Нестабильность размеров детали для литья под давлением: причины и решения

Нестабильность размеров деталей, отлитых под давлением, определяемая как различия в размерах между партиями или полостями в одних и тех же условиях машины и процесса, напрямую подрывает точность продукции и стабильность производства. Коренные причины неисправности оборудования, необоснованные настройки процесса, плохой выбор материала, проблемы с пресс-формой и непоследовательные испытания. Ниже приведена подробная разбивка, которая поможет выявить и устранить проблему.

1. Несоответствующие условия формования или неправильная эксплуатация.

Параметры формования (температура, давление, время) должны строго контролироваться во избежание колебаний размеров. Даже небольшие отклонения могут привести к нарушению размера детали — вот как:

Влияние и исправления ключевых параметров

• Недостаточное давление/время : низкое давление впрыска, короткое время выдержки или недостаточное охлаждение приводят к неполному заполнению деталей или неравномерной усадке. Решение: увеличить давление/скорость впрыска, увеличить время заполнения/выдержки и обеспечить равномерное охлаждение формы.

• Несоответствие температур : слишком низкая температура формы (вызывает быстрое охлаждение и неравномерную усадку) или перегретый цилиндр/сопла (ухудшает качество материала) дестабилизируют размеры. Решение: Умеренно повысить температуру формы/материала; для деталей негабаритных размеров — более низкое давление впрыска/температура плавления и размер термоусадочного литника; для деталей меньшего размера измените эти регулировки в обратном порядке.

• Влияние окружающей среды : изменения температуры в помещении влияют на скорость охлаждения. Решение: Контролируйте температуру окружающей среды и соответствующим образом корректируйте температуру пресс-формы/машины.

2. Неправильный выбор формовочных материалов.

Усадка материала является основной причиной ошибок в размерах: даже высокоточные машины/формы не могут компенсировать неправильный выбор материала.

Разница в степени усадки

• Тип смолы имеет значение . Кристаллические/полукристаллические смолы (например, ПП, ПОМ) имеют более высокую и более изменчивую усадку, чем аморфные смолы (например, ПК, ПММА), что приводит к большим колебаниям размеров. Решение: Выбирайте смолы с диапазоном усадки, соответствующим требованиям точности деталей.

• Эффекты кристалличности : более высокая кристалличность уменьшает молекулярный объем, увеличивая усадку; Сферолиты меньшего размера минимизируют усадку и повышают ударную вязкость. Решение: Оптимизируйте охлаждение для контроля кристалличности.

Проблемы качества материалов

• Непостоянное сырье : неравномерный размер частиц, плохая сушка, несбалансированные смеси переизмельченных материалов или изменения свойств от партии к партии приводят к изменениям усадки. Решение: стандартизировать сушку материала (например, 80°C в течение 2–3 часов для ABS), отфильтровать примеси и ограничить доизмельчение до 20–30%.

3. Неисправности пресс-формы

Конструкция пресс-формы, точность изготовления и износ напрямую определяют размеры детали — даже незначительные проблемы с пресс-формой усиливают нестабильность размеров.

Структурные и прецизионные проблемы

• Недостаточная жесткость : высокое давление формования деформирует слабые формы, изменяя размер полости. Решение: используйте высокопрочную сталь формы (например, S136, Cr12MoV) и укрепите каркас формы.

• Плохая посадка/износ : изношенные направляющие штифты/втулки (чрезмерный зазор) или истертые полости (из стеклонаполненных смол) снижают точность. Решение: Закалить поверхности полостей (например, азотированием), использовать износостойкую сталь и заменить изношенные компоненты.

• Дисбаланс нескольких полостей : неравномерная конструкция литника/литника или ошибки в полости приводят к неравномерному заполнению полостей. Решение: при изготовлении высокоточных деталей избегайте использования пресс-форм с несколькими полостями; Если они используются, добавьте каналы балансировки потока и штифты точного позиционирования.

Толщина стенки и выравнивание сердцевины и полости

• Отклонение толщины одной полости : несовпадение центральной полости (из-за неправильной установки формы) приводит к неровным стенам. Решение: Добавьте вспомогательные устройства позиционирования (например, конические штифты) помимо стандартных направляющих штифтов.

• Смещение толщины при многополости : непрерывная работа увеличивает несоосность стержня и полости (хуже при использовании горячеканальных каналов). Решение: установите двойные контуры охлаждения (с одинаковой температурой) или плавающие сердечники (для тонкостенных круглых деталей) для поддержания концентричности.

Советы по изготовлению пресс-форм

• Припуски на шлифовку : сделайте полости немного меньше, а сердцевины немного больше, чтобы оставить место для корректировок после производства.

• Размер отверстия : для деталей с маленькими внутренними отверстиями (намного меньшими внешнего диаметра) увеличьте штифты (отверстия сужаются к центрам); для больших внутренних отверстий уменьшите количество штифтов.

4. Неисправности оборудования

Неисправности компонентов литьевой машины нарушают стабильность процесса, что приводит к ошибкам в размерах, которые часто упускаются из виду.

Распространенные проблемы с машиной

• Проблемы пластификации : Недостаточная пластифицирующая способность, нестабильная скорость шнека или неисправные системы подачи приводят к неравномерному качеству расплава. Решение: Сопоставьте производительность машины по пластификации с массой детали (в 1,2–1,5 раза больше массы детали).

• Гидравлические/термические сбои : Неисправные обратные клапаны (утечки давления) или сломанные термопары/нагреватели (колебания температуры) дестабилизируют формование. Решение: Регулярно проверяйте гидравлические системы и калибруйте регуляторы температуры.

5. Несовместимые методы/условия тестирования.

Даже детали с правильными размерами могут иметь «ошибки» из-за неправильного тестирования — температура является самой большой переменной.

Тестирование переменных для управления

• Температура : коэффициент теплового расширения пластика в 10 раз выше, чем у металла. Тестирование при разных температурах (например, 23°C против 30°C) приводит к различиям в размерах. Решение: Испытайте детали при стандартной температуре окружающей среды (23±2°C) после 24-часового кондиционирования.

• Время/метод : Измерение деталей сразу после выброса (до полного охлаждения) или использование некалиброванных инструментов приводит к неточностям. Решение: перед тестированием охладите детали до комнатной температуры и используйте калиброванные манометры.