handy-Akku-Gehäuse, weil die Dicke des Handys wird immer dünner und dünner, die elektromagnetische Fall ist auch gehofft, um die Dicke so dünn wie möglich. So wird die Rückseite des Batteriegehäuses in der Regel tun, ein Auspuff Stück, in der Füllung des eingeschlossenen Gases kann wirksame Gas aus der Form sein.

Dünnwandiges Spritzgussformmaterial, Abluftschlitz und Anschnittdesign

Es gibt viele Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, um Dünnwandspritzgießenwie Schimmelpilzmaterial, Schimmelpilzabsaugung, Anschnitt, etc.

ZuallererstDas Material der Form ist sehr wichtig, weil Dünnwandspritzguss in der Regel für hohen Druck und schnelle Füllung verwendet wird, so dass die Auswirkungen des Materials auf der Oberfläche der Form wird besonders heftig, so ist es in der Regel notwendig, Stahl mit einer Härte über HRC55 Grad zu verwenden, und das Material muss wärmebehandelt werden, die wirksam verhindern kann die Abnutzung der Form.

Das Polieren der Formoberfläche ist ebenfalls sehr wichtig, um die Stelle so weit wie möglich zu polieren, den Fließwiderstand zu verringern und die Reibung der Kunststofffüllung zu verhindern.

Zweitens, der Auspuff der Form ist auch sehr wichtig, wie bereits erwähnt kann in der Struktur des Produkts Abgas Stück, kann auch in Form eines Unterdruck-Ventil in der Form, die Form vor Vakuum, und dann gefüllt, die den Widerstand gegen die Luft-Kompression zu reduzieren.

Das Ende der Abgas-Schlitz muss nach den verschiedenen Materialien, nicht nur nicht auf die fliegende Kante laufen kann auch eine wirksame Abgas, aber zur gleichen Zeit müssen die Aufmerksamkeit auf alle Abgas-Kanäle müssen auf der Außenseite der Form führen zu zahlen.

Bei der Gestaltung des Anschnitts ist es notwendig, die Verwendung eines großen Anschnitts oder eines Mehrfachanschnitts für die Zufuhr des Gummis in Betracht zu ziehen, oder sogar die Verwendung eines Nadelventils für die Zeitsteuerung der Zufuhr des Gummis in Betracht zu ziehen, so dass das Material effektiv gefüllt werden kann, und gleichzeitig sollte beachtet werden, dass die Abkühlungszeit von dünnwandigen Teilen sehr schnell ist, und der Anguss und der Anschnitt müssen die Dicke erhöhen, um einen Kühlungsabschluss zu verhindern.

Dünnwandspritzgießen mit einer Hochgeschwindigkeitsmaschine

Eine dünnwandige Spritzgießmaschine muss eine Hochgeschwindigkeitsmaschine wählen, Sie können eine Maschine mit einem Mechanismus zur Erhöhung der Geschwindigkeit wählen.

Der Schraubkolbentyp ist beispielsweise ein klassischer Dünnwandspritzgießen Maschine, mit Schraube Lagerung und Plunger Injektion Gummi, Spritzguss-Injektion Geschwindigkeit ist schnell, und kann auch die dünnwandigen Spritzguss Bedürfnisse.

Darüber hinaus sind einige Stickstoffbooster, Zylinderbooster und andere Ausrüstungen auch als Optionen für Dünnwandspritzgießmaschinen erhältlich. Um die Anforderungen einer schnellen Füllung zu erfüllen, muss eine Dünnwandspritzgießmaschine die folgenden Bedingungen erfüllen.

Einspritzdruck sollte hoch sein, 200 MPa oder mehr (allgemeine Spritzgießmaschine Druck ist unter 200 MPa); Schließkraft ist groß, die Schließkraft durch den Schließmechanismus auf der Projektionsfläche von jedem Quadratzoll des Produkts vorgesehen ist 5-8 Tonnen (herkömmliche 3-5 Tonnen); Reaktionsgeschwindigkeit ist schnell, es wird davon ausgegangen, dass die Einspritzgeschwindigkeit ist bis zu 2200 mm / s, die Reaktionszeit beträgt 11 Millisekunden, etc.

Darüber hinaus ist der Klemmmechanismus des Dünnwandspritzgießen Maschine auch höhere Anforderungen an die Präzision und Leichtgängigkeit der Bewegung.

Im Verpackungsbereich wird in der Regel ein In-Mold-Labeling-Verfahren angewandt, bei dem das Etikett vor dem Einspritzen schnell und präzise in die Kavität eingebracht und die geformten Produkte entnommen werden, was eine hocheffiziente Roboterfunktion erfordert, die eine präzise, schnelle Reaktion und reibungslose Bewegung beim Öffnen und Schließen der Form voraussetzt.

Dünnwandspritzgussverfahren sollte den Druck und die Geschwindigkeit kontrollieren

Die Füllzeit von Dünnwandspritzgießen ist sehr kurz, viele Füllzeit ist weniger als 0,5s, es ist unmöglich, die Geschwindigkeitskurve zu folgen oder den Druck in einer so kurzen Zeit abzuschneiden, so ist es notwendig, einen hochauflösenden Mikroprozessor zu verwenden, um die Spritzgießmaschine zu steuern.

Im gesamten Spritzgießprozess von dünnwandigen Produkten sollten Druck und Geschwindigkeit gleichzeitig und unabhängig voneinander geregelt werden.

Die Methode, die Stufe mit Drehzahlregelung zu füllen und dann in der Druckhaltestufe herkömmlicher Spritzgießmaschinen auf Druckregelung umzuschalten, ist nicht mehr anwendbar.

Dünnwandspritzgießen verwendet in der Regel hohen Druck, um schnell zu füllen, aber wir sollten die Aufmerksamkeit auf die Injektion kann verbrannt werden, eingeschlossene Gas, und andere Probleme, und müssen die Formteiltemperatur und Schraube Schergeschwindigkeit und andere Parameter nach der hitzeempfindlichen und scherempfindlichen Eigenschaften von Kunststoff zu steuern. Auch müssen mit Form Auspuff kombinieren, um die Füllung Widerstand zu reduzieren.

Schlussfolgerung

Dünnwandige Formteile sind ein wichtiger Zweig der modernen Spritzgießendie den Anforderungen vieler Produkte in Bezug auf Struktur, Leichtgewicht, Formgebungszeit und Kosten gerecht werden können.

Dünnwandiges Spritzgießen ist im Bereich des Spritzgießens weit verbreitet. Wir sollten von der Designquelle ausgehen und alle Faktoren von Maschine, Werkzeug und Prozess kombinieren, um den erfolgreichen Dünnwandgießprozess zu optimieren und die Qualität der Produkte zu verbessern.