Нестабильность размеров при литье под давлением? 6 основных причин и способы их устранения

В литье под давлением нет ничего более неприятного, чем это: вы используете одну и ту же машину, одну и ту же форму и одни и те же настройки процесса, но ваши детали получаются разных размеров от партии к партии или даже от полости к полости.

Эта проблема называется размерной нестабильностью..

Проще говоря: части слишком велики, хотя должны быть маленькими, слишком малы, когда должны быть большими, или противоречивы, хотя должны быть идентичными.

Сегодня мы разберем шесть основных причин нестабильности размеров и предложим практические решения для каждой.

Что такое размерная нестабильность?

Нестабильность размеров означает, что при использовании одной и той же машины для литья под давлением и условий обработки размеры отформованных деталей различаются в зависимости от производственных партий или между различными полостями в одной и той же форме.

Коренные причины обычно делятся на шесть категорий:

1. Несоответствующие условия процесса или неправильная эксплуатация

2. Неправильный выбор материала или обращение с ним

3. Дефекты пресс-формы

4. Неисправности оборудования

5. Несовместимые методы или условия измерения

6. Факторы окружающей среды

Давайте пройдемся по каждому.

1. Несоответствующие условия процесса или неправильная эксплуатация.

Это наиболее распространенная причина на производстве. Температура, давление и время должны строго контролироваться в соответствии со спецификациями процесса. Цикл формования должен быть постоянным от кадра к кадру — никаких произвольных изменений.

Общие проблемы, связанные с эксплуатацией:

• Давление впрыска слишком низкое

• Время удержания/упаковки слишком короткое

• Температура формы слишком низкая или неравномерная

• Слишком высокая температура ствола или сопла

• Недостаточное охлаждение детали

Решения:

Как правило, более высокое давление и скорость впрыска , более длительное время заполнения и выдержки, а также более высокие температуры плавления/формы помогают преодолеть нестабильность размеров.

Важное примечание: Изменения температуры окружающей среды также влияют на размеры. Регулируйте параметры процесса в случае сезонных изменений температуры.

2. Неправильный выбор материала или обращение с ним.

Скорость усадки вашего материала напрямую влияет на точность размеров. Даже при использовании высокоточного станка и пресс-формы, если материал имеет высокую степень усадки, вы не сможете добиться жестких допусков. Чем выше усадка, тем сложнее контролировать размеры.

Вопросы, связанные с материалами:

• Материал со слишком широким диапазоном усадки

• Непостоянный размер гранул

• Плохая сушка (особенно для гигроскопичных материалов, таких как ПА, ПЭТ).

• Неравномерное смешивание первичного и измельченного материала.

• Изменение свойств материала от партии к партии

Понимание усадки по типу материала:

• Полукристаллические смолы (ПП, ПЭ, ПА, ПОМ) имеют более высокую степень усадки и более широкий диапазон усадки, чем аморфные смолы (АБС, ПК, ПС).

• Для полукристаллических материалов: более высокая кристалличность = большая усадка; меньшие сферолиты = меньшая усадка и лучшая ударная вязкость.

Решения:

При выборе материала убедитесь, что диапазон его усадки уже требуемого допуска на размер . Кроме того, убедитесь, что материал правильно высушен, поддерживается однородность партии и равномерно перемешан переизмельченный материал.

3. Дефекты пресс-формы

Точность конструкции и изготовления вашей формы устанавливает верхний предел точности размеров.

Распространенные проблемы, связанные с плесенью:

• Недостаточная жесткость формы: высокое давление в полости деформирует форму, вызывая изменение размеров.

• Изношенные компоненты направляющей: чрезмерный зазор между направляющими пальцами и втулками снижает точность позиционирования.

• Износ полостей: материалы с твердыми наполнителями или стекловолокном постепенно разрушают поверхности полостей.

• Дисбаланс нескольких полостей. Различия в размерах полостей, размерах направляющих или геометрии ворот приводят к неравномерному заполнению.

Особый случай: изменение толщины стенки.

• Однополая форма с разной толщиной → обычно возникает из-за ошибок при монтаже формы или плохого совмещения полости и стержня. При изготовлении высокоточных деталей не полагайтесь только на направляющие штифты; добавить дополнительные устройства позиционирования.

• Многогнездная форма с разной толщиной → погрешность вначале небольшая, но увеличивается в ходе непрерывного производства, в основном из-за накопленных различий в допусках. Это особенно характерно для горячеканальных форм.

Решения:

• Проектируйте формы с достаточной прочностью и жесткостью.

• Соблюдение жестких допусков на обработку

• Использовать износостойкие полостные материалы с поверхностной закалкой (термообработкой или холодной закалкой).

• При изготовлении высокоточных деталей по возможности При необходимости добавьте вспомогательные прецизионные элементы, но ожидайте более высоких затрат на инструмент. избегайте использования пресс-форм с несколькими полостями .

Практические советы по припуску стали на пресс-форму:

Обычно при изготовлении формы полость изготавливают немного меньше, чем требуется, а сердечник немного больше , оставляя место для корректировок.

• Если внутренний диаметр формованного отверстия намного меньше внешнего диаметра : увеличьте размер стержня (усадка вокруг отверстий больше и происходит по направлению к центру отверстия).

• Если внутренний диаметр близок к внешнему : стержень можно сделать немного меньше..

Для тонкостенных круглых емкостей (чашек, ведер и т.п.):

Используйте конструкцию с плавающим сердечником , следя за тем, чтобы сердечник и полость были концентричны. Кроме того, рассмотрите двойной контур охлаждения с минимальной разницей температур между контурами, чтобы контролировать изменение толщины стенок.

4. Неисправности оборудования

Сама машина может быть источником нестабильности размеров.

Распространенные проблемы с оборудованием:

• Недостаточная пластифицирующая способность

• Нестабильная система кормления

• Непостоянная скорость вращения шнека

• Утечка обратного клапана (обратного кольца) → расплав течет обратно во время впрыска

• Неисправность системы контроля температуры (сгорела термопара, обрыв ленты нагревателя и т.п.)

Решения:

Методично проверяйте каждую систему. — Обратный клапан часто упускают из виду, но он встречается очень часто сначала проверьте его. При необходимости отремонтируйте или замените компоненты.

5. Непоследовательные методы или условия измерения.

Эту причину часто упускают из виду: само измерение может создать иллюзию нестабильности размеров.

Факторы, влияющие на измерение:

• Температура: коэффициент теплового расширения пластика примерно в 10 раз выше, чем у металла . Одна и та же деталь, измеренная при 20°С, по сравнению с 30°С может отличаться на 0,05–0,1 мм.

• Время: Детали продолжают значительно сжиматься в течение 10 часов после извлечения и стабилизируются только примерно через 24 часа..

• Метод: Изменения в точках измерения, контактной силе или выборе точки отсчета приводят к противоречивым показаниям.

Решения:

• Используйте стандартные методы и температурные условия для всех измерений.

• Перед измерением дайте деталям полностью остыть и стабилизироваться (рекомендуется через 24 часа после извлечения).

• Создайте стандартизированную инструкцию по проведению измерений и убедитесь, что все операторы ее соблюдают.

6. Факторы окружающей среды (дополнительное рассмотрение)

Хотя они упоминались ранее, они заслуживают особого внимания:

• Сезонные изменения температуры влияют на базовые температуры пресс-формы и нагрузку на регуляторы температуры.

• Изменение влажности влияет на размеры гигроскопичных материалов (ПА, ПЭТ и т. д.).

• Вибрация от близлежащего оборудования (прессов, компрессоров) может повлиять на точность закрытия формы или показания измерений.

Контрольный список быстрого устранения неполадок

Столкнувшись с нестабильностью размеров, следуйте следующему порядку приоритетов:

Первый приоритет (наиболее распространенный)

• Постоянен ли цикл формования от кадра к кадру?

• Адекватны ли давление и время удержания/уплотнения?

• Равномерна ли температура формы?

Второй приоритет (материал и форма)

• Соответствует ли диапазон усадки материала требуемому допуску?

• Правильно ли высушен материал? Является ли партия последовательной?

• Изношены ли компоненты направляющих формы?

• Все ли полости многоместной пресс-формы производят одинаковые детали?

Третий приоритет (оборудование и измерения)

• Не протекает ли обратный клапан?

• Правильно ли работает регулировка температуры?

• Стандартизированы ли температура, время и метод измерения?

• Были ли детали стабилизированы в течение 24 часов перед измерением?

Краткое содержание

Нестабильность размеров — многофакторная проблема, но в большинстве случаев ее можно решить, следуя логической последовательности:

1. Сначала проверьте процесс : последовательность цикла, давление выдержки, температуру формы.

2. Проверьте материал – степень усадки, высыхание, консистенцию партии.

3. Проверьте пресс-форму – жесткость, направляющую, износ, баланс нескольких полостей.

4. Проверьте оборудование – обратный клапан, контроль температуры, систему подачи.

5. Не забывайте об измерениях – стандартизированные условия, достаточное время охлаждения.

Двумя наиболее игнорируемыми факторами являются постоянство процесса (особенно колебания от цикла к циклу) и стандартизация измерений (температура и время охлаждения). Обратите на это особое внимание.

Мы надеемся, что эта статья поможет вам быстро определить основную причину нестабильности размеров и сократить время проб и ошибок в цехе. Если у вас есть конкретные случаи или вопросы, обращайтесь.