Quali fattori influenzano la deformazione dei prodotti stampati a iniezione?

La deformazione¹ dei prodotti stampati a iniezione dipende da vari fattori che incidono sulla qualità finale e sulle prestazioni funzionali.

La deformazione nello stampaggio a iniezione dipende soprattutto dalla progettazione dello stampo, dalla scelta del materiale, dalle velocità di raffreddamento² e dalle condizioni di processo. Controllare questi fattori riduce i difetti e migliora la precisione geometrica dei pezzi. Se confronti fornitori per un nuovo stampo, usa la nostra guida alla selezione di un fornitore di stampaggio a iniezione per chiedere come prevengono la deformazione prima di approvare il preventivo.

La comprensione dei fattori chiave che influenzano la deformazione è essenziale per produrre prodotti stampati a iniezione di alta qualità. Approfondite ogni aspetto per migliorare la consistenza e le prestazioni dei vostri prodotti.

Qual è l’effetto della struttura dello stampo sulla deformazione da deformazione dei prodotti stampati a iniezione?

La struttura dello stampo incide sulla deformazione perché determina le velocità di raffreddamento e il flusso del materiale. Uno stampo a iniezione stabile controlla la posizione dei punti di iniezione, i canali di raffreddamento, la disposizione degli espulsori e la rigidità della cavità, così il pezzo si ritira uniformemente anziché torcersi dopo l’espulsione.

La struttura dello stampo influisce sulla deformazione nello stampaggio a iniezione, influenzando le velocità di raffreddamento e il flusso del materiale. I fattori chiave sono il design dello stampo, la posizione della porta e il posizionamento del canale di raffreddamento. Una progettazione adeguata riduce al minimo la deformazione, migliorando la stabilità dimensionale, fondamentale per l’industria automobilistica ed elettronica.

Grande tasso di restringimento

Diversi materiali plastici hanno tassi di ritiro differenti. Alcuni presentano un ritiro elevato, che durante il raffreddamento successivo allo stampaggio a iniezione produce notevoli variazioni di volume e può facilmente causare deformazioni. Per esempio, le plastiche cristalline subiscono una contrazione volumetrica significativa durante la cristallizzazione e sono più soggette alla deformazione rispetto alle plastiche amorfe.

Sistema di regolazione

La posizione, la forma e il numero delle porte nello stampo a iniezione influiscono sullo stato di riempimento della plastica nella cavità dello stampo, causando la deformazione della parte in plastica.

Maggiore è la distanza di flusso, maggiore è lo stress interno causato dal flusso e dal restringimento tra lo strato congelato e lo strato di flusso centrale; al contrario, minore è la distanza di flusso, minore è il tempo di flusso dal gate alla fine del flusso del pezzo, più sottile è lo strato congelato durante il processo di riempimento dello stampo, minore è lo stress interno e la deformazione risultante sarà notevolmente ridotta.

Il numero, la forma e la posizione delle porte nello stampo influiscono sul riempimento della cavità dello stampo da parte della plastica, che può causare la deformazione del pezzo in plastica. Maggiore è la lunghezza del flusso, maggiore sarà lo stress interno dovuto al flusso e al ritiro tra lo strato congelato e il centro del flusso; al contrario, minore è la lunghezza del flusso, minore è il tempo necessario alla plastica per fluire dalla porta all’estremità del pezzo, più sottile è lo strato congelato durante il processo di riempimento, minore è lo stress interno e la deformazione risultante sarà notevolmente ridotta.

Inoltre, l’utilizzo di un maggior numero di porte può ridurre il rapporto di flusso della plastica (L/t), rendendo più uniforme la densità della colata nella cavità dello stampo e il ritiro. Inoltre, è possibile riempire l’intero pezzo a una pressione di iniezione inferiore.

Sistema di raffreddamento

Quando si inietta la plastica, il pezzo si raffredda in modo non uniforme, causando un restringimento non uniforme.

Se la differenza di temperatura tra le cavità dello stampo e le anime utilizzate nello stampaggio a iniezione di parti di forma piatta (come i gusci delle batterie dei telefoni cellulari) è troppo grande, la massa fusa vicino alla superficie fredda della cavità dello stampo si raffredda rapidamente, mentre vicino alla superficie calda della cavità lo strato di materiale continuerà a contrarsi; la contrazione non uniforme causerà la deformazione della parte.

Durante il raffreddamento dello stampo a iniezione occorre quindi controllare la temperatura, in ogni fase del processo di stampaggio a iniezione, tra cavità e nucleo; la differenza tra i due non deve essere eccessiva. In questa situazione si può usare un termoregolatore a doppio stampo per stabilizzare l’asportazione del calore.

Oltre a considerare l’equilibrio termico tra le superfici interne ed esterne dei componenti plastici, occorre assicurare che la temperatura sia uniforme su tutti i lati. Il raffreddamento dello stampo deve quindi mantenere ovunque l’equilibrio termico tra cavità e maschio, affinché la velocità di raffreddamento dei pezzi sia uniforme in ogni zona, il ritiro risulti più omogeneo e la formazione di deformazioni venga efficacemente prevenuta.

Posizione e numero irragionevole di cancelli

Il gate è il punto in cui la colata di plastica entra nello stampo e la posizione e il numero dei gate influiscono sul flusso e sul riempimento della colata. Se si posiziona la porta nel posto sbagliato, la colata potrebbe non fluire uniformemente nello stampo e ciò può far sì che le diverse parti del pezzo stampato a iniezione abbiano una densità e un ritiro diversi, con conseguente deformazione del pezzo. Se non si dispone di un numero sufficiente di gate, la massa fusa potrebbe non riempire in modo uniforme l’intera cavità e anche questo potrebbe causare la deformazione del pezzo.

Struttura a stampo irrazionale

Anche la struttura dello stampo influisce sulla deformazione dei pezzi stampati a iniezione. Ad esempio, se il meccanismo di rilascio di uno stampo è mal progettato, potrebbe esercitare una pressione non uniforme sulla parte stampata a iniezione quando viene rilasciata dallo stampo, causandone la deformazione.

Inoltre, se lo stampo non è sufficientemente rigido, la plastica fusa ad alta pressione può deformarlo durante il processo di iniezione, causando indirettamente la deformazione dei pezzi stampati a iniezione. Caratteristiche del materiale

Progettazione irragionevole del sistema di espulsione dello stampo

Anche il progetto del sistema di espulsione incide direttamente sulla deformazione del pezzo stampato. Una disposizione non bilanciata provoca uno squilibrio della forza di espulsione e la deformazione dei pezzi. Il sistema va quindi progettato bilanciandolo con la resistenza all’estrazione.

Inoltre, l’area della sezione trasversale dell’asta di espulsione non deve essere troppo piccola, perché ciò causerebbe una pressione eccessiva per unità di superficie sulla parte in plastica (soprattutto se la temperatura di sformatura è troppo alta) e la deformerebbe. L’asta di espulsione deve essere posizionata il più vicino possibile alla parte difficile da sformare.

Se non influisce sulla qualità della parte in plastica (compresi l’uso, le dimensioni e l’aspetto), è necessario aggiungere una barra superiore per ridurre la deformazione complessiva della parte in plastica (ecco perché la barra superiore si trova in cima allo stampo).

Quali sono gli effetti del riempimento e delle materie plastiche cristalline sulla deformazione dei prodotti?

Il comportamento di riempimento e le plastiche cristalline sono tra le principali cause di deformazione. Un riempimento non uniforme modifica l’orientamento del flusso, la velocità di raffreddamento e l’equilibrio del ritiro. Se il fuso riempie in modo irregolare o la resina cristallizza a velocità diverse nelle varie zone della parte, un’area si contrae più di un’altra e il prodotto stampato si piega dopo l’espulsione.

I materiali di riempimento e le materie plastiche cristalline influiscono sulla deformazione alterando i tassi di espansione termica e di contrazione durante il raffreddamento. Un’adeguata selezione dei materiali e le regolazioni del progetto sono essenziali per mantenere la stabilità dimensionale del prodotto.

Fase di riempimento

La plastica fusa viene iniettata sotto pressione nello stampo e raffreddata al suo interno fino alla solidificazione. Questa è la fase più importante dello stampaggio a iniezione. Durante il processo, temperatura, pressione e velocità sono interdipendenti e incidono significativamente sulla qualità e sulla produttività del pezzo stampato.

Aumentando la pressione e la portata si aumenta la velocità di taglio, che causa la differenza tra l’orientamento molecolare parallelo alla direzione del flusso e quello perpendicolare alla direzione del flusso e, allo stesso tempo, l‘“effetto congelamento”. L‘“effetto congelamento” produce tensioni di congelamento, che formano tensioni interne nel pezzo stampato.

L’influenza della temperatura sulla deformazione per imbarcamento è la seguente: la differenza di temperatura tra le superfici superiore e inferiore del pezzo plastico causa tensioni e deformazioni termiche; la differenza tra le varie aree provoca una contrazione non uniforme; differenti stati termici influiscono sul ritiro del pezzo.

Plastica cristallina

Le resine cristalline (come le resine paraformaldeide, nylon, polipropilene, polietilene e PET) si deformano generalmente di più rispetto alle resine non cristalline (come le resine PMMA, polietilene, polistirene, ABS e AS, ecc. Si deformano maggiormente anche a causa della direzionalità delle fibre delle resine rinforzate con fibre di vetro.

La maggior parte delle deformazioni si verifica perché l’intervallo di temperatura di fusione è ristretto ed è difficile correggerle. La cristallinità delle plastiche cristalline cambia secondo la velocità di raffreddamento. Se raffreddano rapidamente, cristallinità e ritiro diminuiscono; se raffreddano lentamente, aumentano. Sfruttiamo questa proprietà per correggere le deformazioni delle plastiche cristalline.

In pratica, il metodo di correzione utilizzato consiste nel far sì che gli stampi mobili e statici abbiano una certa differenza di temperatura. Si tratta di prendere la temperatura che fa sì che l’altro lato della deformazione produca una deformazione e quindi si può correggere la deformazione. A volte questa differenza di temperatura raggiunge i 20°C o più, ma deve essere distribuita in modo molto uniforme.

Va sottolineato che nella progettazione di parti e stampi per lo stampaggio di materie plastiche cristalline, come ad esempio non prendere in anticipo mezzi speciali per prevenire la deformazione, le parti saranno deformate e non possono essere utilizzate, solo per rendere le condizioni di stampaggio per soddisfare i requisiti di cui sopra, la maggior parte dei casi ancora non può correggere la deformazione.

Quali sono gli effetti della fase di demolding e del ritiro del pezzo stampato sulla deformazione da deformazione?

La fase di sformatura e il ritiro influenzano in modo significativo la deformazione da deformazione dei pezzi stampati, incidendo sulla stabilità dimensionale e sulle prestazioni.

La deformazione da deformazione deriva da un ritiro non uniforme durante il raffreddamento e lo stampaggio. La gestione della temperatura dello stampo e delle velocità di raffreddamento può ridurre al minimo la deformazione, garantendo una migliore qualità e precisione dei pezzi.

Fase di sformatura

Quando si estrae il pezzo dallo stampo e lo si lascia raffreddare a temperatura ambiente, è per lo più un polimero vetroso. Se non si estrae bene il pezzo dallo stampo o se non lo si estrae bene e non lo si estrae bene dallo stampo, il pezzo può deformarsi.

Allo stesso tempo, quando il pezzo riempie lo stampo e si raffredda, lo stress “congelato” nel pezzo viene rilasciato sotto forma di “deformazione”, perché non viene più tenuto in posizione, ed è questo che causa la deformazione.

Restringimento dei prodotti stampati ad iniezione

La principale causa della deformazione dei prodotti stampati a iniezione è il ritiro non uniforme dei componenti stampati. Se l’effetto del ritiro durante il riempimento non viene considerato in fase di progettazione dello stampo, la forma del prodotto risulterà molto diversa dai requisiti di progetto e una deformazione grave porterà allo scarto del prodotto (ossia a un problema di ritiro).

Oltre alla fase di riempimento, la differenza di temperatura tra le pareti superiori e inferiori dello stampo causerà anche differenze nel ritiro delle superfici superiori e inferiori del pezzo stampato, con conseguenti deformazioni da deformazione.

Quando si analizza la deformazione, non è importante il ritiro in sé, ma piuttosto la differenza di ritiro. Durante il processo di stampaggio a iniezione, la plastica fusa nello stampo si riempie e le molecole di polimero si allineano nella direzione del flusso. Questo fa sì che la plastica si ritiri maggiormente nella direzione del flusso rispetto alla direzione verticale, dando luogo a parti deformate (note anche come anisotropia).

Normalmente il ritiro uniforme influisce soltanto sul volume dei pezzi in plastica; solo quello irregolare causa deformazione. La plastica cristallina presenta un ritiro maggiore di quella amorfa sia nella direzione del flusso sia in quella trasversale, e il suo tasso di ritiro è anch’esso superiore.

Quali sono gli effetti delle sollecitazioni termiche residue e delle deformazioni di stampaggio sulla deformazione dei prodotti?

Le sollecitazioni termiche residue e le deformazioni di stampaggio influenzano in modo significativo la deformazione dei prodotti stampati, compromettendone l’accuratezza dimensionale e le prestazioni.

Le sollecitazioni termiche residue e le deformazioni di stampaggio provocano deformazioni nei prodotti stampati, con un impatto sulla stabilità della forma. Una gestione adeguata è fondamentale per ottenere un’accurata conformità geometrica nell’industria automobilistica ed elettronica.

Sollecitazione termica residua

Quando il materiale plastico fuso viene stampato, l’orientamento e il ritiro non uniformi del materiale plastico fuso causano sollecitazioni interne non uniformi, per cui il prodotto, una volta uscito dallo stampo, si deforma sotto l’azione delle sollecitazioni interne non uniformi.

Pertanto, le tensioni interne e la deformazione del prodotto vengono analizzate e calcolate dal punto di vista meccanico. In alcune pubblicazioni straniere, la deformazione è considerata conseguenza delle tensioni residue generate da un ritiro non uniforme.

Durante la fase di raffreddamento dello stampaggio a iniezione, quando la temperatura è superiore alla temperatura di transizione vetrosa, la plastica è un fluido viscoelastico e subisce un rilassamento delle tensioni. Quando la temperatura è inferiore alla temperatura di transizione vetrosa, la plastica diventa solida.

La plasticità della transizione di fase liquido-solido e il rilassamento delle tensioni durante il raffreddamento hanno un effetto significativo sulla previsione accurata delle tensioni residue e della deformazione del prodotto. La plasticità della transizione di fase liquido-solido e il rilassamento delle tensioni durante il raffreddamento.

Nella regione non polimerizzata, la plastica si comporta come un liquido denso, che descriviamo con il modello del liquido denso. Nella regione polimerizzata, la plastica si comporta come un liquido denso e una molla, che descriviamo con il modello della molla e del liquido denso. Utilizziamo il modello a molla e liquido spesso e un programma informatico per prevedere le sollecitazioni termiche e la deformazione.

Ceppo di stampaggio

La deformazione causata dalle tensioni di stampaggio è dovuta principalmente alla differenza di ritiro nelle varie direzioni e alla variazione dello spessore delle pareti.

Pertanto, aumentando la temperatura dello stampo, aumentando la temperatura della massa fusa, riducendo la pressione di iniezione e migliorando le condizioni di flusso del sistema di colata si può ridurre la differenza nella direzione del ritiro. Tuttavia, nella maggior parte dei casi è difficile correggere il problema modificando solo le condizioni di stampaggio, e quindi è necessario cambiare la posizione e il numero delle porte, ad esempio iniettando da un’estremità quando si modella una barra lunga.

A volte è necessario modificare la configurazione delle vie d’acqua di raffreddamento; i pezzi in lamiera più lunghi sono più inclini alla deformazione e a volte è necessario modificare la progettazione locale del pezzo per inserire barre di rinforzo sul retro del lato rovesciato. L’uso di ausili per il raffreddamento per correggere questa deformazione è per lo più efficace. Se non è possibile correggerla, è necessario modificare il progetto dello stampo.

Qual è l’effetto dei fattori del processo di stampaggio a iniezione sulla deformazione del prodotto?

Le impostazioni di processo determinano direttamente la deformazione. La temperatura dello stampo, la temperatura del fuso, la velocità di iniezione, la pressione di mantenimento, il tempo di mantenimento e il tempo di raffreddamento modificano l’andamento della pressione, l’equilibrio del raffreddamento, l’orientamento molecolare e il ritiro finale.

I fattori chiave che influenzano la deformazione del prodotto nello stampaggio a iniezione includono la temperatura dello stampo, la velocità di iniezione e il tempo di raffreddamento. La regolazione di questi parametri ottimizza il flusso del materiale e riduce al minimo le deformazioni nei prodotti automobilistici, elettronici e di imballaggio, migliorando la qualità e la funzionalità.

Pressione di iniezione e tempo di mantenimento non corretti

Se la pressione di iniezione è troppo elevata, il pezzo stampato presenta elevate tensioni residue e il rilascio di tali tensioni dopo la sformatura provoca imbarcamento e deformazione.

Se il tempo di mantenimento è troppo lungo o troppo breve, influisce anche sulla qualità del prodotto. Se il tempo di mantenimento è troppo lungo, la parte iniettata sarà eccessivamente compattata e sarà facile che rimbalzi e si deformi dopo lo stampaggio; se il tempo di mantenimento è troppo breve, il prodotto non avrà una contrazione sufficiente e si deformerà a causa di una contrazione non uniforme.

Velocità di iniezione troppo elevata

Se la velocità di iniezione è troppo elevata, il flusso di plastica fusa nello stampo sarà instabile, causando un riempimento non uniforme, e dopo il raffreddamento si verificheranno diversi gradi di ritiro, con conseguenti deformazioni.

La deformazione dei prodotti stampati a iniezione dipende soprattutto dalla struttura dello stampo, dalle proprietà del materiale, dall’equilibrio del raffreddamento, dal sistema di espulsione, dal riempimento e dal ritiro. Una progettazione irrazionale, come posizione e numero inadeguati dei punti di iniezione, causa flusso non uniforme, differenze di densità e deformazioni. Questi controlli vanno inseriti nel programma del progetto, non rinviati a dopo la campionatura, perché possono modificare il tempo realistico di produzione dello stampaggio a iniezione.

I materiali ad alto ritiro (come le plastiche cristalline) sono soggetti a deformazioni dovute a un ritiro di raffreddamento non uniforme. Differenze di temperatura di raffreddamento e di stampo non uniformi possono causare una concentrazione di tensioni e aumentare il rischio di deformazioni. Il sistema di espulsione non ragionevole può causare una forza non uniforme, che influisce ulteriormente sulla stabilità della forma.

Inoltre, temperatura, pressione e portata nella fase di riempimento influenzano l’orientamento molecolare, generando tensioni interne e deformazioni. Per una panoramica completa, consulta la nostra Guida completa allo stampaggio a iniezione.

Qual è la conclusione sui fattori di deformazione nello stampaggio a iniezione?

Domande frequenti

Che cosa causa la deformazione dei prodotti stampati a iniezione?

L’imbarcamento è causato da un ritiro non uniforme, generalmente dovuto a una combinazione di progettazione dello stampo, comportamento del materiale, squilibrio del raffreddamento, posizione del punto di iniezione e parametri di processo. Un solo fattore raramente spiega l’intero difetto. In produzione confrontiamo innanzitutto spessore delle pareti, posizione del punto di iniezione, schema di raffreddamento, tasso di ritiro della resina e segni di espulsione prima di modificare i parametri. Regolare soltanto la pressione di iniezione senza controllare raffreddamento o struttura dello stampo può nascondere il sintomo per una prova, per poi vederlo riapparire nella produzione di massa. Richiedete prove di campionamento prima di tagliare l’acciaio.

Come influenzano le velocità di raffreddamento la deformazione nello stampaggio a iniezione?

Le velocità di raffreddamento influenzano la deformazione perché le aree di plastica che si raffreddano a velocità diverse si ritirano in misura diversa. Una nervatura spessa, un perno o un angolo rimangono caldi più a lungo di una parete sottile, quindi continuano a ritirarsi dopo che la superficie esterna si è già solidificata. Questa discrepanza deforma il pezzo. Canali di raffreddamento bilanciati, un controllo adeguato della temperatura dello stampo e uno spessore uniforme delle pareti sono generalmente più efficaci del semplice prolungamento del tempo di raffreddamento. Un raffreddamento più lungo può aiutare, ma non risolve uno stampo mal bilanciato.

La scelta del materiale da sola può risolvere la deformazione?

La scelta del materiale può ridurre il rischio di deformazione, ma da sola non può risolvere il problema. Le plastiche cristalline, le resine ad alto ritiro e i gradi caricati con vetro si comportano in modo diverso, quindi la selezione della resina è importante. Tuttavia, lo stesso materiale può comunque deformarsi se l’ingresso è sbagliato, lo spessore della parete cambia bruscamente, il raffreddamento dello stampo è irregolare o il pezzo viene espulso sotto stress. Tratta il materiale come una parte del piano di controllo, non come una correzione magica dopo che lo stampo è già sbagliato. Chiedi prove di campionatura prima di tagliare l’acciaio.

Come può il design dello stampo ridurre la deformazione prima dell’inizio della produzione?

Il design dello stampo riduce la deformazione controllando come la plastica si riempie, compatta, raffredda e si rilascia. La migliore prevenzione avviene prima del taglio dell’acciaio: usa ingressi bilanciati, evita lunghezze di flusso estreme, posiziona il raffreddamento vicino alle zone spesse, supporta il pezzo durante l’espulsione ed evita cambiamenti bruschi di spessore della parete. Per pezzi piatti o lunghi, la simulazione e la revisione DFM valgono il tempo perché rivelano esitazioni di flusso e squilibri di raffreddamento prima del campionamento. Correggere la deformazione dopo che lo stampo è stato tagliato è di solito più lento e costoso. Chiedi prove di campionatura prima di tagliare l’acciaio.

Perché a volte la demoldatura crea deformazione?

La demoldatura crea deformazione quando il pezzo è ancora troppo caldo, il layout degli espulsori è sbilanciato o il pezzo si incolla alla cavità e si rilascia in modo irregolare. La plastica può sembrare solida, ma lo stress residuo può ancora essere intrappolato all’interno. Se gli spilli espulsori spingono troppo forte su una piccola area, il pezzo si piega o si torce quando esce dallo stampo. Un buon controllo della demoldatura utilizza un’angolazione adeguata, una lucidatura liscia, espulsori bilanciati, una temperatura stabile dello stampo e un tempo di raffreddamento sufficiente affinché il pezzo si sostenga da solo.

Cosa dovrebbero chiedere i clienti ai fornitori riguardo alla deformazione prima di ordinare uno stampo?

I clienti dovrebbero chiedere come il fornitore preverrà la deformazione prima che lo stampo sia costruito, non solo come la correggerà dopo la prova. Chiedi commenti DFM su spessore della parete, posizione dell’ingresso, layout del raffreddamento, ritiro della resina, rischio di planarità previsto e metodo di ispezione. Per pezzi critici, richiedi un’analisi di flusso nello stampo o un chiaro piano di campionatura. Un fornitore serio di stampaggio a iniezione dovrebbe spiegare le probabili cause profonde e i compromessi in linguaggio semplice prima di quotare l’attrezzatura di produzione. Chiedi prove di campionatura prima di tagliare l’acciaio.

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