Oplossingen voor overmatige wanddikte bij spuitgieten

Een te grote wanddikte is een veelvoorkomend probleem bij het ontwerp of de productie van spuitgietonderdelen. Het vermindert niet alleen de productkwaliteit, maar verhoogt ook de productiekosten en verlaagt de productie-efficiëntie. De specifieke risico's komen vooral tot uiting in de volgende aspecten:

1. Veelvoorkomende gietfouten: Een te grote wanddikte leidt tot ongelijkmatige afkoeling van het gesmolten materiaal, waardoor interne warmte moeilijk kan worden afgevoerd. Dit veroorzaakt gemakkelijk defecten zoals krimp, deuken, luchtbellen en vervorming. Wanneer bijvoorbeeld het dikwandige gedeelte krimpt tijdens het afkoelen, kan het oppervlaktemateriaal niet tijdig worden aangevuld, wat resulteert in duidelijke krimp; het onvolledig afgekoelde gesmolten materiaal binnenin blijft krimpen, wat interne luchtbellen kan veroorzaken en de structurele integriteit van het product kan aantasten.

2. Lage productie-efficiëntie: Een grotere wanddikte verlengt de vultijd van het smeltmateriaal en de afkoelcyclus, waardoor de efficiëntie van spuitgieten aanzienlijk afneemt. Onder dezelfde productieomstandigheden kan de afkoeltijd van dikwandige onderdelen 2-3 keer zo lang zijn als die van onderdelen met een redelijke wanddikte, wat leidt tot een aanzienlijke daling van de output per tijdseenheid en een hoger energieverbruik.

3. Materiaalverspilling en stijgende kosten: Een te grote wanddikte betekent een hoger grondstofverbruik, wat direct leidt tot hogere materiaalkosten. Tegelijkertijd zorgt de langere afkoeltijd voor een hoger energieverbruik en versnelde slijtage van de mal, waardoor de totale productiekosten verder stijgen.

4. Slechte mechanische eigenschappen: Een te grote wanddikte kan leiden tot ongelijkmatige kristallisatie in het plastic en spanningsconcentraties, waardoor de mechanische eigenschappen van het product, zoals slagvastheid en taaiheid, afnemen en de levensduur en veiligheid ervan worden beïnvloed.

Om het probleem van overmatige wanddikte aan te pakken, is een alomvattende aanpak nodig vanuit meerdere invalshoeken, zoals optimalisatie van de ontwerpbronnen, aanpassing van het proces en materiaalaanpassing, met als doel "de dikte te verminderen zonder de kwaliteit in gevaar te brengen".

(I) Optimaliseer het ontwerp van de productstructuur: Beheers de wanddikte bij de bron

Productontwerp is de fundamentele schakel in het oplossen van overmatige wanddikte. Met inachtneming van de gebruikseisen moet onnodige wanddikte door middel van een wetenschappelijk ontwerp worden verminderd, terwijl de structurele sterkte gewaarborgd blijft.

1. Ontwerp met uniforme wanddikte: De ideale wanddikte van spuitgegoten onderdelen moet consistent zijn, zodat er geen plaatselijke verdikkingen ontstaan. Tijdens het ontwerp moet een redelijk bereik voor de wanddikte worden bepaald op basis van de toepassing en de spanningsomstandigheden van het product (doorgaans is een redelijke wanddikte voor thermoplasten 1-4 mm, maar dit moet worden aangepast aan de specifieke materiaaleigenschappen). Voor onderdelen van het product die aan hoge spanningen worden blootgesteld, kunnen methoden zoals het toevoegen van verstevigingsribben en afgeronde overgangen worden gebruikt in plaats van de wanddikte te vergroten. Dit zorgt niet alleen voor meer sterkte, maar voorkomt ook plaatselijke overmatige dikte.

2. Holle structuren en gewichtsbesparende gaten toepassen: Voor spuitgietonderdelen in grote volumes zonder interne functionele eisen, kunnen holle structuren of gewichtsbesparende gaten worden gebruikt om de wanddikte van de kern te verminderen. Bijvoorbeeld bij producten zoals behuizingen van huishoudelijke apparaten en auto-interieuronderdelen, kunnen rastervormige holle structuren worden aangebracht in niet-belaste gebieden. Dit vermindert niet alleen het materiaalgebruik, maar bevordert ook de smeltstroom en koeling.

3. Optimaliseer het ontwerp van de overgangszone: De overgang tussen gebieden met verschillende wanddiktes in het product moet vloeiend zijn, waarbij abrupte veranderingen in rechte of scherpe hoeken worden vermeden. Dit voorkomt stagnatie en ophoping van smeltmateriaal tijdens het vloeien en vermindert defecten die worden veroorzaakt door ongelijkmatige afkoeling. De hellingshoek van de overgangszone wordt aanbevolen tussen 30° en 60° om een ​​soepele smeltstroom te garanderen.

(II) Aanpassen van de parameters van het spuitgietproces: Aanpassen aan de vormvereisten na diktereductie

Na het optimaliseren van de productstructuur is het nodig om de parameters van het spuitgietproces aan te passen om een ​​soepele vorming van de spuitgietonderdelen met een gereduceerde dikte te garanderen en problemen zoals onvoldoende vulling en braamvorming te voorkomen.

1. Verbeter de vloeibaarheid van het smeltmateriaal: Verhoog de temperatuur van de cilinder en de matrijs op de juiste wijze om de viscositeit van het smeltmateriaal te verlagen en de vloei-eigenschappen te verbeteren. Hierdoor kan het smeltmateriaal de matrijs snel vullen met een geringere dikte. De cilindertemperatuur moet worden aangepast aan het kunststofmateriaal (bijvoorbeeld 180-220 °C voor PP en 200-250 °C voor ABS), terwijl de matrijstemperatuur doorgaans tussen 40 en 80 °C wordt gehouden. Dit voorkomt materiaaldegradatie door te hoge temperaturen of een slechte vloeibaarheid door te lage temperaturen.

2. Optimaliseer injectiedruk en -snelheid: Verhoog de injectiedruk en injectiesnelheid om de vultijd van het smeltmateriaal te verkorten en onvoldoende vulling door een verminderde matrijswanddikte te voorkomen. Het wordt aanbevolen de injectiedruk met 10-20% te verhogen ten opzichte van de oorspronkelijke parameters (aanpassingen moeten worden gemaakt in combinatie met het draagvermogen van de matrijs). De injectiesnelheid kan segmentaal worden geregeld: snel vullen in de beginfase en langzaam de druk behouden in de latere fase, om smeltinslag en braamvorming te verminderen.

3. Aanpassing van de drukbehoud- en koelparameters: De koelsnelheid van spuitgegoten onderdelen met een gereduceerde dikte neemt toe, waardoor de drukbehoudtijd en de koeltijd hierop moeten worden aangepast. De drukbehoudtijd kan met 10-15% worden verkort om productvervorming door te lange drukbehoud te voorkomen; de koeltijd moet worden geoptimaliseerd op basis van de feitelijke spuitgietomstandigheden om ervoor te zorgen dat de producttemperatuur lager is dan de temperatuur waarbij warmtevervorming optreedt bij het ontvormen, waardoor kromtrekken wordt verminderd.

(III) Selecteer geschikte materialen en verbeter de mallen

1. Kies materialen met een hoge vloeibaarheid: Voor spuitgietonderdelen met dunnere wanden wordt aanbevolen om kunststoffen met een goede vloeibaarheid te kiezen, zoals PP, PE en ABS, of gemodificeerde kunststoffen (bijvoorbeeld met weekmaker gemodificeerd PVC) om het spuitgietproces te vereenvoudigen. Vermijd het gebruik van materialen met een lage vloeibaarheid (zoals PC en POM) voor dunwandige producten, tenzij aan de spuitgietvereisten kan worden voldaan door procesoptimalisatie of matrijsverbetering.

2.Optimaliseer de matrijsstructuur: Verbeter het aanspuitsysteem van de matrijs door de aanspuitopeningen te vergroten en de lengte van de kanalen te verkorten om de smeltstroomweerstand te verminderen. Gebruik bijvoorbeeld puntvormige aanspuitopeningen of waaiervormige aanspuitopeningen om de vulefficiëntie te verbeteren; installeer koude schijven in de kanalen om te voorkomen dat koud materiaal de matrijs binnendringt en de vormkwaliteit beïnvloedt. Tegelijkertijd moet het oppervlak van de matrijs worden gepolijst om de smeltstroomwrijving te verminderen en de vulefficiëntie te verbeteren.

3.Ventilatiesystemen toevoegen: Na het verminderen van de wanddikte is het lastiger om gas in de matrijs af te voeren, wat gemakkelijk kan leiden tot defecten zoals luchtbellen en brandplekken op het product. Ventilatiegroeven moeten worden aangebracht aan het uiteinde van de matrijs, in dode hoeken van de smeltstroom en op andere plaatsen. De aanbevolen breedte van de ventilatiegroef is 0,01-0,03 mm en de diepte 0,5-1 mm, om een ​​tijdige gasafvoer tijdens het spuitgietproces te garanderen.

(IV)Versterk de kwaliteitsinspectie en iteratieve optimalisatie.

1. Stel normen vast voor wanddikte-inspectie: Inspecteer de wanddikte van spuitgegoten onderdelen tijdens de productie regelmatig met behulp van instrumenten zoals schuifmaten en ultrasone diktemeters om ervoor te zorgen dat de werkelijke wanddikte voldoet aan de ontwerpvereisten en om plaatselijke overmatige dikte als gevolg van productieafwijkingen te voorkomen.

2. Voer matrijstesten en procesoptimalisatie uit: Nadat de productstructuur en procesparameters zijn aangepast, voert u matrijstesten uit om de vulgraad, oppervlaktekwaliteit en mechanische eigenschappen van het product te controleren. Als er problemen optreden, zoals onvoldoende vulling of krimpverschijnselen, optimaliseert u het structurele ontwerp of de procesparameters verder totdat aan de kwaliteitsnorm is voldaan.

3. Langetermijnmonitoring en feedback: De productkwaliteit tijdens massaproductie continu bewaken, gegevens over vormfouten verzamelen en regelmatig de oorzaken analyseren om het proces te optimaliseren. Als er bijvoorbeeld aanhoudend plaatselijke krimpverschijnselen optreden, is er mogelijk nog ruimte voor optimalisatie van de wanddikte in dat gebied, wat een aanpassing van het constructieontwerp vereist.

III . Voorzorgsmaatregelen en samenvatting

Om het probleem van overmatige wanddikte in spuitgietonderdelen op te lossen, moet het principe van "ontwerpprioriteit, procesaanpassing en materiaalkeuze" worden gevolgd. De kern is om de onnodige wanddikte zoveel mogelijk te minimaliseren, met behoud van de productfuncties en mechanische eigenschappen. Daarbij moet rekening worden gehouden met de volgende punten:

1. Bij het optimaliseren van de structuur moet de wanddikte niet overmatig worden verminderd. Het is noodzakelijk om door middel van sterkteproeven te controleren of het product aan de gebruikseisen voldoet om kwaliteitsproblemen zoals productbreuk en vervorming als gevolg van te dunne wanden te voorkomen.

2. De aanpassing van de procesparameters moet stapsgewijs gebeuren. Vermijd drastische wijzigingen in één keer om nieuwe vormfouten zoals braamvorming en vastkleven van de mal te voorkomen.

3. Matrijsverbetering moet worden afgestemd op de productstructuur en materiaaleigenschappen. Voeg niet zomaar openingen of ontluchtingsgroeven toe, want dit kan de levensduur van de matrijs en het uiterlijk van het product beïnvloeden.

Kortom, het oplossen van het probleem van overmatige wanddikte bij spuitgietonderdelen is een systematisch project. Het vereist gezamenlijke optimalisatie vanuit meerdere invalshoeken, waaronder ontwerp, proces, materialen en matrijzen. Dit pakt niet alleen bestaande defecten aan, maar zorgt ook voor een evenwicht tussen productie-efficiëntie en kostenbeheersing, wat uiteindelijk resulteert in een win-winsituatie voor productkwaliteit en economische voordelen.