Beim Spritzgussverfahren sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen

Beim Spritzgussverfahren sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen
1, Die Form und Berechnung der Schrumpfung für thermoplastische Formteile sind wie zuvor erwähnt, und die Faktoren, die die Schrumpfung von thermoplastischen Formteilen beeinflussen, sind wie folgt:
1.1 Kunststoffvarianten Während des Formprozesses von thermoplastischen Kunststoffen ist die Schrumpfungsrate aufgrund von Volumenänderungen, die durch Kristallisation, starke innere Spannungen, im Kunststoff eingefrorene hohe Eigenspannungen und starke molekulare Orientierung verursacht werden, größer und weist einen weiten Bereich von auf Schrumpfraten und offensichtliche Direktionalität im Vergleich zu duroplastischen Kunststoffen. Außerdem ist die Schrumpfungsrate nach dem Formen, Glühen oder der Feuchtigkeitsregulierungsbehandlung im Allgemeinen größer als die von duroplastischen Kunststoffen.
1.2 Eigenschaften von Kunststoffteilen: Beim Formen kühlt das geschmolzene Material sofort ab und bildet eine feste Schale mit geringer Dichte in Kontakt mit der Oberfläche des Formhohlraums. Aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Kunststoff kühlt die Innenschicht des Kunststoffteils langsam ab und bildet eine feste Schicht mit hoher Dichte und großer Schwindung. Daher neigen diejenigen mit dicken Wänden, langsamer Abkühlung und dicken Schichten mit hoher Dichte dazu, sich stärker zusammenzuziehen. Darüber hinaus wirken sich das Vorhandensein oder Fehlen von Einsätzen sowie die Anordnung und Menge der Einsätze direkt auf die Richtung des Materialflusses, die Dichteverteilung und die Schrumpfbeständigkeit aus, sodass die Eigenschaften von Kunststoffteilen einen größeren Einfluss auf die Größe und Richtung der Schrumpfung haben.
1.3 Die Form, Größe und Verteilung des Beschickungseinlasses wirken sich direkt auf die Richtung des Materialflusses, die Dichteverteilung, die Druckhaltung und die Beschickungswirkung sowie die Umformzeit aus. Die direkte Zuführöffnung und der große Querschnitt der Zuführöffnung (insbesondere diejenigen mit dickerem Querschnitt) haben eine geringere Schrumpfung, aber eine größere Richtwirkung, während diejenigen mit kürzerer Breite und Länge der Zuführöffnung eine geringere Richtwirkung haben. Die in der Nähe des Zufuhreinlasses oder parallel zur Richtung des Materialflusses erfahren eine stärkere Schrumpfung.
1.4 Formbedingungen: Hohe Formtemperatur, langsames Abkühlen des geschmolzenen Materials, hohe Dichte und große Schrumpfung, insbesondere bei kristallinen Materialien aufgrund hoher Kristallinität und großer Volumenänderungen, was zu größerer Schrumpfung führt. Die Verteilung der Formtemperatur hängt auch mit der internen und externen Kühlung und der Dichtegleichmäßigkeit von Kunststoffteilen zusammen, was sich direkt auf die Größe und Richtung der Schrumpfung in jedem Teil auswirkt. Darüber hinaus hat das Aufrechterhalten von Druck und Zeit einen erheblichen Einfluss auf die Kontraktion, wobei hoher Druck und lange Zeit zu einer kleinen, aber gerichteten Kontraktion führen. Der Einspritzdruck ist hoch, der Viskositätsunterschied des geschmolzenen Materials ist gering, die Scherspannung zwischen den Schichten ist gering und der elastische Rückprall nach dem Entformen ist groß, sodass auch die Schrumpfung mäßig reduziert werden kann. Die Materialtemperatur ist hoch, die Schrumpfung ist groß, aber die Richtung ist gering. Daher können Anpassungsfaktoren wie Formtemperatur, Druck, Einspritzgeschwindigkeit und Abkühlzeit während des Formens auch die Schrumpfung des Kunststoffteils geeignet verändern. Bei der Auslegung der Form wird basierend auf dem Schrumpfbereich verschiedener Kunststoffe, der Wandstärke und Form des Kunststoffteils, der Größe und Verteilung der Zuführöffnung, die Schrumpfrate jedes Teils des Kunststoffteils erfahrungsbasiert bestimmt und dann wird die Hohlraumgröße berechnet. Bei hochpräzisen Kunststoffteilen und wenn die Schwindungsrate schwer zu kontrollieren ist, sollten die folgenden Methoden zur Gestaltung der Form im Allgemeinen verwendet werden: ① Nehmen Sie eine kleinere Schrumpfungsrate für den Außendurchmesser des Kunststoffteils und eine größere Schrumpfungsrate für den Innendurchmesser, um nach dem Formtest Raum für Korrekturen zu lassen. ② Bestimmen Sie die Form, Größe und Formbedingungen des Gießsystems durch Formtests. ③ Die Größenänderung der nachzubehandelnden Kunststoffteile muss nach 24 Stunden Entformung während der Messung ermittelt werden. ④ Korrigieren Sie die Form entsprechend der tatsächlichen Schwindungssituation. ⑤ Probieren Sie die Form erneut aus und passen Sie die Prozessbedingungen leicht an, um den Schrumpfwert an die Anforderungen des Kunststoffteils anzupassen.
2, Liquidität
2.1 Die Fließfähigkeit von Thermoplasten kann im Allgemeinen anhand einer Reihe von Indizes wie Molekulargewicht, Schmelzindex, Fließlänge der archimedischen Spirale, scheinbare Viskosität und Fließverhältnis (Fließlänge/Wanddicke des Kunststoffteils) analysiert werden. Bei kleinem Molekulargewicht, breiter Molekulargewichtsverteilung, schlechter Regelmäßigkeit der Molekülstruktur, hohem Schmelzindex, langer Spiralfließlänge, niedriger scheinbarer Viskosität und großem Fließverhältnis ist die Fließfähigkeit gut. Bei Kunststoffen mit gleicher Produktbezeichnung ist anhand der Anleitung zu prüfen, ob die Fließfähigkeit für den Spritzguss geeignet ist. Entsprechend den Anforderungen an die Formgestaltung kann die Fließfähigkeit gängiger Kunststoffe grob in drei Kategorien eingeteilt werden: ① gute Fließfähigkeit PA, PE, PS, PP, CA, Poly(4)methylen; ② Harze der Polystyrol-Reihe mit mäßiger Fließfähigkeit (wie ABS, AS), PMMA, POM, Polyphenylenether; ③ Schlechte Fließfähigkeit PC, Hart-PVC, Polyphenylenether, Polysulfon, Polyarylsulfon, Fluorkunststoffe.
2.2 Die Fließfähigkeit verschiedener Kunststoffe variiert auch aufgrund verschiedener Formgebungsfaktoren, und die Haupteinflussfaktoren sind wie folgt:
① Wenn die Temperatur des Materials hoch ist, nimmt die Fließfähigkeit zu, aber verschiedene Kunststoffe weisen auch Unterschiede auf. Die Fließfähigkeit von Kunststoffen wie PS (insbesondere solche mit hoher Schlagzähigkeit und MFR-Wert), PP, PA, PMMA, modifiziertes Polystyrol (wie ABS, AS), PC, CA etc. ist stark temperaturabhängig. Bei PE und POM hat die Erhöhung oder Verringerung der Temperatur wenig Einfluss auf ihre Fließfähigkeit. Ersteres sollte also die Temperatur anpassen, um die Fließfähigkeit während des Formens zu steuern.
② Bei steigendem Einspritzdruck wird das geschmolzene Material stärker geschert und seine Fließfähigkeit erhöht, insbesondere PE und POM sind empfindlicher. Daher ist es ratsam, den Einspritzdruck während des Formens anzupassen, um die Fließfähigkeit zu kontrollieren.
③ Die Form, Größe, Anordnung, das Design des Kühlsystems und der Strömungswiderstand des geschmolzenen Materials (wie z. B. Oberflächenglätte, Querschnittsdicke des Materialkanals, Form des Hohlraums, Abgassystem) des Gießsystems der Formstruktur wirken sich alle direkt auf den tatsächlichen Fluss aus geschmolzenes Material in der Kavität. Jene Faktoren, die die Temperaturabsenkung fördern und den Strömungswiderstand des geschmolzenen Materials erhöhen, verringern seinen Strömungswiderstand. Bei der Gestaltung der Form sollte eine vernünftige Struktur basierend auf der Fließfähigkeit des verwendeten Kunststoffs ausgewählt werden. Während des Formens können auch Faktoren wie Materialtemperatur, Formtemperatur, Einspritzdruck und Einspritzgeschwindigkeit gesteuert werden, um die Füllsituation entsprechend den Formanforderungen anzupassen.
3, Kristallinität
Thermoplaste können in zwei Kategorien eingeteilt werden: kristalline Kunststoffe und amorphe (auch als amorphe bezeichnete) Kunststoffe aufgrund ihrer fehlenden Kristallisation während der Kondensation. Das sogenannte Kristallisationsphänomen bezieht sich auf das Phänomen, bei dem sich Kunststoffmoleküle unabhängig voneinander bewegen und sich vollständig in einem ungeordneten Zustand von einem geschmolzenen Zustand in einen Kondensationszustand befinden, was dazu führt, dass die Moleküle ihre freie Bewegung stoppen und einer leicht fixierten Position mit einer Tendenz zur Anordnung folgen die Moleküle in ein reguläres Modell. Der optische Maßstab zur Unterscheidung dieser beiden Kunststoffarten hängt von der Transparenz dickwandiger Kunststoffteile ab. Im Allgemeinen sind kristalline Materialien undurchsichtig oder halbtransparent (z. B. POM), während amorphe Materialien transparent sind (z. B. PMMA). Es gibt jedoch auch Ausnahmen wie Poly(4)methylen, das ein kristalliner Kunststoff ist, aber eine hohe Transparenz aufweist, und ABS, das ein amorphes Material ist, aber nicht transparent ist.
Bei der Konstruktion von Werkzeugen und der Auswahl von Spritzgießmaschinen sind folgende Anforderungen und Vorsichtsmaßnahmen für kristalline Kunststoffe zu beachten:
① Die zum Erhöhen der Materialtemperatur auf die Umformtemperatur erforderliche Wärmemenge erfordert die Verwendung von Geräten mit hoher Plastifizierungskapazität.
② Beim Kühlen und Recyceln wird viel Wärme freigesetzt und es ist eine ausreichende Kühlung erforderlich.
③ Der Unterschied im spezifischen Gewicht zwischen dem geschmolzenen Zustand und dem festen Zustand ist groß, was zu einer großen Schrumpfung beim Formen und einer Anfälligkeit für Schrumpfung und Porosität führt.
④ Schnelles Abkühlen, geringe Kristallinität, geringe Schrumpfung und hohe Transparenz. Die Kristallinität hängt mit der Wandstärke von Kunststoffteilen zusammen, was zu langsamer Abkühlung, hoher Kristallinität, großer Schrumpfung und guten physikalischen Eigenschaften führt. Daher muss die Werkzeugtemperatur entsprechend den Anforderungen für kristalline Materialien geregelt werden.
⑤ Signifikante Anisotropie und hohe Eigenspannung. Moleküle, die nach dem Entformen nicht kristallisiert sind, neigen dazu, weiter zu kristallisieren, verbleiben in einem Energieungleichgewichtszustand und neigen zu Verformung und Verwerfung.
⑥ Der Kristallisationstemperaturbereich ist eng und es ist einfach, ungeschmolzenes Material in die Form einzuspritzen oder die Zufuhröffnung zu blockieren.
4, Wärmeempfindliche Kunststoffe und leicht hydrolysierbare Kunststoffe
4.1 Wärmeempfindlichkeit bezieht sich auf die Tendenz bestimmter Kunststoffe, ihre Farbe zu ändern, sich zu zersetzen und sich zu zersetzen, wenn die Materialtemperatur aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber Hitze, verlängerter Erwärmungszeit bei hohen Temperaturen oder kleiner Querschnittsfläche der Zufuhröffnung und hoher Scherung ansteigt Aktion. Kunststoffe mit dieser Eigenschaft werden als thermosensitive Kunststoffe bezeichnet. B. Hart-PVC, Polyvinylidenchlorid, Vinylacetat-Copolymer, POM, Polytetrafluorchlorethylen usw. Wärmeempfindliche Kunststoffe erzeugen bei der Zersetzung Nebenprodukte wie Monomere, Gase und Feststoffe, insbesondere einige Zersetzungsgase, die reizend, ätzend oder toxisch wirken menschlicher Körper, Ausrüstung und Formen. Daher sollte der Formkonstruktion, der Auswahl der Spritzgussmaschinen und dem Spritzgießen Aufmerksamkeit geschenkt werden. Es sollte eine Spritzgießmaschine vom Schneckentyp verwendet werden, und der Querschnitt des Gießsystems sollte groß sein. Die Form und das Materialfass sollten verchromt sein und es sollte keine Eckenverzögerung geben. Die Formtemperatur muss streng kontrolliert werden, und dem Kunststoff müssen Stabilisatoren zugesetzt werden, um seine thermische Empfindlichkeit zu schwächen.
4.2 Einige Kunststoffe (z. B. PC) zersetzen sich unter hoher Temperatur und hohem Druck, selbst wenn sie eine geringe Menge Wasser enthalten. Diese Eigenschaft wird als Hydrophilie bezeichnet und muss vorgewärmt und getrocknet werden.
5, Spannungsrisse und Schmelzbruch
5.1 Einige Kunststoffe sind spannungsempfindlich und neigen während des Formens zu innerer Spannung und Rissbildung. Kunststoffteile können unter äußeren Kräften oder Lösungsmitteln reißen. Daher sollte neben der Zugabe von Additiven zur Verbesserung der Rissbeständigkeit der Rohstoffe auch auf Trockenheit und sinnvolle Wahl der Umformbedingungen geachtet werden, um Eigenspannungen zu reduzieren und die Rissbeständigkeit zu erhöhen. Außerdem sollte eine vernünftige Kunststoffform ausgewählt werden, und Maßnahmen wie das Setzen eingebetteter Teile sollten nicht ergriffen werden, um die Spannungskonzentration so weit wie möglich zu minimieren. Bei der Auslegung der Form sollte der Entformungswinkel vergrößert und sinnvolle Zuführöffnungen und Auswurfmechanismen gewählt werden. Während des Formens sollten Materialtemperatur, Werkzeugtemperatur, Einspritzdruck und Kühlzeit entsprechend angepasst werden, um eine Entformung zu vermeiden, wenn das Kunststoffteil zu kalt und spröde ist. Nach dem Formen sollte das Kunststoffteil auch einer Nachbehandlung unterzogen werden, um seine Rissbeständigkeit zu verbessern, innere Spannungen zu beseitigen und den Kontakt mit Lösungsmitteln zu verhindern.
5.2 Wenn eine Polymerschmelze mit einer bestimmten Schmelzflussrate bei konstanter Temperatur durch das Düsenloch fließt und ihre Flussrate einen bestimmten Wert überschreitet, entstehen auf der Oberfläche der Schmelze offensichtliche Querrisse, die als Schmelzbruch bezeichnet werden und das Aussehen beeinträchtigen können und physikalischen Eigenschaften des Kunststoffteils. Daher ist es bei der Auswahl von Polymeren mit hohen Schmelzflussraten erforderlich, den Querschnitt von Düsen, Kanälen und Zufuhröffnungen zu vergrößern, die Spritzgießgeschwindigkeit zu verringern und die Materialtemperatur zu erhöhen.
6, Thermische Leistung und Kühlrate
6.1 Verschiedene Kunststoffe haben unterschiedliche thermische Eigenschaften wie spezifische Wärme, Wärmeleitfähigkeit und thermische Verformungstemperatur. Beim Plastifizieren mit hoher spezifischer Wärme ist eine hohe Wärme erforderlich, und es sollte eine Spritzgießmaschine mit hoher Plastifizierkapazität ausgewählt werden. Die Abkühlzeit von Kunststoffen mit hoher thermischer Verformungstemperatur kann kurz sein und früh entformt werden, aber eine Kühlverformung sollte nach dem Entformen verhindert werden. Kunststoffe mit geringer Wärmeleitfähigkeit haben eine langsame Abkühlgeschwindigkeit (wie ionische Polymere, die extrem langsam sind), daher ist eine ausreichende Kühlung erforderlich, um die Kühlwirkung der Form zu verbessern. Heißkanalwerkzeuge eignen sich für Kunststoffe mit geringer spezifischer Wärme und hoher Wärmeleitfähigkeit. Kunststoffe mit hoher spezifischer Wärme, niedriger Wärmeleitfähigkeit, niedriger Wärmeverformungstemperatur und langsamer Abkühlgeschwindigkeit sind für das Hochgeschwindigkeitsformen nicht förderlich. Es ist notwendig, geeignete Spritzgießmaschinen auszuwählen und die Formkühlung zu verstärken.
6.2 Verschiedene Kunststoffe müssen je nach Art und Form eine angemessene Abkühlgeschwindigkeit einhalten. Daher muss die Form mit Heiz- und Kühlsystemen entsprechend den Formgebungsanforderungen ausgestattet werden, um eine bestimmte Formtemperatur aufrechtzuerhalten. Wenn die Materialtemperatur die Formtemperatur erhöht, sollte sie gekühlt werden, um eine Verformung des Kunststoffteils nach dem Entformen zu verhindern, den Formzyklus zu verkürzen und die Kristallinität zu verringern. Wenn die Restwärme des Kunststoffs nicht ausreicht, um eine bestimmte Temperatur in der Form aufrechtzuerhalten, sollte ein Heizsystem installiert werden, um die Form auf einer bestimmten Temperatur zu halten, um die Abkühlgeschwindigkeit zu steuern, die Fließfähigkeit sicherzustellen, die Füllbedingungen zu verbessern oder die Temperatur zu kontrollieren langsames Abkühlen der Kunststoffteile, verhindern eine ungleichmäßige Innen- und Außenkühlung dickwandiger Kunststoffteile und erhöhen die Kristallinität. Bei Materialien mit guter Fließfähigkeit, großer Umformfläche und ungleichmäßiger Materialtemperatur ist es manchmal erforderlich, je nach Formgebungssituation des Kunststoffteils abwechselnd oder lokal zu heizen oder zu kühlen. Dazu sollte das Werkzeug mit entsprechenden Kühl- oder Heizsystemen ausgestattet sein.
7, Hygroskopizität
Aufgrund verschiedener Zusätze in Kunststoffen haben diese eine unterschiedliche Affinität zu Wasser, sodass Kunststoffe grob in zwei Arten eingeteilt werden können: hygroskopische, haftende und nicht absorbierende. Der Wassergehalt in den Materialien muss innerhalb des zulässigen Bereichs kontrolliert werden, da sonst das Wasser gasförmig wird oder unter hoher Temperatur und hohem Druck eine Hydrolyse auftritt, was zu Harzschäumen, verringerter Flüssigkeit und schlechtem Aussehen und schlechten mechanischen Eigenschaften führt. Daher müssen hygroskopische Kunststoffe je nach Bedarf mit geeigneten Heizmethoden und Spezifikationen vorgewärmt werden, um eine weitere Feuchtigkeitsaufnahme während des Gebrauchs zu verhindern.