Какие факторы влияют на деформацию изделий, изготовленных методом литья под давлением?

деформация¹ in injection molded products is influenced by various factors, which affect the final quality and functional performance of the products.

Warpage is primarily influenced by mold design, material selection, cooling rates², and process conditions in injection molding. Controlling these factors can reduce defects and improve the geometric precision of molded parts. If you are comparing suppliers for a new tool, use our injection molding supplier sourcing guide to ask about warpage prevention before quote approval.

Понимание ключевых факторов, влияющих на коробление, необходимо для производства высококачественных литьевых изделий. Углубитесь в каждый аспект, чтобы повысить стабильность и производительность продукции.

Как влияет структура пресс-формы на деформацию изделий, полученных литьем под давлением?

Mold structure impacts warpage in injection molding by influencing cooling rates and material flow. A stable литьевая форма controls gate location, cooling channels, ejector layout, and cavity rigidity so the part shrinks evenly instead of twisting after ejection.

Конструкция пресс-формы влияет на коробление при литье под давлением, воздействуя на скорость охлаждения и поток материала. Ключевыми факторами являются конструкция пресс-формы, расположение затворов и размещение каналов охлаждения. Правильная конструкция минимизирует коробление, повышая стабильность размеров, что очень важно для автомобильной и электронной промышленности.

Большая скорость усадки

Different plastic materials have different shrinkage rates. Some materials have large shrinkage rates, which will produce large volume changes during the cooling process after injection molding and easily cause warpage deformation. For example, crystalline plastics undergo significant volume contraction during the crystallization process and are more prone to warpage problems than non-crystalline plastics.

Система контроля

Положение, форма и количество литников в пресс-форме для литья под давлением влияют на состояние наполнения пластика в полости пресс-формы, что приводит к деформации пластиковой детали.

Чем больше расстояние между потоками, тем больше внутреннее напряжение, вызванное течением и усадкой между застывшим слоем и центральным слоем потока; и наоборот, чем меньше расстояние между потоками, тем меньше время течения от ворот до конца потока детали, тем тоньше застывший слой в процессе заполнения формы, тем меньше внутреннее напряжение, и в результате деформация искривления значительно уменьшается.

Количество, форма и расположение литников в пресс-форме влияют на то, как пластик заполняет полость формы, что может привести к деформации пластиковой детали. Чем больше длина потока, тем больше внутреннее напряжение, возникающее при течении и усадке между застывшим слоем и центром потока; и наоборот, чем меньше длина потока, тем меньше времени требуется пластику для прохождения от затвора до конца детали, тем тоньше застывший слой в процессе заполнения, тем меньше внутреннее напряжение, и в результате коробление значительно уменьшается.

Кроме того, использование большего количества литников позволяет сократить коэффициент расхода пластика (L/t), что делает плотность расплава в полости пресс-формы более равномерной, а усадку - более равномерной. Это также позволяет заполнить всю деталь при более низком давлении впрыска.

Система охлаждения

Когда вы впрыскиваете пластик, деталь остывает неравномерно, что приводит к ее неравномерной усадке.

Если разница температур между полостями пресс-формы и стержнями, используемыми для литья под давлением деталей плоской формы (например, корпусов аккумуляторов сотовых телефонов), слишком велика, расплав вблизи холодной поверхности полости пресс-формы быстро остывает, а вблизи горячей поверхности полости слой материала продолжает сжиматься, и неравномерное сжатие приводит к деформации детали.

So, when the injection mold is cooled, it is necessary to pay attention to temperature control during each этап процесса литья под давлением between the cavity and the core, and the temperature difference between the two cannot be too large. In this situation, you can consider using a two-mold thermostat to stabilize heat removal.

In addition to considering the temperature balance between the inner and outer surfaces of the plastic parts, it is also necessary to consider that the temperature of the plastic parts on all sides is the same, that is, the mold cooling should try to maintain the temperature balance of the cavity and the core everywhere, so that the cooling speed of the plastic parts is balanced everywhere, so that the shrinkage of each place is more uniform, and the generation of deformation can be effectively prevented.

Необоснованное расположение и количество ворот

Затвор - это место, через которое расплав пластика попадает в пресс-форму, и от того, где и сколько затворов у вас есть, зависит, как будет протекать и заполняться расплав. Если вы установите литник не в том месте, расплав может неравномерно поступать в пресс-форму, и тогда разные части литьевой детали будут иметь разную плотность и усадку, что приведет к деформации детали. Если у вас недостаточно литников, расплав может неравномерно заполнить всю полость, что также приведет к деформации детали.

Иррациональная структура пресс-формы

Конструкция пресс-формы также влияет на степень деформации литьевых деталей. Например, если разжимной механизм пресс-формы плохо продуман, он может оказывать неравномерное давление на литьевую деталь при ее извлечении из формы, вызывая коробление.

Кроме того, если пресс-форма недостаточно жесткая, расплавленный под высоким давлением пластик может деформировать ее в процессе впрыска, что косвенно может привести к деформации литых под давлением деталей. Характеристики материала

Необоснованная конструкция выталкивающей системы пресс-формы

The design of the ejector system also directly affects the deformation of the molded part. If the arrangement of the ejector system is not balanced, it will cause an imbalance of the ejector force and deformation of the molded parts. Therefore, in the design of the ejector system, you should strive to balance it with the demolding resistance.

Кроме того, площадь поперечного сечения выталкивающего стержня не должна быть слишком маленькой, так как в этом случае на пластиковую деталь будет оказываться слишком большое давление на единицу площади (особенно если температура распалубки слишком высока) и она будет деформироваться. Выталкивающий стержень должен располагаться как можно ближе к детали, которую трудно расплавить.

Если это не влияет на качество пластиковой детали (включая ее использование, размер и внешний вид), следует добавить верхний стержень, чтобы уменьшить общую деформацию пластиковой детали (именно поэтому верхний стержень находится на вершине формы).

Какое влияние оказывают наполнители и кристаллические пластмассы на деформацию и коробление изделий?

Filling behavior and crystalline plastics are major warpage drivers. Uneven filling changes flow orientation, cooling speed, and shrinkage balance. If the melt fills unevenly or the resin crystallizes at different rates across the part, one area contracts more than another, and the molded product bends after ejection.

Наполнители и кристаллические пластмассы влияют на коробление, изменяя скорость теплового расширения и усадки при охлаждении. Правильный выбор материала и корректировка конструкции необходимы для поддержания стабильности размеров изделия.

Стадия заполнения

The melted plastic is injected into the mold under pressure and cooled in the mold to solidify. This process is the most important step in injection molding. During this process, temperature, pressure, and speed are all interrelated and have a significant impact on the quality and productivity of the molded part.

Увеличение давления и скорости потока приводит к увеличению скорости сдвига, что вызывает разницу между молекулярной ориентацией параллельно направлению потока и перпендикулярно направлению потока, а также "эффект замораживания". Эффект замораживания" приводит к возникновению замораживающих напряжений, которые формируют внутренние напряжения в формованной детали.

The influence of temperature on warpage deformation is: the temperature difference between the upper and lower surfaces of the plastic part will cause thermal stress and thermal deformation; the temperature difference between different areas of the plastic part will cause non-uniform contraction between different areas; different temperature states will affect the shrinkage of the plastic part.

Кристаллические пластики

Кристаллические смолы (такие как параформальдегидные, нейлоновые, полипропиленовые, полиэтиленовые и ПЭТ смолы) обычно деформируются сильнее, чем некристаллические смолы (такие как ПММА смолы, полиэтилен, полистирол, АБС смолы, AS смолы и т.д.) с большой усадкой. Они также деформируются сильнее из-за направленности волокон в смолах, армированных стекловолокном.

Most of the deformations happen because the melting point temperature range is narrow, and it’s hard to fix them. The crystallinity of crystalline plastics changes depending on how fast they cool. If they cool fast, the crystallinity goes down and the molding shrinkage goes down. If they cool slow, the crystallinity goes up and the molding shrinkage goes up. We use this property to fix deformations in crystalline plastics.

На практике используется метод коррекции, при котором подвижная и неподвижная формы имеют определенную разницу температур. Нужно взять температуру, при которой на другой стороне деформации возникает напряжение, и тогда можно исправить деформацию. Иногда эта разница температур достигает 20°C и более, но она должна быть очень равномерной.

Следует отметить, что при проектировании кристаллических пластиковых формовочных деталей и пресс-форм, например, не следует заранее принимать специальные средства для предотвращения деформации, детали будут деформированы и не могут быть использованы, только для того, чтобы условия формовки соответствовали вышеуказанным требованиям, в большинстве случаев все равно не удается исправить деформацию.

Как влияют стадия распалубки и усадка отформованной детали на деформацию деформации?

Стадия распалубки и усадка значительно влияют на деформацию деформации в формованных деталях, что сказывается на стабильности их размеров и эксплуатационных характеристиках.

Деформация деформации возникает в результате неравномерной усадки во время охлаждения и распалубки. Управление температурой пресс-формы и скоростью охлаждения позволяет минимизировать коробление, обеспечивая лучшее качество и точность деталей.

Стадия распалубки

Когда вы вынимаете деталь из формы и даете ей остыть до комнатной температуры, это в основном стеклообразный полимер. Если вы не вынете деталь из формы правильно, или если вы не вынете ее из формы правильно, вы можете деформировать деталь.

В то же время, когда деталь заполняет форму и остывает, напряжение, "замороженное" в детали, высвобождается в виде "деформации", поскольку оно больше не удерживается на месте, что и вызывает коробление и деформацию.

Усадка изделий, изготовленных методом литья под давлением

The main reason for the warpage deformation of injection molded products is the uneven shrinkage of the molded parts. If the shrinkage effect during the filling process is not considered in the mold design stage, the shape of the product will be very different from the design requirements, and serious deformation will lead to product scrap (that is, shrinkage problem).

Помимо стадии заполнения, разница температур между верхней и нижней стенками пресс-формы также вызывает разницу в усадке верхней и нижней поверхностей формованной детали, что приводит к деформации.

При анализе коробления важна не сама усадка, а разница в усадке. В процессе литья под давлением расплавленный пластик в форме заполняется, и молекулы полимера выравниваются по направлению потока. Это приводит к тому, что пластик сжимается больше в направлении потока, чем в вертикальном направлении, что приводит к деформации деталей (также известной как анизотропия).

Normally, uniform shrinkage only affects the volume of plastic parts, only uneven shrinkage will cause warpage deformation. Crystalline plastic has a larger shrinkage rate than non-crystalline plastic in the flow direction and the vertical direction, and its shrinkage rate is also larger than non-crystalline plastic.

Как остаточные тепловые напряжения и деформация при формовке влияют на коробление изделий?

Остаточное тепловое напряжение и деформация при формовке значительно влияют на коробление формованных изделий, что сказывается на точности их размеров и эксплуатационных характеристиках.

Остаточное тепловое напряжение и деформация при формовке приводят к короблению формованных изделий, что влияет на стабильность формы. Правильное управление ими имеет решающее значение для обеспечения точного соответствия геометрии в автомобильной и электронной промышленности.

Остаточное тепловое напряжение

При формовании расплава пластмассы неравномерная ориентация и усадка расплава вызывают неравномерное внутреннее напряжение, поэтому после выхода изделия из формы оно будет деформироваться под действием неравномерного внутреннего напряжения.

Therefore, the internal stress and warpage of the product are analyzed and calculated from the mechanical point of view. In some foreign literature, warpage is considered to be caused by residual stress generated by uneven shrinkage.

На этапе охлаждения литья под давлением, когда температура выше температуры стеклования, пластик становится вязкоупругой жидкостью и испытывает релаксацию напряжения. Когда температура ниже температуры стеклования, пластик становится твердым.

Пластичность фазового перехода жидкость-твердое тело и релаксация напряжений при охлаждении оказывают существенное влияние на точное прогнозирование остаточных напряжений и деформации изделия. Пластичность фазового перехода жидкость-твердое тело и релаксация напряжений при охлаждении.

В неотвержденной области пластик ведет себя как густая жидкость, которую мы описываем с помощью модели густой жидкости. В отвержденной области пластик ведет себя как густая жидкость и пружина, что мы описываем моделью пружины и густой жидкости. Мы используем модель пружины и густой жидкости и компьютерную программу для прогнозирования тепловых напряжений и деформации.

Деформация при формовке

The deformation caused by molding strain is mainly due to the difference in molding shrinkage in the direction and the change in wall thickness.

Поэтому повышение температуры пресс-формы, повышение температуры расплава, снижение давления впрыска и улучшение условий течения в системе заливки могут уменьшить разницу в направлении усадки. Однако в большинстве случаев трудно устранить проблему, изменив только условия формования, и тогда приходится менять расположение и количество литников, например, впрыскивать с одного конца при формовании длинного стержня.

Иногда приходится изменять конфигурацию охлаждающей магистрали; длинные листовые детали более склонны к деформации, а иногда приходится изменять местную конструкцию детали, чтобы установить усиливающие стержни на задней части перевернутой стороны. Использование охлаждающих присадок для исправления этой деформации в основном эффективно. Если исправить ее не удается, приходится вносить изменения в конструкцию пресс-формы.

Какое влияние оказывают факторы процесса литья под давлением на деформацию изделия?

Process settings are direct warpage drivers. Mold temperature, melt temperature, injection speed, holding pressure, holding time, and cooling time change pressure history, cooling balance, molecular orientation, and final shrinkage.

Ключевыми факторами, влияющими на коробление изделий при литье под давлением, являются температура пресс-формы, скорость впрыска и время охлаждения. Регулировка этих параметров оптимизирует поток материала и минимизирует деформацию в автомобильной, электронной и упаковочной продукции, повышая ее качество и функциональность.

Неправильное давление впрыска и время выдержки

If the injection pressure is too high, the molded part will have large residual stress, and the release of this stress after demolding will cause warpage and deformation.

Если время выдержки слишком долгое или слишком короткое, это также влияет на качество продукта. Если время выдержки слишком велико, впрыскиваемая деталь будет слишком уплотнена, и после распалубки она легко отскочит и деформируется; если время выдержки слишком мало, изделие не будет иметь достаточной усадки, и оно деформируется из-за неравномерной усадки.

Слишком высокая скорость впрыска

Если скорость впрыска слишком высока, поток расплавленного пластика в форме будет нестабильным, что приведет к неравномерному заполнению, а после охлаждения произойдет различная степень усадки, что приведет к короблению и деформации.

The warpage of injection molded products is mainly affected by the mold structure, material properties, cooling balance, ejector system, filling process, and shrinkage. Unreasonable mold design, such as the inappropriate location and number of gates, will cause uneven melt flow, density differences, and warpage. These checks should be built into the project schedule, not left until after sampling, because they can change realistic время производства литья под давлением.

Материалы с высокой усадкой (например, кристаллические пластмассы) склонны к короблению из-за неравномерной усадки при охлаждении. Неравномерное охлаждение и разница температур в пресс-форме могут вызвать концентрацию напряжений и увеличить риск коробления. Непродуманная система выталкивания может вызвать неравномерное усилие, что еще больше повлияет на стабильность формы.

In addition, the temperature, pressure, and flow rate during the filling stage will affect the molecular orientation, resulting in internal stress and warpage. See our Injection Molding Complete Guide for a comprehensive overview.

What is the Conclusion on Warpage Factors in Injection Molding?

Часто задаваемые вопросы

What causes warpage in injection molded products?

Коробление вызвано неравномерной усадкой, которая обычно возникает из-за комбинации конструкции формы, поведения материала, дисбаланса охлаждения, расположения литника и настроек процесса. Один фактор редко объясняет весь дефект. В производстве мы сначала сравниваем толщину стенки, положение литника, схему охлаждения, коэффициент усадки смолы и следы извлечения, прежде чем менять параметры. Если вы только настраиваете давление впрыска, не проверяя охлаждение или структуру формы, вы можете скрыть симптом на одном испытании и увидеть возврат деформации в массовом производстве. Требуйте доказательств на образцах до начала изготовления формы.

Как скорости охлаждения влияют на коробление при литье под давлением?

Скорости охлаждения влияют на коробление, потому что области пластика, охлаждающиеся с разной скоростью, усаживаются на разную величину. Толстое ребро, бобышка или угол остаются горячими дольше, чем тонкая стенка, поэтому они продолжают усаживаться после того, как внешний слой уже затвердел. Это несоответствие вытягивает деталь из формы. Сбалансированные каналы охлаждения, правильный контроль температуры формы и равномерная толщина стенки обычно более эффективны, чем просто увеличение времени охлаждения. Более длительное охлаждение может помочь, но не исправит плохо сбалансированную форму.

Может ли выбор материала самостоятельно решить проблему коробления?

Выбор материала может снизить риск коробления, но не может решить проблему самостоятельно. Кристаллические пластики, смолы с высокой усадкой и марки, наполненные стеклом, ведут себя по-разному, поэтому выбор смолы важен. Однако тот же материал все равно может покоробиться, если литник неправильный, толщина стенки резко меняется, охлаждение формы неравномерно или деталь извлекается под напряжением. Рассматривайте материал как часть плана управления, а не как волшебное исправление после того, как форма уже неправильна. Требуйте доказательств на образцах до начала изготовления формы.

Как конструкция формы может снизить коробление до начала производства?

Конструкция формы снижает коробление, контролируя то, как пластик заполняет, уплотняется, охлаждается и извлекается. Лучшая профилактика происходит до изготовления формы: используйте сбалансированные литники, избегайте чрезмерной длины потока, размещайте охлаждение рядом с толстыми зонами, поддерживайте деталь во время извлечения и избегайте резких изменений толщины стенки. Для плоских или длинных деталей моделирование и анализ DFM стоят времени, потому что они выявляют задержки потока и дисбаланс охлаждения до изготовления образцов. Исправление коробления после изготовления формы обычно медленнее и дороже. Требуйте доказательств на образцах до начала изготовления формы.

Почему извлечение иногда создает деформацию?

Извлечение создает деформацию, когда деталь еще слишком горячая, компоновка выталкивателей несбалансирована или деталь прилипает к полости и отделяется неравномерно. Пластик может выглядеть твердым, но остаточные напряжения все еще могут быть внутри. Если толкатели давят слишком сильно на небольшую область, деталь изгибается или скручивается при выходе из формы. Хорошее управление извлечением использует правильный угол уклона, гладкую полировку, сбалансированные выталкиватели, стабильную температуру формы и достаточное время охлаждения, чтобы деталь могла поддерживать себя.

Что покупатели должны спрашивать у поставщиков о короблении до заказа формы?

Покупатели должны спрашивать у поставщика, как он предотвратит коробление до изготовления формы, а не только как будет исправлять его после испытаний. Запрашивайте комментарии по DFM относительно толщины стенки, расположения литника, схемы охлаждения, усадки смолы, ожидаемого риска потери плоскостности и метода контроля. Для критических деталей запрашивайте анализ течения расплава или четкий план отбора образцов. Серьезный поставщик литья под давлением должен объяснить вероятные коренные причины и компромиссы простым языком до предложения цены на производственную оснастку. Требуйте доказательств на образцах до начала изготовления формы.

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 →

1. warpage: Коробление — это состояние деформации, при котором литая пластиковая деталь скручивается, изгибается или теряет плоскостность после охлаждения. ↩

2. скорости охлаждения: Скорости охлаждения описывают, насколько быстро различные области литой детали теряют тепло; неравномерное охлаждение является распространенной причиной коробления. ↩

3. shrinkage rate: Коэффициент усадки — это процентное изменение размеров, происходящее при охлаждении и затвердевании расплавленного пластика внутри формы. ↩