Mehrere Punkte, die beim Entwerfen von Kunststoffformen zu beachten sind

Bei der Gestaltung einesKunststoffformNachdem die Formstruktur bestimmt wurde, kann jedes Teil der Form detailliert entworfen werden, dh die Größe jeder Schablone und jedes Teils, die Größe des Hohlraums und des Kerns usw. Zu diesem Zeitpunkt beziehen sich die wichtigsten Konstruktionsparameter zu Materialschrumpfung beteiligt sein. Daher kann die Größe jedes Teils des Hohlraums nur bestimmt werden, indem die Schrumpfungsrate des geformten Kunststoffs beherrscht wird. Selbst wenn der gewählte Formaufbau richtig ist, aber die verwendeten Parameter nicht stimmen, ist es unmöglich, qualifizierte Kunststoffteile herzustellen.

Kunststoffschwindung und ihre Einflussfaktoren

Die Eigenschaften von Thermoplasten bestehen darin, dass sie sich beim Erhitzen ausdehnen, beim Abkühlen schrumpfen und natürlich bei Druckbeaufschlagung im Volumen schrumpfen. Beim Spritzgussverfahren wird zunächst der geschmolzene Kunststoff in den Formhohlraum eingespritzt. Nach dem Einfüllen kühlt das geschmolzene Material ab und verfestigt sich. Wenn das Kunststoffteil aus der Form genommen wird, tritt eine Schrumpfung auf. Diese Schwindung wird Formschwindung genannt. Während der Zeit, in der das Kunststoffteil aus der Form genommen und stabilisiert wird, wird es noch eine kleine Größenänderung geben. Eine Änderung besteht darin, weiter zu schrumpfen, was als Nachschrumpfung bezeichnet wird.

Eine weitere Änderung besteht darin, dass einige hygroskopische Kunststoffe durch Feuchtigkeitsaufnahme aufquellen. Wenn beispielsweise der Wassergehalt von Nylon 610 3 Prozent beträgt, beträgt die Dimensionszunahme 2 Prozent; Wenn der Wassergehalt von glasfaserverstärktem Nylon 66 40 Prozent beträgt, beträgt die Dimensionszunahme 0,3 Prozent. Die Hauptrolle spielt jedoch die Formschwindung.

Die Methode zur Bestimmung der Schrumpfrate verschiedener Kunststoffe (Formschwindung plus Nachschwindung) empfiehlt derzeit im Allgemeinen die Festlegungen der DIN16901 in der deutschen Landesnorm. Das heißt, der Unterschied zwischen der Größe des Formhohlraums bei 23 Grad ± 0,1 Grad und der Größe des entsprechenden Kunststoffteils, gemessen unter den Bedingungen einer Temperatur von 23 Grad und einer relativen Feuchtigkeit von 50 ± 5 Prozent nach dem Einsetzen für 24 Stunden nach Umformung berechnet.

Die Schrumpfungsrate S wird durch die folgende Formel dargestellt: S={(DM)/D}×100 Prozent (1)

Darunter: S - Schrumpfung; D - Formgröße; M - Kunststoffteilgröße.

Wenn der Formhohlraum nach bekannter Kunststoffteilgröße und Materialschrumpfungsrate berechnet wird, beträgt er D=M/(1-S). Um die Berechnung in der Werkzeugkonstruktion zu vereinfachen, wird zur Berechnung der Werkzeuggröße im Allgemeinen die folgende Formel verwendet:

D=M plus MS(2)

Wenn eine genauere Berechnung erforderlich ist, wird die folgende Formel angewendet: D=M plus MS plus MS2(3)

Da jedoch bei der Bestimmung der Schwindungsrate viele Faktoren die tatsächliche Schwindungsrate beeinflussen, kann nur ein ungefährer Wert verwendet werden, sodass die Berechnung der Kavitätsgröße nach Formel (2) im Wesentlichen den Anforderungen entspricht. Bei der Herstellung der Form wird der Hohlraum entsprechend der unteren Abweichung bearbeitet und der Kern wird entsprechend der oberen Abweichung bearbeitet, damit er bei Bedarf richtig beschnitten werden kann.

Der Hauptgrund, warum es schwierig ist, die Schrumpfrate genau zu bestimmen, ist, dass die Schrumpfrate verschiedener Kunststoffe kein fester Wert ist, sondern eine Bandbreite. Da die Schrumpfungsraten desselben Materials, das von verschiedenen Fabriken hergestellt wird, nicht gleich sind, sind sogar die Schrumpfungsraten verschiedener Chargen desselben Materials, die von einer Fabrik hergestellt werden, unterschiedlich. Daher kann jede Fabrik den Benutzern nur den Schrumpfratenbereich des von der Fabrik hergestellten Kunststoffs zur Verfügung stellen. Zum anderen wird die tatsächliche Schwindungsrate während des Umformprozesses auch von Faktoren wie der Form des Kunststoffteils, dem Werkzeugaufbau und den Umformbedingungen beeinflusst. Der Einfluss dieser Faktoren wird im Folgenden beschrieben.

Kunststoffform

Für die Wandstärke der geformten Teile ist im Allgemeinen aufgrund der längeren Kühlzeit der dicken Wand die Schrumpfungsrate auch größer, wie in Abbildung 1 gezeigt. Für allgemeine Kunststoffteile, wenn die Differenz zwischen dem Maß L in Richtung von Schmelzfluss und die Abmessung W senkrecht zur Richtung des Schmelzflusses groß ist, ist der Unterschied in der Schrumpfrate ebenfalls groß. Unter dem Gesichtspunkt der Fließstrecke der Schmelze ist der Druckverlust in dem angussfernen Teil groß, so dass die Schwindungsrate hier auch größer ist als in der Nähe des Angusses. Da die Formen von Rippen, Löchern, Vorsprüngen und Gravuren schrumpfungsbeständig sind, ist die Schrumpfungsrate dieser Teile gering.

Formstruktur

Die Angussform hat auch einen Einfluss auf die Schrumpfung. Bei Verwendung eines kleinen Angusses erhöht sich die Schrumpfrate des Kunststoffteils, da der Anguss vor Ende des Nachdrucks erstarrt. Auch der Aufbau des Kühlkreislaufs im Spritzgießwerkzeug ist ein Schlüsselelement bei der Werkzeugauslegung. Wenn der Kühlkreislauf nicht richtig ausgelegt ist, tritt der Schrumpfungsunterschied aufgrund der ungleichmäßigen Temperatur der Kunststoffteile auf, und das Ergebnis ist, dass die Kunststoffteile außerhalb der Toleranz liegen oder sich verformen. Im dünnwandigen Teil ist der Einfluss der Werkzeugtemperaturverteilung auf die Schwindungsrate deutlicher.

Bedingungen bilden

Zylindertemperatur: Bei hoher Zylindertemperatur (Kunststofftemperatur) ist die Druckübertragung besser und die Schrumpfkraft geringer. Wenn jedoch ein kleiner Anschnitt verwendet wird, ist die Schrumpfungsrate aufgrund des frühen Aushärtens des Angusses immer noch groß. Bei dickwandigen Kunststoffteilen ist die Schwindung auch bei hoher Zylindertemperatur noch groß.

Zuführung: Unter den Umformbedingungen wird die Zuführung minimiert, um die Abmessungen des Kunststoffteils stabil zu halten. Eine unzureichende Zufuhr kann jedoch den Druck nicht halten und erhöht auch die Schrumpfrate.

Spritzdruck: Der Spritzdruck ist ein Faktor, der einen großen Einfluss auf die Schrumpfrate hat, insbesondere der Nachdruck nach dem Füllen. Im Allgemeinen ist die Schrumpfrate bei hohem Druck aufgrund der hohen Dichte des Materials gering.

Einspritzgeschwindigkeit: Die Einspritzgeschwindigkeit hat weniger Einfluss auf die Schrumpfung. Bei dünnwandigen Kunststoffteilen oder sehr kleinen Anschnitten und bei Verwendung von verstärkten Materialien ist die Schwindungsrate jedoch gering, wenn die Einspritzgeschwindigkeit erhöht wird.

Formtemperatur: Normalerweise ist die Schwindungsrate größer, wenn die Formtemperatur höher ist. Bei dünnwandigen Kunststoffteilen ist jedoch bei hoher Werkzeugtemperatur der Fließwiderstand der Schmelze gering und die Schrumpfungsrate gering.

Umformzyklus: Der Umformzyklus steht nicht in direktem Zusammenhang mit der Schrumpfrate. Allerdings ist zu beachten, dass sich bei Beschleunigung des Umformzyklus auch die Werkzeugtemperatur, Massetemperatur etc. ändern muss, was sich auch auf die Schwindungsänderung auswirkt. In der Materialprüfung sollte es nach dem durch die geforderte Leistung bestimmten Umformzyklus umgeformt und die Abmessungen der Kunststoffteile überprüft werden.

Ein Beispiel für einen Kunststoffschrumpfungstest unter Verwendung dieser Form ist wie folgt. Spritzgussmaschine: Schließkraft 70t Schneckendurchmesser Φ35mm Schneckendrehzahl 80rpm Formbedingungen: Maximaler Spritzdruck 178MPa Zylindertemperatur 230(225-230-220-210) Grad 240({ {7}}) Grad 250(245-250 -240-230) Grad 260(225-260-250-240) Grad Einspritzgeschwindigkeit 1425px3/s Einspritzzeit 0,44-0,52s Druckhaltezeit 6,0s Abkühlzeit 15,0s

Matrizenabmessungen und Fertigungstoleranzen

Zusätzlich zu den durch die D=M(1 plus S)-Formel berechneten Grundabmessungen haben die Bearbeitungsabmessungen des Formhohlraums und des Kerns auch ein Bearbeitungstoleranzproblem. Üblicherweise beträgt die Bearbeitungstoleranz der Form 1/3 der Toleranz des Kunststoffteils. Aufgrund der Unterschiede im Bereich und der Stabilität der Kunststoffschrumpfung muss jedoch zunächst die Maßtoleranz von Kunststoffteilen aus unterschiedlichen Kunststoffen rationalisiert werden. Das heißt, die Maßtoleranz von Kunststoffformteilen sollte aufgrund des größeren Schwindungsbereichs bzw. der schlechteren Schrumpfungsstabilität größer sein. Andernfalls kann es zu einer großen Anzahl von Abfällen außerhalb der Toleranz kommen.

Zu diesem Zweck haben Länder spezielle nationale Standards oder Industriestandards für die Maßtoleranzen von Kunststoffteilen formuliert. China hat auch Berufsstandards auf Ministerebene formuliert. Die meisten von ihnen haben jedoch nicht die entsprechende Maßtoleranz des Formhohlraums. In der deutschen nationalen Norm ist die DIN16901-Norm für die Maßtoleranz von Kunststoffteilen und die DIN16749-Norm für die entsprechende Formhohlraum-Maßtoleranz speziell formuliert. Diese Norm hat weltweit großen Einfluss und kann daher als Referenz für die Kunststoffformenindustrie verwendet werden.

Über die Maßtoleranz und zulässige Abweichung von Kunststoffteilen

Um die Maßtoleranz von Kunststoffteilen, die aus Materialien mit unterschiedlichen Schwindungseigenschaften geformt sind, vernünftig zu bestimmen, soll die Norm das Konzept der Formungsschwindungsdifferenz △VS einführen. △VS=VSR_VST(4)

In der Formel: VS-Formschwindungsdifferenz VSR-Formschwindung in Richtung des Schmelzflusses VST-Formschwindung in Richtung senkrecht zum Schmelzfluss.

Die Schwindungseigenschaften verschiedener Kunststoffe werden nach dem ΔVS-Wert der Kunststoffe in 4 Gruppen eingeteilt. Die Gruppe mit dem kleinsten △VS-Wert ist die Hochpräzisionsgruppe und so weiter, die Gruppe mit dem größten △VS-Wert ist die Niedrigpräzisionsgruppe. Feinwerktechnik, 110, 120, 130, 140, 150 und 160 Toleranzgruppen sind nach den Grundabmessungen vorbereitet. Es wird festgelegt, dass die Maßtoleranzen von Kunststoffteilen mit dem stabilsten Schrumpfverhalten aus den Gruppen 110, 120 und 130 ausgewählt werden können. Verwenden Sie 120, 130 und 140 für Maßtoleranzen von Kunststoffformteilen mit mäßig stabilem Schwindverhalten.

Wenn die Abmessungstoleranz dieser Art von kunststoffbildenden Kunststoffteilen als 110 Gruppen ausgewählt wird, kann eine große Anzahl von Kunststoffteilen mit Toleranzüberschreitungen hergestellt werden.

Die Maßtoleranzen von Kunststoffteilen mit schlechtem Schrumpfverhalten werden aus den Gruppen 130, 140 und 150 ausgewählt. Die Maßtoleranzen von Kunststoffteilen mit dem schlechtesten Schrumpfverhalten werden aus den Gruppen 140, 150 und 160 ausgewählt. Außerdem sind folgende Punkte zu beachten bei Verwendung dieser Toleranztabelle. Die Allgemeintoleranzen in der Tabelle gelten für Maßtoleranzen, die keine Toleranzen angeben. Toleranzen, die Abweichungen direkt kennzeichnen, sind Toleranzzonen, mit denen die Maße von Kunststoffteilen gekennzeichnet werden.

Die oberen und unteren Abweichungen können vom Konstrukteur bestimmt werden. Wenn die Toleranzzone beispielsweise {{0}},8 mm beträgt, können die folgenden verschiedenen oberen und unteren Abweichungen ausgewählt werden. 0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5 usw. Es gibt zwei Sätze von Toleranzwerten, A und B, in jeder Toleranzgruppe. Darunter ist A die Größe, die durch die Kombination von Formteilen gebildet wird, was den Fehler erhöht, der durch das Nichthaften der Formteile verursacht wird. Diese Erhöhung beträgt 0,2 mm. wobei B das Maß ist, das direkt durch das Formteil bestimmt wird. Präzisionstechnik ist ein Satz von Toleranzwerten, der speziell für Kunststoffteile mit hohen Präzisionsanforderungen festgelegt wurde. Bevor Sie Kunststoffteiltoleranzen verwenden, müssen Sie zunächst wissen, welche Toleranzgruppen für den verwendeten Kunststoff gelten.

Fertigungstoleranzen von Formen

Die Deutsche Nationale Norm hat für die Toleranz von Kunststoffteilen die Norm DIN16749 der entsprechenden Formbautoleranz formuliert. In dieser Tabelle gibt es 4 Toleranzen. Unabhängig vom Material der Kunststoffteile verwenden die Formherstellungstoleranzen, die keine Maßtoleranzen darstellen, die Toleranz der Seriennummer 1. Der spezifische Toleranzwert wird durch den Basisgrößenbereich bestimmt. Unabhängig von der Art des Materials ist die Formherstellungstoleranz der mittleren Präzisionsgröße des Kunststoffteils die Toleranz der Seriennummer 2. Unabhängig von der Art des Materials ist die Formherstellungstoleranz der höheren Präzisionsabmessung des Kunststoffteils die Toleranz der Seriennummer 3. Die entsprechende Werkzeugbautoleranz der Feinwerktechnik ist die Toleranz der Seriennummer 4.

Angemessene Toleranzen von Kunststoffteilen aus verschiedenen Materialien und entsprechende Formherstellungstoleranzen können vernünftig bestimmt werden, was nicht nur die Formherstellung vereinfacht, sondern auch Abfall reduziert und die Wirtschaftlichkeit verbessert.