Особенности процесса литья под давлением

литьё под давлением¹ это популярный производственный процесс, который может использоваться для изготовления различных деталей и изделий. Однако при выборе этого процесса необходимо учитывать несколько факторов.

For broader context, compare this topic with проектирование пресс-форм для литья под давлением, и supplier sourcing guide.

For readers comparing injection molding options, this article connects the литьевая форма², plastic material behavior, На их литейных мощностях используются совершенно новые высокоточные станки (например, ЧПУ 5-осевые). CAD и CAE применяются для предварительного анализа конструкции пресс-форм с целью повышения эффективности производственного процесса. Контролируется квалифицированная система для соответствия требованиям клиентов к качеству, а также осуществляется управление графиками сроков.³ evaluation, and quality control decisions that determine whether a project can move from design to repeatable production.

ПервыйПри этом необходимо учитывать тип материала, из которого будет производиться литье. Некоторые распространенные материалы лучше подходят для литья под давлением, чем другие, а некоторые типы материалов могут требовать особого обращения или обработки.

ВторойПри этом необходимо учитывать размер и сложность желаемой детали. Литье под давлением хорошо подходит для производства большого количества относительно простых деталей, но более сложные детали могут лучше подходить для других производственных процессов.

Наконец-тоПри определении стоимости литья под давлением необходимо учитывать типы оборудования и оснастки. Во многих случаях первоначальные инвестиции в оборудование для литья под давлением могут быть значительными, но стоимость одной детали обычно ниже, чем при других видах производственных процессов.

Injection molding is a manufacturing process involving the injection of molten material into a mold cavity. The material cools and hardens to take the shape of the mold cavity. Injection molding is used in a wide variety of industries, from automotive to consumer products.

What Are the Key Design Considerations for Injection Molded Parts?

The most important design consideration is achieving uniform wall thickness throughout the part.

Во-первых, толщина стенок деталей должна быть одинаковой.

Second, the material must be compatible with the процесс литья под давлением. Некоторые материалы, такие как стекло или металл, не могут быть введены в полость пресс-формы.

For complex geometries, this may require coring out thick sections with ribs or gussets to maintain structural integrity while achieving uniform wall thickness throughout the part.

В-третьих, размеры детали должны быть в пределах допусков термопластавтомата.. Если размер слишком большой или слишком маленький, деталь может неправильно выходить из формы или не соответствовать спецификациям заказчика.

Наконец-то, литьевая форма должна быть спроектирована с учетом надлежащего охлаждения и вентиляции, чтобы предотвратить появление дефектов в готовой детали. By considering all of these factors, the designer can produce a high-quality injection molded part that meets the customer’s requirements.

Характеристики пластмассовых изделий определяются взаимодействием свойств материала и параметров процесса формования. Выбор материала оказывает значительное влияние на свойства изделия, поскольку различные пластмассы имеют разные физические и химические свойства.

Процесс формования также играет важную роль, поскольку различные параметры могут привести к значительным изменениям в конечном продукте. Чтобы добиться желаемых свойств, необходимо тщательно подбирать материалы и процессы формования. Это позволяет производить высококачественные пластиковые изделия, отвечающие конкретным требованиям.

Свойства пластмассовых изделий зависят от свойств материала и параметров процесса формования, причем для получения наилучших физических свойств различных пластмасс требуются параметры процесса, соответствующие их свойствам.

Ключевыми моментами литья под давлением являются следующие:

Why Does Plastic Shrinkage Matter in Injection Moulding?

Shrinkage is the reduction in part dimensions after cooling, and it is one of the most critical variables in injection moulding.

a. Пластиковые виды термопластичных процесс формования, потому что есть также кристаллизации объема формы изменения, внутреннее напряжение, замороженные в пластиковых частей остаточного напряжения, молекулярной ориентации и других факторов, поэтому по сравнению с термореактивных пластмасс больше усадки, усадки диапазон скорости, направленные очевидно.

Кроме того, усадка после формования, отжига или обработки влагой обычно больше, чем у термореактивных пластмасс.

b. Характеристики пластмассовых деталей при формовании, расплавленный материал и поверхность полости соприкасаются с внешним слоем и немедленно охлаждаются, образуя твердую оболочку низкой плотности.

Из-за плохой теплопроводности пластика внутренний слой пластиковой детали остывает медленно и образует плотный твердый слой с большой усадкой. Поэтому надлежащая толщина стенок, медленное охлаждение и высокоплотный слой дают большую усадку.

Кроме того, наличие или отсутствие вставок, а также расположение и количество вставок оказывают непосредственное влияние на направление потока материала, распределение плотности и величину сопротивления усадке, поэтому характеристики пластиковых деталей на величину усадки оказывают направленное воздействие.

c. Форма, размер и распределение этих факторов на входе непосредственно влияют на направление потока материала, распределение плотности, эффект удержания давления и усадки, а также время формования.

Прямое всасывание, большое сечение впускного отверстия (особенно толстое сечение) имеет малую усадку, но направленное, широкое и короткое впускное отверстие имеет малую направленность. Те, которые расположены близко к входу или параллельно направлению потока материала, будут иметь большую усадку.

d. Условия формовки Температура формы высокая, охлаждение расплавленного материала медленное, высокая плотность, усадка, особенно для кристаллических материалов из-за высокой кристалличности, изменение объема, поэтому усадка больше.

Распределение температуры в пресс-форме и охлаждение внутри и снаружи пластиковых деталей, а также равномерность плотности также связаны, непосредственно влияя на размер и направление усадки каждой детали.

Кроме того, давление и время выдержки также оказывают большое влияние на усадку, при большом давлении и длительном времени усадка небольшая, но направленная.

Высокое давление впрыска, разница в вязкости расплавленного материала мала, межслойное напряжение сдвига мало, упругость после скачка формы, поэтому усадка также может быть умеренно уменьшена, высокая температура материала, усадка, но направление небольшое.

Поэтому регулировка температуры, давления, скорости впрыска и времени охлаждения пресс-формы во время формования также может изменить усадку пластиковых деталей.

При проектировании пресс-формы в соответствии с диапазоном усадки различных пластмасс, толщина стенок и форма пластмассовой детали, размер и распределение входных отверстий, а также скорость усадки каждой части пластмассовой детали определяются эмпирическим путем, после чего рассчитывается размер полости.

Для высокоточных пластмассовых деталей и трудно уловимой скорости усадки, как правило, целесообразно использовать следующие методы проектирования пресс-формы.

1. Возьмите меньший коэффициент усадки для внешнего диаметра пластиковой детали и больший - для внутреннего, чтобы оставить место для корректировки после пробной пресс-формы.

2. Испытание формы для определения формы, размера и условий формовки системы заливки.

3. Последующая обработка пластиковых деталей с целью определения изменения размеров (измерения должны проводиться через 24 часа после распалубки).

4. Корректировка формы в соответствии с фактической усадкой

5. Попробуйте снова изготовить пресс-форму и немного скорректируйте величину усадки, изменив условия процесса проектирования соответствующим образом, чтобы удовлетворить требования к пластиковой детали.

What Factors Affect Thermoplastic Molding Shrinkage?

The four main factors are plastic variety, part geometry, gate design, and molding conditions.

2. Размер и структура пресс-формы для литья пластмасс. Если равномерная толщина стенки формованной детали слишком велика или система охлаждения не очень хороша, это повлияет на скорость усадки.. Кроме того, наличие или отсутствие вставок, их расположение и количество напрямую влияют на направление потока материала, распределение плотности и размер сопротивления усадке.

3. Форма, размер и распределение материала во рту. Эти факторы напрямую влияют на направление потока материала, распределение плотности, эффект удержания давления и усадки, а также время формования.

4. Температура пресс-формы и давление впрыска. Высокая температура пресс-формы и высокая плотность расплава во время формования приводят к высокой усадке пластика, особенно для пластиков с высокой кристалличностью. Распределение температуры и однородность плотности пластиковых деталей также напрямую влияют на величину и направление усадки.

Давление выдержки и время выдержки также влияют на усадку. При высоком давлении и длительном времени выдержки усадка будет небольшой, но направленной. Поэтому регулировка температуры пресс-формы, давления, скорости впрыска и времени охлаждения во время формования также может изменить усадку пластиковых деталей.

При проектировании пресс-формы в соответствии с диапазоном усадки различных пластмасс, толщина стенок и форма пластмассовой детали, размер и распределение входных отверстий, а также скорость усадки каждой части пластмассовой детали определяются эмпирическим путем, после чего рассчитывается размер полости.

Для высокоточных пластмассовых деталей и трудно уловимой скорости усадки, как правило, целесообразно использовать следующие методы проектирования пресс-формы.

a) Примите небольшой меньший коэффициент усадки для внешнего диаметра пластиковых деталей и больший - для внутреннего, чтобы оставить возможность для корректировки после испытания пресс-формы.

b) Испытательная форма для определения формы, размера и условий формовки системы заливки.

c) Пластиковые детали, подлежащие постобработке, подвергаются постобработке для определения изменения размеров (измерения должны проводиться через 24 часа после распалубки).

d) Скорректируйте форму в соответствии с фактической усадкой.

e) Пресс-форма снова тестируется, и значение усадки может быть немного скорректировано для соответствия требованиям к формованной детали путем изменения технологических условий, если это необходимо.

How Does Plastic Material Fluidity Affect the Moulding Process?

Material fluidity is the ability of molten polymer to flow and fill the mold cavity.

Малый молекулярный вес, широкое распределение молекулярного веса, плохая регулярность молекулярной структуры, высокий индекс расплава, большая длина спирального потока, малая вязкость, коэффициент текучести хороший, одноименная пластмасса должна быть проверена в инструкции, чтобы определить ее ликвидность, подходит ли она для литья под давлением.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к конструкции пресс-формы, текучесть обычно используемых пластмасс можно условно разделить на три категории.

1. Хорошая текучесть PA, PE, PS, PP, CA, поли (4) метил чеснока.

2. полистирольные смолы средней текучести (такие как ABS, AS), PMMA, POM, полифениленовый эфир.

3. Плохая текучесть ПК, жесткий ПВХ, полифениленовый эфир, полисульфон, полиарилсульфон, фторопласты.

b. Текучесть различных пластмасс также изменяется под воздействием различных факторов формования, основными из которых являются следующие.

1. Температура материала Температура увеличивает текучесть, но различные пластики также различаются, PS (особенно ударопрочный и MFR значение выше), PP, PE, PMMA, модифицированный полистирол (например, ABS, AS), PC, CA, и другие пластики текучесть с изменением температуры. Для ПЭ и ПОМ повышение или понижение температуры оказывает меньшее влияние на его текучесть. Поэтому при формовке необходимо регулировать температуру для контроля текучести.

2. Давление впрыска увеличивается, расплавленный материал подвергается сдвигу, ликвидность также увеличивается, особенно PE, POM более чувствительны, поэтому целесообразно отрегулировать давление впрыска для контроля ликвидности при формовке.

3. Структура пресс-формы Форма системы заливки, размер, расположение, дизайн системы охлаждения, сопротивление потоку расплавленного материала (например, отделка поверхности, толщина поперечного сечения канала, форма полости, система выпуска) и другие факторы непосредственно влияют на фактическую ликвидность расплавленного материала в полости, где расплавленный материал для снижения температуры и увеличения сопротивления потоку ликвидности будет уменьшен.

Дизайн пресс-формы должен основываться на текучести используемого пластика и выбирать разумную структуру. При формовке мы также можем контролировать температуру материала, температуру пресс-формы и давление впрыска, скорость впрыска и другие факторы, чтобы правильно отрегулировать ситуацию заполнения для удовлетворения потребностей формовки.

Why Does Crystallinity Matter in Plastic Injection Moulding?

Crystallinity is the degree of structural order in a solid polymer, which determines shrinkage behavior and thermal requirements.

Так называемое явление кристаллизации - это переход пластика из расплавленного состояния в состояние конденсации, молекул из самостоятельного движения, совершенно неупорядоченного, в молекулы, прекращающие свободное движение, согласно слегка фиксированному положению, и тенденция превращения молекулярного расположения в регулярную модель какого-либо явления.

В качестве критерия для различения внешнего вида этих двух типов пластиков в зависимости от прозрачности толстостенных пластиковых деталей, обычно кристаллический материал является непрозрачным или полупрозрачным (например, POM и т.д.), а аморфный материал - прозрачным (например, PMMA и т.д.).

Однако есть и исключения, например, поли(4)метилгарулеин - кристаллический пластик, но обладает высокой прозрачностью, а ABS - аморфный материал, но не прозрачный.

In the mold design and selection of injection molding machines, the following requirements and considerations should be noted for crystalline plastics.

1. Для повышения температуры материала до температуры формования требуется больше тепла, поэтому используйте оборудование с большой пластифицирующей способностью.

2. При охлаждении и отпуске выделяется большое количество тепла, и его необходимо полностью охладить.

3. Разница в удельном весе между расплавленным и твердым состоянием велика, усадка при формовании велика, легко возникают усадка, пористость.

4. Быстрое охлаждение, низкая кристалличность, малая усадка и высокая прозрачность. Кристалличность связана с толщиной стенки пластиковых деталей, толщина стенки - это медленное охлаждение, высокая кристалличность, высокая усадка и хорошие физические свойства. Поэтому кристаллический материал должен быть необходим для контроля температуры пресс-формы.

5. Значительная анизотропия и высокое внутреннее напряжение. Некристаллизованные молекулы продолжают кристаллизоваться после распалубки и находятся в состоянии энергетического дисбаланса, склонного к деформации и короблению.

6. The crystallization temperature range is narrow, and it is easy to inject the unmelted material into the injection mold or block the inlet.

What Are Heat-Sensitive and Hydrolysis-Prone Plastics?

Heat sensitivity is when plastics degrade under prolonged high-temperature exposure or excessive shear.

Термочувствительные пластмассы в процессе разложения выделяют мономеры, газы, твердые вещества и другие побочные продукты, особенно некоторые газы разложения, которые раздражают, разъедают или токсичны для человеческого тела, оборудования и форм.

Therefore, the mold design, selection of injection molding machine and molding should pay attention to, should use screwmolding injection molding machine, pouring system cross-section should be large, mold and barrel should be chromium-plated, there should be no * corner stagnant material, must strictly control the molding temperature, plastic to add stabilizers to weaken its heat-sensitive performance.

b. Некоторые пластмассы (например, ПК) разлагаются при высокой температуре и давлении, даже если содержат небольшое количество воды; это свойство называется легким гидролизом, поэтому их необходимо предварительно нагреть и высушить.

How Do Stress Cracking and Melt Rupture Occur?

Stress cracking occurs when internal molding stresses combine with external chemicals or mechanical loads.

По этой причине, помимо добавления в сырье добавок для повышения трещиностойкости, следует обратить внимание на сухое сырье, разумно выбрать условия формовки, чтобы снизить внутреннее напряжение и повысить трещиностойкость. А также следует выбирать разумную форму пластиковых деталей, не устанавливать вставки и принимать другие меры для минимизации концентрации напряжений.

Mold design should increase the slope of the mold release, choose a reasonable feed port and ejector mechanism, molding should be appropriate to adjust the material temperature, mold temperature, injection pressure, and cooling time, and try to avoid plastic parts too cold and brittle when the mold release, moldingplastic parts should also be post-treatment to improve anti-cracking, eliminate internal stress and prohibit contact with solvents.

b. При определенной скорости течения расплава полимера, при постоянной температуре через отверстие сопла, когда его скорость течения превышает определенное значение, на поверхности расплава возникают боковые трещины, называемые разрывом расплава, изменяется внешний вид и физические свойства пластиковых деталей. Поэтому при выборе высокой скорости течения расплава полимера и т.д. следует увеличить сопло, литник, входное сечение, уменьшить скорость впрыска и повысить температуру материала.

How Do Thermal Performance and Cooling Speed Affect Quality?

Thermal performance is the primary factor determining cycle time, part quality, and hot-runner feasibility.

Время охлаждения пластмасс с высокой температурой тепловой деформации может быть коротким, и пресс-форма может быть выпущена раньше, но после выпуска пресс-формы необходимо предотвратить деформацию при охлаждении.

Скорость охлаждения пластмасс с низкой теплопроводностью медленная (например, ионные полимеры и т.д. охлаждаются крайне медленно), поэтому их необходимо полностью охладить, а охлаждающий эффект пресс-формы усилить.

Hot sprue molds are suitable for plastics with low specific heat and high thermal conductivity. Plastics with high specific heat, low thermal conductivity, low heat deflection temperature, and slow cooling rate are not suitable for high-speed molding, so an appropriate injection molding machine must be used and the cooling of the mold should be strengthened.

b. В соответствии с характеристиками различных типов пластмасс и формой пластиковых деталей необходимо поддерживать соответствующую скорость охлаждения. Поэтому пресс-форма должна быть оснащена системой нагрева и охлаждения в соответствии с требованиями формовки для поддержания определенной температуры пресс-формы.

Когда температура материала приводит к повышению температуры пресс-формы, ее необходимо охладить, чтобы предотвратить деформацию пластиковых деталей после распалубки, сократить цикл литья под давлением и уменьшить кристалличность.

Если остаточного тепла пластика недостаточно для поддержания определенной температуры в пресс-форме, пресс-форма должна быть оснащена системой нагрева для поддержания определенной температуры в пресс-форме, чтобы контролировать скорость охлаждения, обеспечивать текучесть, улучшать условия заполнения или контролировать пластиковые детали, чтобы они остывали медленно, предотвращать неравномерное охлаждение внутри и снаружи толстостенных пластиковых деталей, улучшать кристалличность и т.д.

Для обеспечения хорошей текучести, большой площади формовки и неравномерной температуры материала иногда необходимо использовать попеременный нагрев или охлаждение или частичный нагрев и охлаждение в зависимости от ситуации формовки пластиковых деталей. По этой причине пресс-форма должна быть оснащена соответствующей системой охлаждения или нагрева.

Why Is Moisture Absorption Critical in Injection Moulding?

Moisture absorption is a critical factor affecting dimensional stability, surface quality, and mechanical strength.

The common hygroscopic⁴ plastics with strong moisture absorption are PMMA, PA, PC, ABS, and POM. These materials must be dried to specific moisture levels before processing. Poor moisture-absorbing plastics such as PE, PP, and POM (when unfilled) have lower drying requirements, but should still be monitored for surface moisture.

Содержание воды в материале должно контролироваться в допустимых пределах, иначе под воздействием высокой температуры и давления вода превратится в газ или гидролизуется, что приведет к образованию пузырей на пластиковой смоле, снижению текучести, ухудшению внешнего вида и механических свойств.

Поэтому влагопоглощающие пластики должны быть предварительно нагреты в соответствии с требованиями соответствующих методов и спецификаций нагрева, чтобы предотвратить повторное поглощение влаги при использовании.

Заключение

The injection molding process involves the injection molding machine equipment, the design of the injection molding product, the design and production of the injection mold, the information related to the injection molding material, and the debugging of the injection molding production process, etc. Each link needs to be considered thoroughly to ensure the final product is of high quality.

Need a Quote for Your Injection Molding Project?

Get competitive pricing, DFM feedback, and production timeline from ZetarMold’s engineering team.

Request a Free Quote → See our литьё под давлением for a comprehensive overview.

Часто задаваемые вопросы

Часто задаваемые вопросы

What Is the Most Important Factor in Injection Moulding Process Design?

Shrinkage determines whether your final part matches the designed dimensions. Crystalline plastics like POM and PA can shrink 1.5–2.5%, while amorphous materials like ABS shrink only 0.4–0.7%. If the mold is not compensated for the correct shrinkage rate, parts will be undersized or warped. Shrinkage also varies within the same part — flow-direction shrinkage differs from cross-flow shrinkage, and thicker sections shrink more than thin walls. The practical solution is to run a test mold first, measure actual shrinkage, and then adjust the production mold accordingly. This iterative approach saves money compared to guessing and re-cutting steel.

Why Must Plastic Pellets Be Dried Before Injection Moulding?

Many engineering plastics — particularly PC, PA, PET, and PMMA — absorb moisture from the air through hygroscopic action. If these materials enter the barrel with excess moisture, the water reacts with the polymer at high temperature, causing hydrolysis that breaks molecular chains and permanently reduces mechanical strength. Visually, you will see splay marks (silver streaks) on the part surface. Drying requirements vary: PC typically needs 3–4 hours at 120°C to reach below 0.02% moisture, while PA6 may need 4–6 hours at 80°C. Skipping or shortening the drying step to save cycle time is a false economy that leads to scrap and customer complaints.

What Causes Stress Cracking in Injection Molded Parts?

Stress cracking occurs when residual internal stress from the molding process combines with an external chemical agent or mechanical load. Materials like PC and PMMA are especially susceptible. The root causes include fast injection speeds that create orientation stress, inadequate packing pressure that leaves voids, uneven cooling that creates thermal gradients, and aggressive ejection that adds mechanical stress. In practice, parts may pass initial inspection but crack days or weeks later when exposed to solvents, cleaning agents, or sustained load. Prevention requires optimized process parameters, proper gate placement, adequate draft angles for ejection, and post-molding annealing for critical applications.

How Can ZetarMold Support Your Injection Moulding Project?

ZetarMold brings over 20 years of injection molding and tooling experience from our Shanghai factory, operating 47 machines from 90T to 1850T. We provide full DFM (Design for Manufacturing) feedback before tooling begins, in-house mold manufacturing supporting 100+ mold sets per month, and a six-step quality workflow from IQC through OQC. Our engineers can advise on material selection, shrinkage compensation, process parameter optimization, and thermal management to prevent defects like warpage, sink marks, and stress cracking. Whether you need a single prototype mold or high-volume production with 400+ material options, we deliver consistent quality backed by ISO 9001, ISO 13485, ISO 14001, and ISO 45001 certifications.

What Is the Difference Between Crystalline and Amorphous Plastics in Moulding?

Crystalline plastics like PA, POM, and PEEK form ordered molecular structures as they cool, resulting in higher shrinkage of 1.5 to 2.5 percent, opacity, and better chemical resistance. Amorphous plastics like PC, ABS, and PMMA cool into a random molecular arrangement with lower shrinkage of 0.3 to 0.7 percent, transparency, and easier processing. The key processing difference is that crystalline materials need more precise temperature control and longer cooling times. For mold designers, crystalline materials demand larger cavities to compensate for shrinkage, while amorphous materials are more forgiving dimensionally but require attention to stress cracking risks.

1. литьё под давлением: инъекционное формование относится к производственному процессу, который расплавляет пластик, вводит его в камеру формы, охлаждает деталь и повторяет цикл для стабильного объемного производства. ↩

2. литьевая форма: Литьевая форма — это прецизионный инструмент, определяющий геометрию детали, поведение при охлаждении, выталкивание, литниковую систему, качество поверхности и повторяемость. ↩

3. На их литейных мощностях используются совершенно новые высокоточные станки (например, ЧПУ 5-осевые). CAD и CAE применяются для предварительного анализа конструкции пресс-форм с целью повышения эффективности производственного процесса. Контролируется квалифицированная система для соответствия требованиям клиентов к качеству, а также осуществляется управление графиками сроков.: A supplier is a manufacturing partner evaluated by tooling capability, process control, material knowledge, inspection discipline, communication, and reliability. ↩

4. hygroscopic: Hygroscopy is a property where a material absorbs moisture from its surrounding environment, critical for drying engineering plastics before molding. ↩