Wie lassen sich Schwindungsschwankungen bei Kunststoffteilen für Präzisionsspritzgussprodukte vermeiden?

Herstellungsprozesse
• Herstellung von Kunststoff-Spritzgussformen seit 2005
• Entwickelt von ZetarMold-Ingenieuren für Käufer, die Formen und Formlösungen vergleichen.

  • Mike Tang
  • 21. Oktober 2022
  • 16:38

Updated

Präzisionsspritzgießen setzt voraus, dass die Form in der gewünschten Größe gefertigt werden kann. Doch selbst bei festgelegten Formabmessungen variieren die tatsächlichen Produktmaße abhängig von der realen Schwindung. Deshalb ist die Schwindungskontrolle beim Präzisionsspritzgießen besonders wichtig.

Die Schrumpfungsrate hängt von der Eignung der Werkzeugkonstruktion ab und variiert auch je nach Harzcharge, und wenn das Pigment gewechselt wird, variiert auch die Schrumpfungsrate.

Die Schwindung ist schwer zu beherrschen, da Einstellung und Wiederholbarkeit der Fertigungsbedingungen beim Spritzgießen sowie die Wirkung jedes Spritzgießzyklus je nach Maschine schwanken und dadurch auch die tatsächliche Schwindungsrate variiert.

1. Die wichtigsten Faktoren, die die Schrumpfungsrate beeinflussen

Die Formgröße ergibt sich aus der Addition der Schrumpfungsrate zur Produktgröße, so dass die wichtigsten Faktoren der Schrumpfungsrate bei der Formgestaltung berücksichtigt werden müssen.

  • Druck des Harzes
  • Temperatur des Harzes
  • Temperatur der Form
  • Querschnittsfläche des Tors
  • Injektionszeit
  • Abkühlungszeit
  • Wandstärke des Produkts
  • Verstärkungsmaterial
  • Orientierbarkeit

Einspritzgeschwindigkeit

Druck des Harzes  

Der Harzdruck hat einen großen Einfluss auf die Schrumpfungsrate. Wenn der Harzdruck groß ist, wird die Schrumpfungsrate kleiner und die Größe des Produkts ist größer.

Selbst in ein und demselben Formhohlraum variiert der Harzdruck je nach Form des Produkts, so dass die Schwindungsrate unterschiedlich ist.

Bei einem Mehrkavitäten-Spritzgusswerkzeug können leicht Unterschiede beim Harzdruck in den einzelnen Kavitäten entstehen, sodass die Schwindungsrate nicht in jeder Kavität gleich ist.  

Temperatur der Form  

Unabhängig davon, ob es sich um ein nicht-kristallines oder ein kristallines Harz handelt, ist die Schrumpfungsrate größer, wenn die Formtemperatur hoch ist.

Beim Präzisionsspritzgießen muss die Formtemperatur auf einem festgelegten Wert gehalten werden. Bei der Formkonstruktion ist daher besonders auf die Auslegung des Kühlkreislaufs zu achten.

Querschnittsfläche des Tors

Im Allgemeinen ändert sich die Schwindungsrate mit der Querschnittsfläche des Angusses. Mit zunehmender Angussgröße nimmt die Schwindungsrate ab, was mit der Fließfähigkeit des Harzes zusammenhängt.  

Wanddicke des Produkts  

Die Hohlraumwanddicke der Produktwand beeinflusst ebenfalls die Ausbeute. Bei nicht-kristallinen Harzen hat das Harz eine andere Tendenz, die Schrumpfungsrate der Wanddicke zu beeinflussen; ist die Wanddicke groß, ist auch die Schrumpfungsrate groß, und umgekehrt wird die Schrumpfungsrate kleiner.

Bei kristallinen Harzen ist es wichtig, besonders große Schwankungen in der Wanddicke zu vermeiden. Bei einem Mehrkavitätenwerkzeug ist bei unterschiedlichen Wandstärken der Kavitäten auch die Schwindungsrate unterschiedlich.

Verstärkungsmaterialanteil  

Bei der Verwendung von glasfaserverstärktem Harz ist die Schrumpfungsrate umso geringer, je mehr Glasfasern hinzugefügt werden, und die Schrumpfungsrate in Fließrichtung ist geringer als die Querschrumpfung.

Nach dem Harz, ist der Unterschied größer, um zu verhindern, dass Verzerrung fliegen Verzug, muss das Tor Form fliegen Flosse Mund Position und die Anzahl der Tore zu berücksichtigen.

Ausrichtung  

Obwohl es große Unterschiede in der Orientierung gibt, ist die Orientierung bei allen Harzen vorhanden. Die Orientierung von kristallinen Harzen ist besonders groß und variiert aufgrund der Wandstärke und der Formbedingungen.

Hinzu kommt die Schrumpfung nach dem Gießen, deren Hauptfaktoren sind:

  • Innerer Stressabbau
  • Kristallisation
  • Temperatur
  • Luftfeuchtigkeit

2. Mögliche Maßnahmen 

Fließkanal, Anschnittbalance 

Wie bereits erwähnt, variiert die Schwindungsrate in Abhängigkeit vom Harzdruck. Im Falle von Einzelkavitätenformen mit mehreren Anschnitten und im Falle von Mehrkavitätenformen.

Um die Form gleichmäßig zu füllen, ist ein Anschnittausgleich erforderlich. Der Harzfluss steht im Zusammenhang mit dem Fließwiderstand im Angusskanal, daher ist es besser, den Angusskanal auszugleichen, bevor der Anschnittausgleich vorgenommen wird.

Anordnung des Formhohlraums

Um die Bedingungen für die Formgebung einfach zu gestalten, ist es notwendig, auf die Anordnung der Kavitäten zu achten.

Da das geschmolzene Harz in der Form tropisch wird, verläuft die Temperaturverteilung in der Form in konzentrischen Kreisen, die auf den Anschnitt in einer allgemeinen Kavitätenanordnung zentriert sind.

Bei der Wahl der Kavitätenanordnung für Mehrkavitäten-Spritzgießformen sollte deshalb auf ausgeglichene Fließwege und eine konzentrische Anordnung um den Anschnitt geachtet werden.

3. Verformung der Form verhindern

Der Grund für die Verformung liegt darin, dass bei ungleichmäßiger Schrumpfung innere Spannungen auftreten, weshalb eine ungleichmäßige Schrumpfung verhindert werden muss.

Bei einem runden Produkt mit einem Loch in der Mitte des Zahnrads muss ein Schieber in der Mitte angebracht werden.

Wenn jedoch ein großer Unterschied in der Schrumpfung zwischen der Fließrichtung des Harzes und der vertikalen Richtung besteht, hat die ovale Form einen Nachteil. Wenn also eine hochpräzise Rundheit erforderlich ist, ist eine 3-Punkt- oder 6-Punkt-Einstufung erforderlich.

Es ist jedoch notwendig, der Ausgewogenheit der einzelnen Anschnitte ausreichend Aufmerksamkeit zu schenken. Bei der Verwendung von Seitentoren vergrößern 3-Punkt-Tore den Innendurchmesser von zylindrischen Produkten.

Wenn Anschnittmarkierungen an den Außen- und Endflächen nicht zulässig sind, können gute Ergebnisse durch die Verwendung weniger interner gleichmäßiger Mehrpunktanschnitte erzielt werden.

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