Dva različita problema koji oba izgledaju kao "mjehurići"
Prije nego što govorimo o rješenjima, vrijedi biti precizan s čime se zapravo bavite. Postoje dva bitno različita nedostatka koja se nazivaju "mjehurići" u proizvodnji, a imaju suprotne uzroke.
Zračne zamke nastaju kada plin - zrak koji je već bio u šupljini kalupa prije ubrizgavanja ili plin proizveden od same plastične taline - ostane zarobljen na mjestu s kojeg ne može pobjeći. Dok se plastika puni oko njega, zarobljeni plin stvara vidljivu prazninu ili površinski mjehurić. Zračne zamke obično se pojavljuju na kraju protoka - u kutovima, slijepim džepovima ili bilo gdje gdje uzorak ispune prisiljava dvije fronte taline da se susretnu i zarobe zrak između njih.
Praznine zbog skupljanja nastaju iz suprotnog razloga: ne zato što ima previše plina, već zato što nema dovoljno plastike. Kada se debeli dio dijela ohladi, vanjska opna se prvo skrutne i učvrsti na mjestu. Dok se još-otopljena unutrašnjost nastavlja hladiti i skupljati, ona se odvaja od kože, stvarajući unutarnju prazninu. Praznine zbog skupljanja pojavljuju se u najdebljim dijelovima dijela - iza rebara, unutar izbočina, na prijelazima debelih zidova.
Dijagnosticiranje koje vrste imate:
Izrežite ili presjecite odbijeni dio. Ako postoji glatka, okrugla unutarnja šupljina bez promjene boje, vjerojatno je riječ o praznini skupljanja. Ako na mjestu mjehurića ima blagih opeklina ili promjene boje, vjerojatnije je da je problem sa zarobljenim zrakom ili plinom.
Provjerite uzorak lokacije. Praznine skupljanja su konzistentne - uvijek u istoj debljini. Zračne zamke mogu biti varijabilnije po lokaciji, ali imaju tendenciju skupljanja na kraju ispune ili na određenim geometrijskim značajkama.
Postavljanje točne dijagnoze prije pokušaja popravka ključno je - rješenja za zračne zamke i šupljine skupljanja prilično su različita, a primjenom pogrešnog rješenja za pogrešan problem gubi se vrijeme i novac.
Kako se oblikuju i dizajnerska rješenja
Lokacija vrata i uzorak ispune
Uzorak ispune - kako plastika teče iz vrata da ispuni cijelu šupljinu - je primarna varijabla koja određuje gdje će se i hoće li se formirati zračne zamke.
Kada plastika ispuni šupljinu, ona gura zrak ispred sebe prema rubovima kalupa. Ako je uzorak ispune dobro-dizajniran, zrak se postupno gura prema liniji razdvajanja i ventilacijskim utorima, gdje može izaći. Ako je uzorak ispune loše dizajniran, može stvoriti "praćenje utrke" - gdje se plastika brže kreće jednom putanjom nego drugom i udvostručuje se natrag kako bi zarobila zrak u džepu.
Lokacija vrata najvažnija je odluka za kontrolu uzorka ispune. Postavljanje vrata na najtanji dio složenog dijela ili na pogrešnu stranu dijela s unutarnjim značajkama gotovo jamči zračne zamke. Simulacija protoka kalupa trebala bi se koristiti za modeliranje uzorka ispune i identificiranje mjesta zarobljenog zraka prije finaliziranja položaja vrata.
Za kalup za brizganje plastike autića s karoserijskim pločama koje uključuju unutarnje okvire prozora, udubljenja u vratima i značajke lukova kotača, uzorak ispune je složen. Vrata moraju biti postavljena tako da prvo ispune otvorene dijelove ploče i omoguće evakuaciju zraka iz zatvorenih džepova dok talina stiže do njih.
Ventilacija: dimenzije utora, položaj i dubina
Odzračivanje je najizravnije mehaničko rješenje za zračne zamke. Utori za odzračivanje plitki su kanali strojno izrađeni na površini rastavne linije kalupa koji omogućuju izlazak zarobljenog zraka dok se kalup puni. Izazov je u tome što otvor za ventilaciju mora biti dovoljno širok i dubok da ispusti zrak, ali dovoljno plitak da plastika ne teče kroz njega i stvara bljesak.
Specifikacije standardnih ventilacijskih utora:
Dubina: 0,015–0,05 mm za većinu termoplasta. ABS i PP mogu tolerirati malo dublje otvore (0,03–0,05 mm) bez stvaranja bljeska; materijali s nižom viskoznošću trebaju pliće otvore.
Širina: obično 3–8 mm po ventilacijskom utoru.
Rasterećeni dio: iza ventilacijskog utora, širi, dublji rasteretni kanal (0,5–1,0 mm dubine) omogućuje ispuštenom zraku da se evakuira u atmosferu bez vraćanja.
Položaj: Ventilacijski otvori moraju biti postavljeni tamo gdje analiza obrasca punjenja predviđa zadnje-lokacije punjenja. Otvor na krivom mjestu ne čini ništa.
Studija objavljena u Polymer Engineering and Science (2020.) otkrila je da kalupi sa simulacijom-potvrđenim postavljanjem ventilacijskih otvora pokazuju stope defekata zračnih zamki približno 74% niže od kalupa s empirijski postavljenim otvorima samo na linijama razdvajanja - što potvrđuje da postavljanje ventilacijskih otvora na temelju analize punjenja nadmašuje postavljanje samo na temelju intuicije.
Za kalupe za brizganje plastike autića, postavljanje ventilacijskih otvora posebno je važno u zatvorenim džepovima - unutarnjim otvorima prozora, ispod-kanala karoserije i svim dubokim slijepim udubljenjima u strukturi karoserije. To su točno mjesta gdje talina može okružiti zarobljeni zrak bez igdje da ode.
Dizajn vodilice i vrata za evakuaciju čistim zrakom
Geometrija klizača i vrata također utječe na evakuaciju zraka. Dobro-dizajniran ulaz u vrata stvara gladak, progresivan uzorak punjenja koji dosljedno gura zrak prema ventilacijskim otvorima. Loše dizajnirana vrata - ona koja su preuska, prekratka ili postavljena da stvaraju mlaz - proizvode turbulentnu frontu punjenja koja savija zrak u talinu umjesto da ga gura naprijed.
Podmorska (tunelska) vrata trebaju izbjegavati mjesta gdje su ulazna vrata okrenuta prema slijepom džepu ili uglu. Ventilatorska vrata na širokim, ravnim površinama (poput krovnih ploča automobila igračaka) raspoređuju ispunu po cijeloj širini, smanjujući vjerojatnost zračnog preklapanja na ulazu u vrata i stvarajući predvidljiviji put evakuacije.
Simulacija toka kalupa
Za sve dijelove složene geometrije - uključujući većinu Toy Car Plastic Injection Moldkomponente tijela - simulacija toka kalupa trebala bi se pokrenuti prije finaliziranja položaja vrata i otvora. Simulacija pokazuje redoslijed punjenja, identificira zadnje-lokacije punjenja, predviđa gdje se formiraju linije zavara i što je najvažnije pokazuje gdje će doći do zadržavanja zraka. Promjene položaja vrata, lokacije otvora za ventilaciju ili rasporeda klizača napravljene u simulaciji ne koštaju ništa. Iste promjene napravljene na čeliku nakon prvih uzoraka skupe su i dugotrajne-.
Praznine zbog skupljanja: debljina stijenke, vrata i pritisak pakiranja
Jednolikost debljine stijenke - Primarni uzrok
Praznine zbog skupljanja gotovo su uvijek problem debljine stijenke. Kada postoji značajan lokalni debeli dio - izbočina, rebro za pojačanje koje je preširoko, ukrasna uzdignuta značajka - dodatnom materijalu u tom debelom dijelu treba više vremena da se ohladi nego okolnom području. Vanjska koža se stvrdne i učvrsti na mjestu; jezgra se nastavlja hladiti i skupljati, stvarajući unutarnju prazninu.
Pravilo projektiranja je jednostavno: neka debljina stijenke bude što ujednačenija. Tamo gdje je deblji dio neizbježan, suzite prijelaz iz debelog u tanki umjesto da stvarate oštar korak.
Standardna pravila oblikovanja rebara za sprječavanje šupljina:
Debljina rebra: 50–60% nazivne debljine stijenke
Visina rebra: maksimalno 3× širina baze rebra
Bolje je više paralelnih kraćih rebara nego jedno visoko, široko rebro
Za kalupe za brizganje plastike automobila igračaka, okviri lukova kotača, ojačanja krova i nosači osovine najčešća su mjesta za šupljine skupljanja - sva područja gdje lokalna debljina premašuje nominalnu stijenku ploče karoserije. Dizajniranje ovih značajki u skladu s gore navedenim pravilima proporcije eliminira većinu stvaranja praznina prije nego što započne.
Položaj i veličina vrata u odnosu na debele dijelove
Vrata moraju biti postavljena tako da su debeli dijelovi dijela unutar dosega tlaka pakiranja vrata kada se kalup napuni. Tlak pakiranja - povišeni tlak koji se primjenjuje nakon što je šupljina nominalno puna - komprimira dodatni materijal u debele dijelove kako bi se kompenziralo skupljanje pri hlađenju. Ako je debeli dio predaleko od vrata, ili ako su vrata odleđena prije nego što je pakiranje dovršeno, kompenzacija ne dopire do njega i nastaje praznina.
U kalupu za brizganje plastike autića s debelim izbočinama osovine, idealan položaj vrata postavlja izbočinu unutar 50–80 mm od ulaza u vrata. Tamo gdje geometrija to sprječava, veći promjer vrata ili drugi položaj vrata mogu produžiti učinkovit doseg pakiranja.
Pritisak pakiranja i vrijeme zadržavanja
Dok su tlak pakiranja i vrijeme zadržavanja parametri procesa, a ne parametri dizajna, dizajn kalupa mora stvoriti uvjete za njihovu učinkovitost. Vrata koja se prebrzo smrzavaju - jer je površina vrata pretanka - smanjuje pritisak pakiranja prije nego što se debeli dijelovi dovoljno ohlade da budu-samodrživi. Duljina i promjer dijela vrata moraju biti dimenzionirani tako da vrata ostanu otvorena minimalno vrijeme pakiranja potrebno za najdeblji dio u dijelu.
Kako izbor materijala i sušenje utječu na stvaranje mjehurića
Ne dolaze svi mjehurići iz zračnih zamki ili šupljina skupljanja. Treća kategorija - praznina od vlage - nastaje kada se higroskopni materijali poput ABS-a, najlona ili PC-a obrađuju s neadekvatnim sušenjem. Vlaga apsorbirana iz atmosfere pretvara se u paru tijekom ubrizgavanja, a ti parni džepovi izgledaju poput mjehurića zraka u gotovom dijelu.
ABS - najčešći materijal zaToy Primjena kalupa za brizganje plastike u automobilima - lako upija vlagu iz zraka. Standardni ABS zahtijeva sušenje na 80-85 stupnjeva 2-4 sata prije obrade. Ne-osušeni ABS proizvodi srebrne pruge i male površinske mjehuriće čak i u dobro-dizajniranom kalupu. Ovo je problem obrade, a ne problem dizajna kalupa -, ali vrijedi ga isključiti prije nego što potrošite vrijeme na istraživanje kalupa.
Razlikovanje simptoma: praznine od vlage često stvaraju uzorke srebrnih pruga na površini uz unutarnje mjehuriće. Zračne zamke i šupljine skupljanja obično ne stvaraju srebrne pruge.
Sprječavanje mjehurića u dizajnu kalupa za brizganje plastike autića
Kalup za brizganje plastike u automobilu predstavlja specifične izazove s mjehurićima kojima se vrijedi izravno pozabaviti.
Zamke za zrak na ploči karoserije: Složena geometrija karoserije automobila igračke - s unutarnjim strukturnim značajkama, otvorima prozora i džepovima na lukovima kotača - stvara više potencijalnih lokacija za zamku zraka. Položaj zasuna mora se potvrditi simulacijom protoka, a utori za ventilaciju moraju se postaviti na svim potvrđenim zadnjim-mjestama punjenja, a ne samo na očiglednim rubovima linija razdvajanja.
Praznine u debelom presjeku na strukturnim značajkama: Pojačanja lukova kotača, izbočine osovine i rebra ukrućenja krova standardna su mjesta praznina u karoseriji autića. Primijenite gornja pravila proporcije rebra i izbočine na ove značajke tijekom pregleda DFM-a, prije nego što se dizajn pusti u alat.
ABS naspram PP ponašanje mjehurića: ABS je skloniji površinskim mjehurićima-povezanim s vlagom i zahtijeva pažljivo upravljanje sušenjem. PP je manje higroskopan, ali ima veće skupljanje (1,0–2,5%) u usporedbi s ABS-om (0,4–0,7%), što ga čini sklonijim unutarnjim šupljinama skupljanja pri jednakim varijacijama debljine stijenke. PP dizajni kalupa za brizganje plastike autića imaju prednost zbog malo strože discipline ujednačenosti zidova od ABS ekvivalenata.
Objavljeno istraživanje o nedostacima praznina i zračnih zamki
Studija uPolimerno inženjerstvo i znanost(2020.) otkrili su da su kalupi sa simulacijom-potvrđenim postavljanjem otvora za ventilaciju pokazali stope defekata zračne zamke približno 74% niže od kalupa koji koriste samo empirijski postavljen ventil.
Istraživanje objavljeno uMeđunarodni časopis za naprednu tehnologiju proizvodnje(2021.) otkrili su da je varijacija debljine stijenke iznad 40% nominalne u brizganim dijelovima potrošačkih proizvoda povezana s stvaranjem unutarnjih šupljina u 83% ispitanih slučajeva - što potvrđuje da je ujednačenost debljine stijenke najpouzdaniji prediktor rizika od skupljanja šupljina.
Podaci istraživanja SPE (2022.) identificirali su nedovoljnu ventilaciju i neujednačenost debljine stijenke kao dva najčešća temeljna uzroka defekata s mjehurićima i šupljinama u proizvodnji plastičnih dijelova potrošača, što zajedno čini približno 68% svih izvješća o defektima -tipa mjehurića.
ESTA-ino priznanje kvalitete dizajna u proizvedenim komponentama
Udruga za zabavne usluge i tehnologiju (ESTA) bavi se kvalitetom proizvodnje u svojim kvalifikacijskim okvirima dobavljača za komponente koje se koriste u okruženjima zabavne tehnologije. Smjernice ESTA-e posebno prepoznaju sposobnost procesa DFM - uključujući sustavnu prevenciju nedostataka poput šupljina i zračnih zamki kroz provjeru dizajna prije izrade alata - kao značajan pokazatelj kvalitete partnera u proizvodnji. Za kalup za brizganje plastike za autić ili bilo koji kalup za široku potrošnju proizvoda, strogost pred-procesa projektiranja alata izravno predviđa dosljednost kvalitete proizvodnih dijelova. To je razlog zašto iskusni kupci sve više traže od budućih proizvođača kalupa za brizganje plastike u autićima da pokažu svoju simulaciju i sposobnost DFM-a prije ulaganja u alate.
Uklanjanje unutarnjih šupljina u kalupu karoserije autića
Proizvođač igračaka u jugoistočnoj Aziji kvalificirao je novi model vozila s ABS-om. Školjka karoserije kalupa za brizganje plastike autića proizvodila je dijelove koji su prošli vizualni pregled, ali nisu uspjeli provjeriti kvalitetu nakon bojanja - proces bojanja otkrio je male površinske udubine (tragove udubljenja) i, kada su dijelovi izrezani za pregled, unutarnje praznine iza rebara za pojačanje luka kotača.
Izvorni dizajn rebra na luku kotača imao je temeljnu debljinu od 2,8 mm - 93% od nominalnih 3,0 mm stijenke ploče karoserije. Standardno pravilo dopušta najviše 60%, što znači da su rebra bila značajno prevelika radi sprječavanja šupljina. Vrata su bila postavljena na donjoj strani ploče karoserije, otprilike 95 mm od najbližeg elementa lukova kotača.
Sunhingstones je proveo DFM pregled i simulaciju protoka na postojećem dizajnu. Simulacija je potvrdila:
Predviđeno stvaranje praznina iza sva četiri rebra luka kotača zbog nedovoljnog dosega pritiska pakiranja
Tri mjesta za zračne zamke u džepovima unutarnjeg okvira prozora, bez ventilacijskih otvora trenutno postavljenih na tim mjestima
Implementirane izmjene dizajna:
Debljina baze rebra luka kotača smanjena je s 2,8 mm na 1,6 mm (53% nominalne stijenke), s visinom prilagođenom za održavanje ekvivalentnog modula presjeka
Promjer vrata povećan je s 1,2 mm na 1,8 mm kako bi se proširio doseg pritiska pakiranja na područje luka
Tri ventilacijska utora dodana na simulaciji-potvrdila su lokacije zračnih zamki u džepovima okvira prozora
Rezultati nakon modifikacije kalupa:
Unutarnje šupljine: eliminirane u kvalifikacijskom uzorku od 500 dijelova
Zračne zamke na prozorskim okvirima: eliminirane
Tragovi umivanja na površini: više nisu vidljivi nakon bojanja
Stopa odbijanja smanjena sa 6,8% (pretežno u vezi s prazninama i potonućem) na 0,4%
FAQ
P: Što je najveći pokretač troškova u kalupu za injekcijsko ubrizgavanje školjke miša?
O: Za tipično kućište potrošačke elektronike, kombinacija mehanizama bočnog djelovanja (svaki klizač u kalupu školjke miša dodaje 800–3000 USD) i kozmetičko poliranje površine obično su dva najveća pokretača varijabilnih troškova. Zajedno mogu činiti 40–60% ukupnih troškova ove vrste stambenog alata, zbog čega pregled DFM-a usmjeren na ova dva područja proizvodi najveće smanjenje troškova.
P: Koliko obično košta kalup s 2 šupljine?
O: Kalup za ubrizgavanje školjke miša s 2-udubljenjima za standardni bežični miš od ABS-a, s hladnim klizačem, 4–6 bočnih radnji i A-poliranom površinom, obično košta 20 000 USD – 42 000 USD, ovisno o specifikaciji završne obrade površine i broju klizača. Hot runner verzije kalupa dodaju 4000–8000 USD. Ove brojke odražavaju alat-kvalitete proizvodnje s potpunim pregledom DFM-a - ne prototip mekog alata.
P: Zašto dva slično{0}}projekta alata imaju vrlo različite troškove?
O: Razlika se uglavnom uvijek odnosi na specifikaciju završne obrade površine (koja utječe na trošak poliranja), broj bočnih radnji (svaki klizač je neovisna stavka troška u kalupu kućišta potrošačke elektronike) i zahtjeve tolerancije dimenzija (strože tolerancije zahtijevaju EDM završnu obradu). Zahtjev za detaljnu raščlambu troškova od oba dobavljača će identificirati točno gdje leži razlika u cijeni Mouse Shell injekcijskog kalupa.
P: Može li pregled DFM-a smanjiti cijenu ovog alata bez promjene dizajna proizvoda?
O: DFM pregled mijenja dizajn proizvoda - konkretno, identificira značajke koje povećavaju troškove alata bez dodavanja vrijednosti proizvoda i preporučuje alternative dizajna. Promjene su obično male (premještanje značajke na liniju razdvajanja, ublažavanje ne-funkcionalne tolerancije) i nemaju utjecaja na doživljaj proizvoda krajnjeg korisnika. Za model kućišta rutinski se može postići ušteda DFM-a od 15–25%.
P: Vrijedi li vrući trkač premije za alat s ljuskom?
O: Za kalup za injekcijsko ubrizgavanje ljuske miša pri proizvodnom obujmu iznad 500 000 hitaca godišnje, ekonomija vrućeg kanala općenito je povoljna - eliminacija materijalnog otpada i smanjenje vremena ciklusa stvaraju uštede operativnih troškova koji obično vraćaju premiju vrućeg sustava od 4000 USD do 8000 USD unutar 12–18 mjeseci. Ispod ovog volumena, hladni kanal obično je{10}}isplativiji za kalup kućišta.
P: Kako mogu pronaći proizvođača alata koji će dati detaljnu analizu troškova?
O: Potražite ovu tvornicu kalupa koja pruža formalnu DFM dokumentaciju kao dio svog procesa ponude - uključujući identifikaciju svakog pokretača troškova i njegov doprinos ukupnim troškovima alata. Proizvođač kalupa za ubrizgavanje školjke miša koji može objasniti trošak pokazuje i tehničko znanje i komercijalnu transparentnost, što su značajni pokazatelji kvalitete.
P: Koja je razlika između zračnog mjehurića i šupljine skupljanja kod injekcijskog prešanja?
O: Zračni mjehurić (zračna zamka) nastaje kada se plin fizički zarobi u šupljini od strane plastične taline koja napreduje. Praznina skupljanja nastaje kada se debeli dijelovi ohlade i unutrašnjost se skuplja od već-stvrdnute kože. Obje se pojavljuju kao unutarnje šupljine u presječenom dijelu, ali zračne zamke obično se pojavljuju na kraju ispune i mogu pokazati blagu promjenu boje, dok se šupljine skupljanja pojavljuju u najdebljim dijelovima i imaju glatke, čiste unutarnje površine.
P: Kako mogu znati je li moj problem s mjehurićima problem dizajna kalupa ili problem procesa?
O: Ako je lokacija mjehurića dosljedna od snimke do snimke i odgovara geometrijskoj značajki (debeli presjek, zadnji-kut punjenja), to je gotovo sigurno problem dizajna kalupa. Ako lokacije mjehurića nisu dosljedne ili su u korelaciji s promjenama serije materijala, to može biti problem vlage materijala ili stabilnosti procesa. Razdvojite uzorak dijela kako biste potvrdili vrstu greške prije bilo kakvih promjena.
P: Koja je standardna dubina ventilacijskog utora za ABS dijelove?
O: Za ABS, standardna dubina ventilacijskog utora je 0,025–0,04 mm na licu šupljine, otvarajući se prema reljefnom dijelu od 0,5–1,0 mm iza njega. Dublje od ovoga i ABS će bljesnuti kroz ventilacijski otvor. Ventilacijski otvori trebaju biti smješteni na mjestima koja su potvrđena simulacijom punjenja kao posljednja područja koja se ispunjavaju, a ne samo na položajima generičke linije razdvajanja.
P: Mogu li riješiti problem s mjehurićima povećanjem brzine ubrizgavanja?
O: Povećanje brzine ubrizgavanja ponekad može pomaknuti mjesto zračne zamke promjenom obrasca ispune, ali ne uklanja temeljni uzrok - već premješta problem. Pouzdano rješenje je redizajniranje položaja vrata, dodavanje ventilacijskih otvora na potvrđenim mjestima zračnih zamki, ili oboje. Prilagodbe procesa su u najboljem slučaju privremena mjera.
P: Koliko ventilacijskih utora treba tipičnom kalupu za ubrizgavanje karoserije autića?
O: Broj u potpunosti ovisi o geometriji dijela i uzorku ispune. Jednostavna ravna ploča može trebati 4-6 ventilacijskih otvora; složenoj ljusci tijela s više džepnih značajki moglo bi trebati 15–25. Jedini pouzdan način za određivanje točnog broja i položaja je simulacija toka kalupa u kombinaciji s prvim-provjerom artikla. Svaki proizvođač kalupa za brizganje plastike u autićima koji provodi pravilan pregled DFM-a uključit će provjeru postavljanja ventilacijskih otvora u taj postupak.
Dizajn bez mjehurića prije prvog udarca
Zračni mjehurići i praznine uslijed skupljanja u dijelovima lijevanim injekcijom predvidljivi su i spriječiti - ne srećom ili junaštvom procesa, već sustavnim dizajnerskim odlukama koje se donose prije izrade kalupa. Položaj vrata, postavljanje ventilacijskih otvora, ujednačenost debljine stijenke i proporcija rebara sve su to varijable dizajna. Obratite im pažnju u fazi DFM-a, provjerite ih simulacijom i proizvodni dijelovi izaći će ispravni prvi put.
U Sunhingstonesu, sprječavanje mjehurića i šupljina dio je standardnog DFM procesa za svaki kalup za brizganje plastike autića, kalup za kućište i alat za precizne komponente koji dizajniramo. Svaki projekt kalupa za brizganje plastike autića uključuje simulaciju potpunog punjenja s provjerom postavljanja ventilacijskih otvora prije strojne obrade čelika. Izvodimo simulaciju toka kalupa na svakom projektu, dokumentiramo obrazloženje dizajna vrata i ventilacijskih otvora i potvrđujemo uzorak ispune prije puštanja u strojnu obradu.
