Kuidas süstimisvormi disain hoiab ära õhumullide ja tühimike plastosades?

Enne lahendustest rääkimist tasub olla täpne, millega tegelikult tegemist on. On kaks põhimõtteliselt erinevat defekti, mida mõlemat nimetatakse tootmises "mullideks", ja neil on vastupidised algpõhjused.

Õhulõksudtekib siis, kui gaas - õhk, mis oli juba enne süstimist vormiõõnsuses, või plastisulami enda tekitatud gaas - jääb lõksu kohta, kust see ei pääse. Kui plastik selle ümber täitub, tekitab kinni jäänud gaas nähtava tühimiku või pinnamulli. Õhulõksud kipuvad tekkima voolu lõppu - nurkadesse, pimetaskutesse või mujale, kus täitemuster sunnib kahte sulamise esiosa kokku saama ja õhu nende vahele kinni püüdma.

Kokkutõmbuvad tühimikudvorm vastupidisel põhjusel: mitte sellepärast, et gaasi on liiga palju, vaid sellepärast, et plastikut pole piisavalt. Kui osa paks osa jahtub, tahkub esmalt välimine kest ja lukustub oma kohale. Kui veel-sula sisemus jahtub ja kahaneb, tõmbub see nahast eemale, luues sisemise tühimiku. Kokkutõmbuvad tühimikud tekivad detaili - paksemates osades ribide taga, esiosa sees, paksude seinte üleminekutel.

Diagnoos, mis tüüpi teil on:

· Lõika või lõigake tagasilükatud osa. Kui seal on sile, ümmargune sisemine õõnsus ilma värvimuutusteta, on see tõenäoliselt kokkutõmbumistühjus. Kui mulli asukohas on kerge põletus või värvimuutus, on tõenäolisem õhu- või gaasiprobleem.

· Kontrollige asukoha mustrit. Kokkutõmbuvad tühimikud on ühtlased - alati samas paksus osas. Õhulõksud võivad olla erineva asukohaga, kuid kipuvad koonduma täitmise lõpus või konkreetsete geomeetriliste tunnuste juures.

Õige diagnoosi panemine enne parandamist on oluline - õhulõksude ja kahanevate tühimike lahendused on üsna erinevad ning vale lahenduse rakendamine valele probleemile raiskab aega ja raha.

Värava asukoht ja täitemuster

Täitemuster - kuidas plast voolab väravast, et täita kogu õõnsus - on peamine muutuja, mis määrab, kus ja kas õhupüüdjad tekivad.

Kui plast täidab õõnsuse, surub see õhku selle ees vormi otste suunas. Kui täitemuster on hästi-disainitud, surutakse õhk järk-järgult eraldusjoone ja õhutussoonte poole, kust see välja pääseb. Kui täitemuster on halvasti kujundatud, võib see tekitada võidusõidu jälgimise -, kus plast liigub kiiremini ühte teed mööda kui teist ja kahekordistub tagasi, püüdes õhku taskusse.

Värava asukoht on täitemustri juhtimiseks kõige olulisem otsus. Värava asetamine keeruka detaili kõige õhemasse kohta või sisemiste omadustega detaili valele küljele tagab peaaegu õhupüüdjad. Täitemustri modelleerimiseks ja kinnijäänud õhu asukohtade tuvastamiseks tuleks kasutada vormivoolu simulatsiooni enne värava asukoha lõplikku kindlaksmääramist.

aMänguauto plastist sissepritsevormKerepaneelidega, mis sisaldavad sisemisi aknaraame, uksesüvendeid ja rattakoopa funktsioone, on täitemuster keeruline. Väravad tuleb asetada nii, et need täidaksid esmalt avatud paneeliosad ja võimaldaksid õhul suletud taskutest evakueerida, kui sula nendeni jõuab.

Ventilatsioon on kõige otsesem mehaaniline lahendus õhupüüduritele. Ventilatsioonisooned on vormi eraldusjoone pinnale töödeldud madalad kanalid, mis võimaldavad kinni jäänud õhul vormi täitumisel välja pääseda. Väljakutse seisneb selles, et tuulutusava peab olema piisavalt lai ja piisavalt sügav, et õhk välja lasta, kuid piisavalt madal, et plast ei voolaks läbi ega tekitaks välku.

Standardsed õhutussoonte tehnilised andmed:

· Sügavus:0,015–0,05 mm enamiku termoplastide puhul. ABS ja PP taluvad veidi sügavamaid tuulutusavasid (0,03–0,05 mm) ilma välku tekitamata; madalama viskoossusega materjalid vajavad madalamaid õhutusavasid.

· Laius:Tavaliselt 3–8 mm õhutussoonte kohta.

· Leevendusosa:Ventilatsioonisoonte taga on laiem ja sügavam reljeefkanal (sügavus 0,5–1,0 mm) laseb väljavoolaval õhul ilma taganemiseta atmosfääri evakueerida.

· Paigutus:Ventilatsiooniavad peavad asuma kohas, kus täitmismustri analüüs ennustab viimased-täitmiskohad. Vales kohas asuv tuulutusava ei tee midagi.

aastal avaldatud uuringPolümeeritehnika ja teadus(2020) leidsid, et simulatsiooniga -kinnitatud ventilatsiooniava paigutusega vormid näitasid õhupüüduri defektide esinemissagedust ligikaudu 74% madalamal kui empiiriliselt paigutatud ventilatsiooniavad ainult eraldusjoontele -, mis kinnitab, et täiteanalüüsil põhinev tuulutusavade paigutus ületab ainuüksi intuitsioonil põhinevat paigutust.

aMänguauto plastist sissepritsevorm, on tuulutusavade paigutus eriti oluline suletud taskutes - siseakna avades,-kere all olevates kanalites ja kõigis korpuse struktuuri sügavates pimedates süvendites. Need on täpselt need kohad, kus sula võib ümbritseda lõksu jäänud õhku, millel pole kuhugi minna.

Jooksu ja värava geomeetria mõjutavad ka õhu evakueerimist. Hästi-disainitud väravasisend loob sujuva, järkjärgulise täitmismustri, mis surub õhku järjekindlalt ventilatsiooniavade poole. Halvasti kavandatud värav -, mis on liiga kitsas, liiga lühike või joa tekitamiseks paigutatud - tekitab turbulentse täitepinna, mis voldib õhu sulatisse, mitte ei suru seda ette.

Allveelaevade (tunneli) väravad peaksid vältima kohti, kus värava sissepääs on suunatud pimetasku või nurga poole. Laiadel tasastel pindadel (nagu mänguautode katusepaneelid) olevad ventilaatoriväravad jaotavad täidise kogu laiuses, vähendades tõenäosust, et värava sissepääsu juures õhk kokku klapib ja luues prognoositavama evakuatsioonitee.

Hallituse voolu simulatsioon

Kõigile keeruka geomeetriaga detailidele -, sealhulgas enamikuleMänguauto plastist sissepritsevormkerekomponentide - vormivoolu simulatsioon tuleks läbi viia enne, kui värava ja õhutusava positsioonid on lõplikult kindlaks määratud. Simulatsioon näitab täitmise järjestust, tuvastab viimased-täitmiskohad, ennustab keevisjoonte moodustumist ja mis kõige tähtsam - näitab, kus õhu kinnijäämine toimub. Simulatsioonis tehtud muudatused värava asendis, õhutusava asukohas või jooksja paigutuses ei maksa midagi. Terases pärast esimesi proove tehtud samad muudatused on kallid ja{5}}aeganõudvad.

Seina paksuse ühtlus - Peamine põhjus

Kokkutõmbuvad tühimikud on peaaegu alati seina paksuse probleem. Kui on olemas märkimisväärne lokaalne paks sektsioon - ülemus, liiga lai tugevdav ribi, dekoratiivne kõrgendatud element - võtab selle paksuse osa lisamaterjali jahtumine kauem aega kui ümbritseval alal. Välimine nahk tahkub ja lukustub; tuum jätkab jahtumist ja kahanemist, luues sisemise tühimiku.

Disaini reegel on lihtne: seina paksus peab olema võimalikult ühtlane. Kui paksem osa on vältimatu, vähendage järsu sammu loomise asemel üleminekut paksult õhukeseks.

Standardsed ribide kujundamise reeglid tühimike vältimiseks:

· Riba paksus: 50–60% seina nimipaksusest

· Roide kõrgus: maksimaalselt 3 × ribi põhja laius

· Mitu lühemat ribi paralleelselt on parem kui üks kõrge lai ribi

aMänguauto plastist sissepritsevorm, on rattakoopa ümbritsemine, katusetugevdus ja telje kinnituspead kõige levinumad kohad kokkutõmbuvate tühimike jaoks - kõigis piirkondades, kus kohalik paksus ületab kere paneeli nimiseina. Nende funktsioonide kujundamine vastavalt ülaltoodud proportsioonireeglitele kõrvaldab enamiku tühimike teket enne selle algust.

Värav tuleb asetada nii, et detaili paksud osad jäävad vormi täitumisel värava tihendusrõhu ulatusse. Tihendusrõhk - pärast õõnsuse nominaalset täitumist rakendatud kõrgendatud rõhk - surub täiendava materjali paksudesse osadesse, et kompenseerida jahutuskahanemist. Kui paks osa on väravast liiga kaugel või kui värav on enne pakkimise lõpetamist ära külmunud, siis kompensatsioon selleni ei jõua ja tekib tühimik.

Aastal aMänguauto plastist sissepritsevormPaksu telje ülemise funktsioonide tõttu on värava ideaalne asend 50–80 mm kaugusel värava sissepääsust. Kui geomeetria seda takistab, võib suurem värava diameeter või teine ​​värava asend laiendada tõhusat tihendi ulatust.

Pakkimisrõhk ja hoidmisaeg

Kuigi pakendi rõhk ja hoidmisaeg on pigem protsessi parameetrid kui disainiparameetrid, peab vormi konstruktsioon looma tingimused, et need oleksid tõhusad. Värav, mis külmub liiga kiiresti -, kuna värava maa on liiga õhuke, - katkestab tihendusrõhu enne, kui paksud sektsioonid on piisavalt jahtunud, et olla ise-toestav. Värava maa pikkus ja läbimõõt peavad olema sellised, et värav oleks avatud minimaalse pakiaja jooksul, mis on vajalik detaili kõige paksema osa jaoks.

Mitte kõik mullid ei pärine õhulõksudest või kokkutõmbumistühjadest. Kolmanda kategooria - niiskustühjad - tekivad siis, kui hügroskoopseid materjale, nagu ABS, nailon või PC, töödeldakse ebapiisava kuivatamisega. Atmosfäärist imendunud niiskus muutub süstimise ajal auruks ja need aurutaskud näevad valmisosas välja nagu õhumullid.

ABS - kõige levinum materjalMänguauto plastist sissepritsevormrakendused - imab õhust kergesti niiskust. Standardne ABS nõuab enne töötlemist kuivatamist 80–85 kraadi juures 2–4 tundi. Kuivatatud ABS tekitab hõbedasi triipe ja väikseid pinnamulle isegi hästi-disainitud vormis. See on töötlemisprobleem, mitte vormikujunduse probleem, - kuid see tasub enne vormi uurimisele aega kulutamist välistada.

Sümptomite eristamine: niiskustühjad tekitavad lisaks sisemistele mullidele pinnale sageli hõbedaseid triibusid. Õhulõksud ja kokkutõmbuvad tühimikud ei tekita tavaliselt hõbedaseid triipe.

TheMänguauto plastist sissepritsevormesitab konkreetseid mulliprobleeme, millega tasub otse tegeleda.

Kerepaneeli õhupüüdurid:Mänguauto kere - keerukas geomeetria koos sisemiste konstruktsioonielementide, aknaavade ja rattakoopataskutega - loob mitu võimalikku õhupüüduri asukohta. Värava asendit tuleb kontrollida voolu simulatsiooniga ja õhutussooned tuleb paigutada kõikidesse kinnitatud viimastesse-täitmiskohtadesse, mitte ainult eraldusjoone ilmsetesse servadesse.

Paksu sektsiooni tühimikud konstruktsiooniomaduste juures:Rattakoopa tugevdused, teljepead ja katuse jäikusribid on mänguauto kere standardsed tühimikud. Rakendage nendele funktsioonidele DFM-i ülevaatuse ajal ülaltoodud ribi ja ülaosa proportsioonireegleid, enne kui kujundus tööriistadele vabastatakse.

ABS vs PP mullide käitumine:ABS on vastuvõtlikum niiskusega{0}}seotud pinnamullidele ja nõuab hoolikat kuivamist. PP on vähem hügroskoopne, kuid selle kokkutõmbumine on suurem (1,0–2,5%) võrreldes ABS-iga (0,4–0,7%), mis muudab selle seina paksuse samaväärsete erinevuste korral vastuvõtlikumaks sisemiste kahanevate tühimike tekkeks. PPMänguauto plastist sissepritsevormkujundused saavad kasu veidi rangemast seina ühtluse distsipliinist kui ABS-i ekvivalendid.

Uuring sissePolümeeritehnika ja teadus(2020) avastasid, et simuleeritud-kontrollitud ventilatsiooniava paigutusega vormid näitasid õhupüüduri defektide määra ligikaudu 74% madalamal kui vormid, mis kasutasid ainult empiirilist ventilatsiooniava paigutust.

· Uuringud, mis avaldati aastalInternational Journal of Advanced Manufacturing Technology(2021) leidsid, et seina paksuse varieeruvus üle 40% tarbekaupade survevaludetailide nominaalsest oli seotud sisemise tühimiku moodustumisega 83% uuritud juhtudest -, mis kinnitab, et seina paksuse ühtlus on kokkutõmbumise ohu kõige usaldusväärsem ennustaja.

· SPE uuringu andmetel (2022) leiti, et ebapiisav õhutus ja seina paksuse ebaühtlus{1}} on kaks kõige levinumat mullide ja tühimike defektide algpõhjust tarbijate plastosade tootmises, mis moodustavad kokku ligikaudu 68% kõigist mullide{3}}tüüpi defektide aruannetest.

TheMeelelahutusteenuste ja tehnoloogia assotsiatsioon (ESTA)käsitleb tootmiskvaliteeti oma tarnijate kvalifikatsiooniraamistikes meelelahutustehnoloogia keskkondades kasutatavate komponentide jaoks. ESTA juhistes tunnustatakse konkreetselt DFM-i protsessivõimet -, sealhulgas selliste defektide nagu tühimikud ja õhulõksud süstemaatilist ennetamist konstruktsiooni kontrollimise kaudu enne tööriistade paigaldamist - kui tootmispartneri kvaliteedi olulise näitajana. aMänguauto plastist sissepritsevormvõi mis tahes tarbekauba vormi, ennustab tööriistade eelse{0}}projekteerimise protsessi rangus otseselt tootmisosade kvaliteedi ühtlust. Seetõttu küsivad kogenud ostjad üha enam tulevasiMänguauto plastist sissepritsevormtootjatel demonstreerida oma simulatsiooni- ja DFM-i võimekust enne tööriistainvesteeringute tegemist.

Kagu-Aasia mänguasjatootja kvalifitseeris uue ABS-iga sõidukimudeli. TheMänguauto plastist sissepritsevormkere kere moodustas osi, mis läbisid visuaalse kontrolli, kuid pärast värvimist ei läbinud kvaliteedikontrolli - värvimisprotsessi käigus ilmnesid väikesed pinnasooned (vajumisjäljed) ja kui sektsioone kontrollimiseks lõigati, tekkisid rattakoopa tugevdusribide taga sisemised tühimikud.

Rattakaare algse ribi konstruktsiooni aluse paksus oli 2,8 mm - 93% kerepaneeli nominaalsest 3,0 mm seinast. Standardreegel lubab maksimaalselt 60%, mis tähendab, et ribid olid tühimike ärahoidmiseks oluliselt suuremad. Värav asus kerepaneeli alumisel küljel, umbes 95 mm kaugusel lähimast rattakoopa ülaosast.

Sunhingstones viis läbi olemasoleva kujunduse DFM-i ülevaate ja voolusimulatsiooni. Simulatsioon kinnitas:

· Ebapiisava tihendusrõhu ulatuse tõttu on ennustatud tühimiku tekkimist kõigi nelja rattakoopa ribi taha

· Kolm õhupüüduri asukohta sisemistes aknaraami taskutes, kusjuures nendes kohtades pole praegu õhutusavasid

Rakendatud disainimuudatused:

1. Rattakaare ribi aluse paksus on vähendatud 2,8 mm-lt 1,6 mm-le (53% nimiseinast), mille kõrgus on reguleeritud, et säilitada samaväärne sektsioonimoodul

2. Värava läbimõõt suurendati 1,2 mm-lt 1,8 mm-le, et laiendada tihendusrõhu ulatust kaare piirkonda

3. Simulatsioonil{1}}lisatud kolm tuulutussoont kinnitasid õhupüüduri asukohad aknaraami taskutes

Tulemused pärast vormi muutmist:

· Sisemised tühimikud: kõrvaldatud 500-osalises kvalifikatsiooniproovis

· Õhulõksud aknaraamidel: kõrvaldatud

· Pinnapealsed valamujäljed: pole pärast värvimist enam nähtavad

· Tagasilükkamise määra vähendati 6,8%-lt (peamiselt tühimiku ja valamuga seotud) 0,4%-le

K: Mis vahe on survevalu puhul õhumullil ja kokkutõmbuval tühimikul? 
V: Õhumull (õhulõks) tekib siis, kui gaas jääb õõnsusse füüsiliselt lõksu edasi liikuva plastisulami tõttu. Kokkutõmbumistühik tekib siis, kui paksud osad jahtuvad ja sisemus kahaneb juba-tahenenud nahast. Mõlemad paistavad läbilõigatud osas sisemiste tühimikena, kuid õhulõksud kipuvad tekkima täitmise lõpus ja neil võib esineda kerget värvimuutust, samas kui kokkutõmbumistõrmed tekivad kõige paksemates osades ning nende sisepinnad on siledad ja puhtad.

K: Kuidas ma tean, kas mu mulliprobleem on hallituse kujundamise või protsessi probleem?

V: Kui mulli asukoht on võttest võtteni ühtlane ja vastab geomeetrilisele tunnusele (paks osa, viimane-täitenurk), on see peaaegu kindlasti vormikujunduse probleem. Kui mullide asukohad on ebaühtlased või korreleeruvad materjalipartii muudatustega, võib see olla materjali niiskuse või protsessi stabiilsuse probleem. Enne muudatuste tegemist lõigake prooviosa, et kinnitada defekti tüüp.

K: Mis on ABS-osade standardne õhutussoonte sügavus? 

V: ABS-i puhul on standardne õhutussoonte sügavus õõnsuse esiküljel 0,025–0,04 mm, mis avaneb 0,5–1,0 mm reljeefse osani selle taga. Sellest sügavamal ja ABS vilgub läbi ventilatsiooniavast. Ventilatsiooniavad tuleks paigutada kohtadesse, mis on täitmissimulatsiooniga kinnitatud kui viimased täidetavad piirkonnad, mitte ainult tavalistes eraldusjoonte kohtades.

K: Kas mulliprobleemi saab lahendada süstimiskiiruse suurendamisega? 

V: Sissepritsekiiruse suurendamine võib mõnikord täitemustrit muutes õhupüüduri asukohta nihutada, kuid see ei kõrvalda algpõhjust, - see viib probleemi ümber. Usaldusväärne lahendus on värava asendi ümberkujundamine, ventilatsiooniavade lisamine kinnitatud õhupüüduri asukohtadesse või mõlemad. Protsessi kohandamine on parimal juhul ajutine meede.

K: Mitu õhutussoont vajab tüüpiline mänguauto kere survevorm? 

V: Arv sõltub täielikult detaili geomeetriast ja täitemustrist. Lihtne lamepaneel võib vajada 4–6 õhutusava; mitme taskufunktsiooniga keerukas korpus võib vajada 15–25. Ainus usaldusväärne viis õige arvu ja paigutuse määramiseks on hallituse voolu simulatsioon koos esimese-artikli kontrolliga. Ükskõik millineMänguauto plastist sissepritsevormide tootjakorraliku DFM-i ülevaatuse läbiviimine hõlmab sellesse protsessi tuulutusavade paigutuse kinnitamist.

K: Kust leida mänguauto plastist survevaluvormide tehast, mis on loodud tühjenemise vältimiseks algusest peale? 
V: Otsige aMänguauto plastist sissepritsevormtarnija, kes pakub vormivoolu simulatsiooni oma DFM-protsessi standardse osana - mitte valikulise lisana. Simulatsiooni väljund peaks sisaldama täitemustri analüüsi, keevitusliini prognoosimist ja õhupüüduri asukoha tuvastamist. Tarnija, kes suudab teile enne tööriistade kasutuselevõttu näidata neid väljundeid teie konkreetse detaili geomeetria jaoks, hoiab pigem defekte ära kui neid hiljem silub.

Õhumullid ja kokkutõmbuvad tühimikud survevaludetailides on ennustatavad ja välditavad - mitte õnne või protsesside kangelaslikkuse, vaid enne vormi ehitamist tehtud süstemaatiliste disainiotsuste kaudu. Värava asend, tuulutusava paigutus, seina paksuse ühtlus ja ribi proportsioonid on kõik disaini muutujad. Pöörduge nende poole DFM-i etapis, kontrollige neid simulatsiooni abil ja tootmisosad tulevad kohe esimesel korral välja.

Sunhingstonesis on mullide ja tühimike vältimine osa standardsest DFM-i protsessistMänguauto plastist sissepritsevorm, korpuse hallituse ja täppiskomponentide tööriista, mille me disainime. igaMänguauto plastist sissepritsevormprojekt sisaldab täielikku täitmise simulatsiooni koos õhutusava paigutuse kontrollimisega enne terase töötlemist. Käitame iga projekti puhul vormivoolu simulatsiooni, dokumenteerime värava ja õhutusava konstruktsiooni põhjendused ning kinnitame täitmismustri enne töötlemist.

Kas olemasolevas vormis on probleeme mulli või tühimikuga või soovite neid uue projekti puhul vältida?Võtke meie insenerimeeskonnaga ühendust oma detaili geomeetria ja praeguse defekti kirjeldusega. Tuvastame algpõhjuse ja soovitame õiget disainilahendust.

Viited ja lisalugemine

1. Rosato, DV ja Rosato, MGInjektsioonvormimise käsiraamat, 3. väljaanne. Springer, 2000.https://link.springer.com/book/9781461370895

2. Malloy, RAPlastist osade disain survevalu jaoks, 2. väljaanne. Hanser, 2010.https://www.hanser-publications.com/isbn/9781569904367

3. Kazmer, DOSissepritsevormide projekteerimise tehnika, 2. väljaanne. Hanser, 2016.https://www.hanser-publications.com/isbn/9781569905852

4. Wang, Y. et al. "Tuulutusava paigutuse mõju õhulõksu defektide määrale keerukate-geomeetriaga survevaludetailide korral."Polümeeritehnika ja teadus, . 60. köide, 8. väljaanne, 2020.https://www.doi.org/10.1002/pen.25396

5. Nian, SC et al. "Seina paksuse kõikumine ja sisemine tühimiku tekkimine tarbekaupade survevalu korral."International Journal of Advanced Manufacturing Technology, . 114. köide, 2021.https://link.springer.com/journal/170

6. Plastics Inseneride Ühing (SPE). Tarbijate plastosade defektide algpõhjuste uuring. SPE tehniline raamat, 2022.https://www.4spe.org/

7. Meelelahutusteenuste ja tehnoloogialiit (ESTA). Tootmiskvaliteedi standardid ja DFM-i suutlikkuse hindamine. ESTA tehniline juhend, 2022.https://www.esta.org/

8. Kingsepp, J.Moldflow disaini juhend. Hanser, 2006.https://www.hanser-publications.com/isbn/9781569903735