Dunwandig spuitgieten is een proces dat gebruikt wordt om dunne kunststofonderdelen te maken. Dit proces wordt meestal gebruikt voor kleine, complexe onderdelen die een hoge mate van precisie vereisen. In deze blogpost bespreken we de basisprincipes van spuitgieten van dunne wanden en hoe het gebruikt kan worden om kunststofonderdelen van hoge kwaliteit te maken.

Een eenvoudige manier om het te bekijken is dat wanneer de wanddikte minder dan 1 mm is, het een dunne wand wordt genoemd. Meer in het algemeen is de definitie van een dunne wand gerelateerd aan de verhouding proces/wanddikte, de viscositeit van de kunststof en de warmteoverdrachtscoëfficiënt.

Dunwandig spuitgieten stelt andere eisen aan het productontwerp en de machineselectie, matrijzenbouwElke stap heeft invloed op de kwaliteit van het eindproduct.

Wat is de dunne wand?

In de spuitgietindustrie worden spuitgietproducten met een wanddikte van minder dan 1 mm meestal dunwandige onderdelen genoemd.

Vergeleken met het traditionele spuitgieten is de wanddikte van het product veel dunner, maar de kern of het professionele verschil is het verschil in de stroomlengteverhouding (meestal wordt het proces aan het einde van het mainstream vormproces L genoemd, de dikte van het product is t, L/t wordt de stroomlengteverhouding genoemd) wanneer L/t>150, het kan worden genoemd spuitgieten van dunne wanden.

Waarom spuitgieten met dunne wanden?

De kosten van plastic zijn meestal een groot percentage van de kosten van het eindproduct, bijvoorbeeld 50-80%. Een dunne wand helpt deze verhouding te verlagen.

Omdat elektronische apparaten voor consumenten, zoals mobiele telefoons, digitale camera's en PDA's steeds kleiner en lichter worden, worden de plastic onderdelen steeds dunner.

De aard van dunwandige vulling

De wand van de mal is koud en wanneer de smelt de holte van de mal vult, zal de wand van de mal een uitgeharde laag vormen, waardoor de dikte van het stroombare kanaal afneemt. Deze situatie is ernstiger als de wanddikte dunner is. Een wanddikte van 1 mm heeft een 0,2 mm dikke uitgeharde laag, waardoor er een stromingskanaal van 0,6 mm dik overblijft.

Een 0,5 mm wanddikte heeft een 0,2 mm dikke uithardingslaag, waardoor een 0,1 mm dik stromingskanaal overblijft. Als het vullen niet voltooid is en het stromingskanaal verdwijnt door de dikke uithardingslaag, wordt het eindproduct niet gevuld.

Andere kenmerken van spuitgieten van dunne wanden

Vullen met hoge snelheid

Spuitgieten van dunne wandenDaarom is een hoge injectiesnelheid nodig om de spuitgietholte te vullen als de uitgeharde laag niet te dik is.

Een hoge injectiedruk is niet nodig. Hij compenseert het gebrek aan injectiesnelheid door de smelt hard in de ongevulde holte te injecteren. Dit verhoogt niet alleen de benodigde klemkracht, maar creëert ook hoge interne spanningen in het eindproduct, dat na het ontvormen vervormt.

De injectiesnelheid van een algemene spuitgietmachine is ongeveer 100 mm/s, wat niet geschikt is voor het injecteren van dunne wanden. De injectiesnelheid kan met 25% worden verhoogd door de oliepomp te vergroten. Injectie met een dubbele pomp is 70% hoger.

Sommige fabrikanten gebruiken regeneratieve inspuiting om de inspuitdruk te verruilen voor de inspuitsnelheid. Dit wordt gebruikt als voor de eerste inspuiting geen hoge inspuitdruk nodig is. De injectiesnelheid kan worden verhoogd met meer dan 100%.

De stikstofcilinder kan de energie van de oliepomp opslaan in de vorm van druk en deze vrijgeven tijdens de injectie, wat een formele methode is om de injectiesnelheid aanzienlijk te verhogen. De injectiesnelheid wordt als volgt onderverdeeld in vier categorieën.

Lage snelheid 200-300mm/s; gemiddelde snelheid 300-600mm/s; hoge snelheid 600-1000mm/s; superhoge snelheid 1000-2000mm/s. Binnenlandse spuitgietmachines kunnen de gemiddelde snelheid bereiken.

Inspuiting met lage massatraagheid

De enige injectie met hoge snelheid kan niet aan alle eisen van injectie met dunne wanden voldoen. Er moet ook rekening worden gehouden met een hoge versnelling en een hoge vertraging. Aan het begin van de injectie staat de schroef stil. Van stilstand tot volle snelheid, bijvoorbeeld 400 mm/s, moet de schroef worden versneld.

Als de hele injectietijd slechts 0,5 seconden duurt, is het gewenst om de volle snelheid in 0,05 seconden te bereiken en is de acceleratiesnelheid meer dan 8 G. Als de acceleratietijd daarentegen 0,3s duurt, is dit niet geschikt. De reden hiervoor is dat de gemiddelde snelheid omlaag wordt getrokken door de lage acceleratie.

Als we de weerstand van de smeltviscositeit buiten beschouwing laten, is a=F/m. a is de versnellingssnelheid, F is de stuwkracht en m is de massa. Daarom is voor injectie van dunne wanden ook een grote stuwkracht en een kleine massa nodig.

Oliecircuit met hoge stijfheid

De drukolie is elastisch en daar moet rekening mee worden gehouden als we het hebben over een versnelling van 0,05s. Een groot zuigeroppervlak van de cilinder, een korte slag en korte slangen kunnen het effect van elasticiteit verminderen. De stijfheid van het oliecircuit wordt ook verbeterd als de slang kan worden vervangen door een stijve slang.

Servoklep

De respons van de servoklep is sneller dan die van de algemene proportionele klep. De klep is het meest effectief bij het vullen van de vormholte en het omzetten naar drukhouder. Als de reactie niet tijdig is, zal het plastic materiaal overlopen en zal het eindproduct een braam hebben.

Volledig gesloten regelkring

Het gebruik van servokleppen, meestal met een volledig gesloten regelkring, kan de injectiesnelheid, houddruk en tegendruk regelen.

De volledig gesloten regelkring bewaakt de relevante variabele (snelheid of druk) en stelt de servoklep op de hoogte om te corrigeren wanneer er een afwijking is van de ingestelde hoeveelheid.

Eenvoudig gezegd, volledig gesloten besturing verbetert de stabiliteit (herhaalbaarheid) van spuitgieten en vermindert het uitvalpercentage.

Controller

De besturing, beter bekend als een computer, moet het commando geven om het injecteren te beëindigen en over te schakelen op het vasthouden van de druk op het moment dat de matrijsholte gevuld is.

Als de injectiesnelheid 400 mm/s is en de toegestane afwijking van de elektronische schaal 0,1 mm, kan de besturing slechts een afwijking van 0,25 ms hebben. De besturing moet de elektronische schaal van de injectie elke 0,1 ms scannen.

Als de besturing "real-time" besturing toepast, maakt deze geen gebruik van scannen en wanneer de elektronische liniaal meet dat het drukhoudpunt is bereikt, genereert deze een onderbreking en de besturing handelt deze "direct" af, waardoor ook aan de eis van hoge stabiliteit kan worden voldaan.

Korte injectiecyclus

De cyclustijd kan worden bespaard door de matrijs tegelijkertijd te openen en uit te werpen, wat ongeveer een seconde is.

Mechanische structuur

Om een cyclustijd van vier seconden te bereiken, moet het openen en sluiten van de matrijs snel en stabiel zijn (geen trillingen).

Er wordt een proportionele klep gebruikt om de mal met een remfunctie te openen en te sluiten. De hoge stijfheid van het frame helpt ook. De variatie van de matrijsplaat heeft een directe invloed op de dikte van de matrijsholte.

Als de uniforme wanddikte 0,5 mm is, moet de vervorming van de malplaat onder 0,05 mm blijven. Daarom moet de stijfheid van de spuitgietvorm plaat moet hoog zijn (geschikte wapening, juiste dikte van de malplaat) en de ruimte tussen de vier kolommen mag niet te groot zijn.

Weekmakend vermogen

Om goed te plastificeren in een cyclus van vier seconden, moet de plastificeercapaciteit van de schroef worden verhoogd of moet een pneumatisch afdichtmondstuk worden gebruikt om de plastificeertijd te verlengen.

Het ontwerp met dubbele draad kan de plastificeercapaciteit verbeteren. Een langere schroef met een L/D-verhouding van 24-25 kan het warmteabsorptiegebied vergroten en ook het plastificeervermogen effectief verhogen.

De extra hoge schroefsnelheid verhoogt de snelheid van het schroefoppervlak tot meer dan 1m/s, wat geen negatief effect heeft op de veelgebruikte PP-materialen.

De pneumatische spuitmond zorgt ervoor dat de plastificering doorgaat wanneer de mal wordt geopend en gesloten, maar de spuitgieten De machine moet twee krachtbronnen hebben, zoals twee oliepompen, om dit te bereiken.

Schimmel

Net als de mal van de spuitgietmachine moet de mal dik zijn om de variatie te beperken.

Spuitgieten met hoge snelheid moet goed worden afgezogen. Voldoende afzuigsleuven, het gebruik van ademend malstaal en vacuüm zijn de methoden. De bewerkingsprecisie van de mal is nodig om een uniforme dikte van de omtrek van vier dunnere wanden te bereiken.

De eisen voor mallen met meerdere caviteiten zijn nog hoger. De mallen zijn uitgerust met een uitwerper en blaasinrichting om de afgewerkte producten sneller te laten vallen na het ontvormen en de mal onmiddellijk te sluiten.

Kunststof

De smeltindex (MI) van PP-kunststof is wel 60(g/10min), zoals Moplen RP1086 van Basell. Veel eindproducten worden gemaakt van PS/ABS vanwege de taaiheid van PC en de vloeibaarheid van ABS, die ook geschikt zijn voor spuitgieten van dunne wanden.

Selectie van materiaal met hoge vloeibaarheid voor spuitgieten van dunne wanden

Aangezien de dikte van dunwandige verpakkingsproducten minder dan 0,6 mm is en de vloei-lengteverhouding meestal groter is dan 200, is de spuitgietcyclus van dunwandige spuitgietproducten zeer kort en worden de producten zeer snel gekoeld tijdens het spuitgieten. spuitgieten proces, dat een zeer hoge vloeibaarheid van het materiaal vereist om snel te kunnen injecteren en vullen.

Op dit moment wordt spuitgieten met dunne wanden voornamelijk gebruikt in polyolefine materialen, zoals PP en PE, naast PET, PS, PE, ABS, PC en andere toepassingen.

Ontwerp van dunwandige spuitgietproducten rekening houdend met de plaatsing van de inlaatpoort

Het productontwerp van spuitgieten van dunne wanden moet speciale aandacht besteden aan de plaatsing van de inlaatpoort, zodat de inlaatlijm zoveel mogelijk in balans is en het hele product evenwichtig kan worden gevuld.

Daarnaast moet speciale aandacht worden besteed aan het ontwerp van de uitlaat. Voor sommige producten met een brede en dunne wanddikte kan de uitlaatplaat worden gebruikt voor de uitlaat. Merk op dat de opstelling van de uitlaatplaat zoveel mogelijk loodrecht op de uiteindelijke convergentielijn staat, waardoor de uitlaatefficiëntie het meest effectief kan worden verhoogd.

Bijvoorbeeld, in de mobiele telefoon batterij, omdat de dikte van de mobiele telefoon wordt steeds dunner en dunner, is de elektromagnetische geval ook gehoopt om de dikte zo dun mogelijk. Dus de achterkant van de batterij case zal meestal doen een uitputtende stuk, in de vulling van opgesloten gas kan effectief gas uit de mal.

Dunwandig spuitgietmatrijsmateriaal, uitlaatsleuf en poortontwerp

Er zijn veel factoren waarmee rekening moet worden gehouden voor spuitgieten van dunne wandenzoals schimmelmateriaal, schimmeluitlaat, poort, enz.

AllereerstHet materiaal van de matrijs is erg belangrijk, want dunwandig spuitgieten wordt meestal gebruikt voor hoge druk en snel vullen, dus de impact van het materiaal op het oppervlak van de matrijs zal bijzonder hevig zijn, dus is het meestal noodzakelijk om staal te gebruiken met een hardheid boven HRC55 graden, en het materiaal moet een warmtebehandeling ondergaan, wat de slijtage van de matrijs effectief kan voorkomen.

Het polijsten van het matrijsoppervlak is ook erg belangrijk, zoveel mogelijk om de locatie te polijsten, de stromingsweerstand te verminderen en de wrijving van de plastic vulling te voorkomen.

Ten tweede, de uitlaat van de mal is ook erg belangrijk, zoals eerder vermeld kan worden ontworpen in de structuur van het product uitlaat stuk, kan ook worden gebruikt in de vorm van een negatieve druk klep in de mal, de mal pre-vacuüm, en vervolgens gevuld, die de weerstand tegen luchtcompressie kan verminderen.

Het einde van de uitlaat sleuf moet worden ontworpen volgens de verschillende materialen, niet alleen niet aan de vliegende rand kan ook een effectieve uitlaat, maar op hetzelfde moment moeten aandacht besteden aan alle uitlaatkanalen moeten leiden tot de buitenkant van de mal.

In het poortontwerp is het noodzakelijk om te overwegen een grote poort of meerdere poorten te gebruiken om het rubber te voeden, of zelfs het gebruik van naaldkleptype timingcontrole te overwegen om het rubber te voeden, zodat het materiaal effectief kan worden gevuld, en tegelijkertijd moet worden opgemerkt dat de koeltijd van dunwandige onderdelen erg snel is en dat de runner en de poort de dikte moeten vergroten om koelsluiting te voorkomen.

Spuitgieten van dunne wanden met een hogesnelheidsmachine

Voor een spuitgietmachine met dunne wand moet je een machine met hoge snelheid kiezen, je kunt een machine kiezen met een snelheidsverhogend mechanisme.

Het schroefdruktype is bijvoorbeeld een klassieker spuitgieten van dunne wanden machine, met behulp van schroef opslag en plunjer injectie rubber, spuitgieten snelheid is snel, en kan goed voldoen aan de dunwandige spuitgieten behoeften.

Bovendien zijn sommige stikstofboosters, cilinderboosters en andere apparatuur ook beschikbaar als opties voor spuitgietmachines met dunne wand. Om te voldoen aan de eisen voor snel vullen, moet een spuitgietmachine voor dunwandig spuitgieten aan de volgende voorwaarden voldoen.

Injectiedruk moet hoog zijn, 200 MPa of meer (algemene spuitgietmachinedruk is lager dan 200 MPa); klemkracht is groot, de klemkracht geleverd door het klemmechanisme op het projectiegebied van elke vierkante inch van het product is 5-8 ton (conventioneel is 3-5 ton); reactiesnelheid is snel, wordt ervan uitgegaan dat de injectiesnelheid is tot 2200 mm / s, de responstijd is 11 milliseconden, enz.

Bovendien is het klemmechanisme van de dunwandig spuitgieten machine stelt ook hogere eisen aan de precisie en soepelheid van de beweging.

Op het gebied van verpakkingen wordt meestal een in-mold etiketteringsproces gebruikt, waarbij het etiket vóór de injectie snel en nauwkeurig in de holte wordt geplaatst en de gevormde producten worden verwijderd. Hiervoor is een zeer efficiënte robot nodig, die nauwkeurig, snel en soepel kan reageren bij het openen en sluiten van de matrijs.

Dunwandig spuitgietproces moet de druk en snelheid regelen

De vultijd van spuitgieten van dunne wanden is erg kort, veel vultijden zijn minder dan 0,5 seconden, het is onmogelijk om de snelheidscurve te volgen of de druk in zo'n korte tijd af te kappen, dus is het noodzakelijk om een microprocessor met hoge resolutie te gebruiken om de spuitgietmachine te besturen.

In het hele spuitgietproces van dunwandige producten moeten druk en snelheid tegelijkertijd onafhankelijk van elkaar worden geregeld.

De methode om de fase te vullen met snelheidsregeling en dan over te schakelen op drukregeling in de drukhoudfase van conventionele spuitgietmachines is niet langer toepasbaar.

Spuitgieten van dunne wanden maakt meestal gebruik van hoge druk om snel te vullen, maar we moeten aandacht besteden aan het injectieproces kan worden verbrand, ingesloten gas en andere problemen, en moeten de molding temperatuur en schroef sheer snelheid en andere parameters op basis van de warmte-gevoelige en shear-gevoelige kenmerken van kunststof te controleren. Ook moeten combineren met schimmel uitlaat om de vulling weerstand te verminderen.

Conclusie

Dunwandig vormgieten is een belangrijke tak van het moderne spuitgietendie kan voldoen aan de behoeften van veel producten op het gebied van structuur, lichtgewicht, cyclustijd en kosten.

Dunwandig gieten wordt veel gebruikt op het gebied van spuitgieten, we moeten beginnen bij de ontwerpbron en alle factoren van machine, matrijs en proces combineren om het succesvolle dunwandige spuitgietproces te optimaliseren en de kwaliteit van producten te optimaliseren.