Ne pats sienelės storis. Thevariacijossienelės storyje.
Štai kas patraukė mano dėmesį: medicinos prietaisų gamintojas prarado 180 000 USD už vieną partiją, nes jų dizainas šoktelėjo nuo 1,2 mm sienų iki 3,8 mm sienų be pereinamosios zonos. Storesnės dalys atvėso 4 kartus lėčiau. Rezultatas? Katastrofiškai iškreipta 2300 vienetų, kol jie jį sugavo.
Sienelės storis lemia, ar įpurškiamos dalys siunčiamos, ar jos yra laužas. Išskirkime tai, kas iš tikrųjų svarbu.
Dėl ko sienelės storis yra labai svarbus liejant įpurškiant
Sienelės storis reiškia atstumą tarp jūsų suformuotos dalies išorinio ir vidinio paviršių. Standartinis diapazonas yra nuo 1 iki 5 mm, tačiau optimalus storis labai priklauso nuo medžiagos pasirinkimo ir dalies geometrijos (Šaltinis: fictiv.com).
Pagalvokite apie tai kaip apie viso savo gamybos proceso pagrindą. Neteisingai nustatykite storį ir viskas pasroviui nukentės - srauto charakteristikos pasikeičia, aušinimas tampa nenuspėjamas, o matmenų tikslumas išnyksta.
Apie 40 % liejimo formavimo defektų tiesiogiai susiję su netinkamu sienelės storio dizainu (Šaltinis: rjcmold.com). Tai ne kosmetinės problemos. Kalbame apie konstrukcinius gedimus, matmenų nuokrypius, kurie pažeidžia tolerancijos specifikacijas, ir visiškus formos užpildymo gedimus.
Storis turi įtakos keturiems esminiams gamybos kintamiesiems:
Medžiagų srauto dinamika:Storesnės sienos leidžia išlydytam plastikui judėti toliau, kol jis sukietėja. Ryšys grindžiamas kvadrato funkcija -, padvigubėjus sienelės storiui, srauto ilgis gali padvigubėti (šaltinis: plasticstoday.com). Per plonas? Plastikas užšąla prieš užpildydamas ertmę. Per storas? Jūs švaistote medžiagą ir sukuriate vidines tuštumas.
Aušinimo laiko reikalavimai:Aušinimo laikas didėja proporcingai sienelės storio kvadratui (Šaltinis: boyanmfg.com). 8 mm PA6 daliai reikia maždaug 70 sekundžių, kad atvėstų iš viso 93 sekundžių ciklo. Tai masyvu. Kiekvienas milimetras, pridėtas prie sienelės storio, eksponentiškai sujungia jūsų gamybos laiką.
Dalies stiprumo pasiskirstymas:Vienodas storis sukuria nuspėjamas mechanines viso komponento savybes. Netolygus storis- sukuria įtempių koncentracijos taškus - tikslias vietas, kuriose dalys genda veikiamos apkrovos. Dizaineriai dažnai mano, kad „storesnis yra stipresnis“, bet iš tikrųjų nenuoseklus storissusilpnėjastruktūra dėl vidinio įtempio padidėjimo.
Išlaidų pasekmės:Nustačius 1–2 mm sienelės storį, medžiagos sunaudojimas gali sumažėti 10–15 % (Šaltinis: momaking.com). Šis procentas jungiasi per tūkstančius ar milijonus vienetų. Be to, plonesnės sienos greičiau atvėsta, todėl sutrumpėja ciklo laikas ir mašinos užimtumo išlaidos.
Medžiaga{0}}Konkretūs sienos storio reikalavimai
Skirtingiems termoplastikams reikalingi skirtingi storio diapazonai. Ar naudojate netinkamą medžiagos storį? Štai čia ir prasideda problemos.
Polipropilenas (PP):Rekomenduojamas diapazonas 0,8-3,8 mm. PP ypač gerai teka, todėl tinka plonasienėms pakuotėms. Plonasienės pakuotės vis labiau priklauso nuo polietileno ir polipropileno, nes jos sumažina medžiagų sunaudojimą neprarandant stiprumo (Šaltinis: mordorintelligence.com).
Akrilnitrilo butadieno stirenas (ABS):Tikslas 1,2-3,5 mm. ABS pasiekia praktiškai 6 mm ribą – padidinkite storį ir įpurškimo metu pamatysite užpildymo problemas. Dėl vidutinio tekėjimo medžiagos ji mažiau atspari dideliems storio svyravimams nei PP.
Polikarbonatas (PC):Veikia nuo 1,0 iki 4,0 mm. PC geriau tvarko storesnes dalis nei dauguma termoplastinių medžiagų. Kai kurios optinės programos padidina kompiuterį iki beveik 30 mm objektyvo komponentams, nors tam reikia specialių liejimo metodų (šaltinis: boyanmfg.com).
Nailonas (PA):Diapazonas 0,8-3,0 mm. Nailonas 6/6 gerai teka ir toleruoja plonas sienas, todėl yra populiarus konstrukcinėms dalims, kurioms reikalingas atsparumas smūgiams. Tačiau čia yra klaida – PA66 su 30 % stiklo pluošto (PA66 GF30) paprastai reikia mažiausiai 1,0 mm storio, kad būtų išlaikytas konstrukcijos vientisumas ir matmenų stabilumas (Šaltinis: xometry.pro).
Polietilenas (PE):Rekomenduojamas 0,8-3,8 mm. PE dominuoja pakuočių rinkose ir 2024 m. užėmė daugiau nei 36 % rinkos dalį (Šaltinis: mordorintelligence.com). Puikus cheminis atsparumas ir perdirbamumas skatina pritaikymą plonasienėms reikmėms.
Pagrindiniai aspektai, susiję su stiklu{0}} užpildytomis medžiagomis:Pridėjus stiklo pluošto viskas pasikeičia. Esant 0,5 mm storiui, maždaug 90 % pluoštų susilieja su srauto kryptimi, sukuriant anizotropines savybes - didelis stiprumas išilgai tekėjimo, silpnumas skersai jo. Esant 2,5 mm storiui, pluošto išlygiavimas sumažėja iki maždaug 5%, todėl visomis kryptimis gaunamos tolygesnės savybės (Šaltinis: plasticstoday.com).
40–60 % gretimų sienų perėjimų taisyklė
Pateikiame praktiškiausius įpurškimo liejimo dizaino nurodymus: gretimos sienos turi likti 40–60 % viena kitos storio.
Ne pasiūlymas. Reikalavimas.
Kai viena siena yra 3,0 mm, gretima dalis turi nukristi nuo 1,8 iki 4,2 mm. Sienelės storis turi būti ne mažesnis kaip 40–60 % gretimų sienų, nes kai storio perėjimai nėra laipsniški, atsiranda dalių defektų, tokių kaip deformacija (Šaltinis: fictiv.com).
Fizika už to? Skirtingi aušinimo greičiai. Kai peršokate nuo 1 mm iki 4 mm be perėjimo, plonoji dalis sutvirtėja, o storoji dalis vis dar teka. Storoji sritis traukiasi dar ilgai po to, kai plona sritis užsifiksuoja. Rezultatas: vidinis įtempis, pasireiškiantis deformacija, įtrūkimais arba matmenų iškraipymu.
Tinkami perėjimo būdai:
Tarp storio keitimo naudokite laipsniškus siaurėjimus. 3:1 kūgio santykis gerai veikia - kiekvienam 3 mm ilgiui, leiskite pakeisti 1 mm storį. Tai suteikia aušinimo profiliui laiko išlyginti pereinamojoje zonoje.
Visiškai venkite staigių storio pokyčių. Dėl aštrių perėjimų susidaro įtempių koncentracijos taškai, dėl kurių dalys tampa trapios. Įtrūkimas beveik visada prasideda tiksliai perėjimo taške.
Labai{0}}susitraukiančioms medžiagoms, tokioms kaip neužpildytas PP arba PE:Net ir laipsniškai pereinant, storio skirtumai neviršytų 10 % (Šaltinis: rodongroup.com). Šios medžiagos labai susitraukia aušinant, padidindamos bet kokį įtempimą dėl nevienodų sekcijų.
Dažni sienos storio defektai ir pagrindinės priežastys
Gamybos defektai dėl netinkamo sienelės storio patenka į nuspėjamus modelius. Gedimų režimų supratimas padeda jų išvengti.
Kriauklės žymės:Labiausiai matomas su storiu{0}}susijęs defektas. Nugrimzdimo žymės paprastai atsiranda dėl to, kad derva atvėsta iš išorės, o vidus lieka išlydytas, todėl paviršius grimzta į vidų, kai šerdis atvėsta ir susitraukia (Šaltinis: fictiv.com). Storesnės nei 4–5 mm dalys yra ypač linkusios skęsti.
Sprendimas? Storas sienas pakeiskite plonesnėmis sienomis, sustiprintomis briaunomis. Šonkaulio storis turi sudaryti 50–60 % pagrindinės sienelės, kurią jis palaiko, storio. Tai išlaiko tvirtumą ir pašalina storas dalis, dėl kurių atsiranda kriauklės žymės.
Iškrypimas:Kreipimasis atsiranda dėl netolygaus susitraukimo, kai skirtingos sekcijos vėsta skirtingu greičiu, todėl baigta dalis susisuka ir lenkiasi (Šaltinis: rapiddirect.com). Ne-vienodas storis yra pagrindinis kaltininkas, sukuriantis diferencinį susitraukimą, kuris deformuoja detalės geometriją.
Kreipimasis dažnai atrodo subtilus, atsirandantis iš formos, bet pablogėja per 24–48 valandas, kai atsipalaiduoja vidinis įtempis. Dalys, kurios iš pradžių atrodė priimtinos, kokybės tikrinimo metu gali iškreipti toleranciją.
Trumpi kadrai:Forma nevisiškai prisipildo. Taip atsitinka, kai sienos dalys yra per plonos, palyginti su reikiamu srauto atstumu. Plastikas sukietėja nepasiekdamas visų ertmių. Trumpi šūviai atsiranda, kai plastikas sukietėja prieš visiškai užpildydamas formą, o sienelės storis yra lemiamas veiksnys (Šaltinis: fictiv.com).
Srauto ilgis labai skiriasi priklausomai nuo medžiagos. PP gali tekėti 150-200 mm esant 1 mm storiui. PC srautai skiriasi. Visada patikrinkite srauto ilgį pagal savo detalės geometriją, naudodami formų srauto analizę.
Srauto linijos:Dėl nevienodo srauto greičio susidaro matomi paviršiaus dryžiai. Kai sienelės storis kinta, išlydytas plastikas įsibėgėja per plonas dalis, o per storas – sulėtėja. Šie greičio pokyčiai sukuria matomas linijas ant paviršiaus -, kosmetiškai nepriimtinos naudotojams-atsižvelgtoms dalims.
Matmenų nestabilumas:Dalys, kurios iš pradžių atitinka specifikacijas, bet laikui bėgant išeina iš tolerancijos ribų. Tai kyla dėl nevienodo aušinimo-vidinių įtempių. Įtempimai pamažu atsipalaiduoja, deformuodami dalį praėjus savaitėms ar mėnesiams po formavimo.
Sienų storio optimizavimas, atsižvelgiant į išlaidas ir našumą
Norint subalansuoti medžiagų ekonomiją su struktūriniais reikalavimais, reikia sistemingos analizės. Pradėkite nuo plonumo, patvirtinkite inžinerine analize, tada pridėkite medžiagos tik tada, kai reikia.
Struktūrinio stiprinimo strategijos:
Šonkauliai yra efektyviausias stiprinimo būdas. Šonkauliai turi sudaryti 50–70 % pagrindinės sienelės storio, briaunų aukštis mažesnis nei tris kartus didesnis už sienelės storį, o briaunelės turi būti bent du kartus didesni už sienelės storį (Šaltinis: swcpu.com). 2,0 mm siena turi 1,2 mm briauneles, ne aukštesnes nei 6 mm, tarp kurių yra mažiausiai 4 mm.
Įtvarai palaiko įvores ir apsaugo nuo deformacijos jungties taškuose. Jiems taikomos panašios storio taisyklės kaip ir briaunoms -, kurios sudaro maždaug 60 % gretimos sienelės storio.
Ne tik pridėkite storio, kad padidintumėte stiprumą. 10 % padidinus sienelės storį, daugumai medžiagų suteikiamas maždaug 33 % didesnis standumas (šaltinis: xcentricmold.com), tačiau geriau tą standumą pasiekti strategiškai įdėjus briaunas. Naudoja mažiau medžiagų, greičiau vėsta, naikina kriauklės žymes.
Grimzlės kampo integravimas:Kiekvienai vertikaliai sienai reikalinga trauka, kad būtų švarus išmetimas -, paprastai mažiausiai 0,5–1,0 laipsnio vienoje pusėje. Tai reiškia, kad sienos storis iš tikrųjų nėra pastovus nuo pagrindo iki viršaus. 2,0 mm vardinė siena gali būti 2,2 mm prie pagrindo, smailėjanti iki 1,9 mm viršuje, esant 50 mm aukščio. Atsižvelkite į tai, kad apskaičiuotumėte stresą.
Formos srauto analizės patvirtinimas:Programinės įrangos modeliavimas tiksliai parodo, kaip jūsų dizainas veiks prieš pjaunant plieną. Modeliavimas rodo užpildymo modelius, nustato galimus trumpus šūvius, numato suvirinimo linijų vietas ir išryškina vietas, kuriose gali atsirasti įdubimų arba deformacijų. Galutinis sienelės storis turėtų būti patvirtintas atliekant pelėsių srauto analizę, atsižvelgiant į gaminio struktūrą, funkcinius reikalavimus ir gamybos procesus (šaltinis: rjcmold.com).
Veikimas pelėsių srautas kainuoja gal 500-2000 USD. Palyginkite tai su esminio trūkumo atradimu nupjovę 15 000–50 000 USD vertės įrankį. IG akivaizdi.
Plonų{0}}sienų liejimo dizainas:Didelės{0}}apimties programos vis labiau stumiasi link mažesnio-1 mm sienų. Medicinos prietaisų gamintojas sėkmingai išliejo 500 -mikronų (0,5 mm) sienelės storio dalis, gerokai žemiau įprasto 1 mm pradinio taško liejimo įpurškimui (šaltinis: hlhrapid.com). Tam reikėjo specializuotos technikos – didelio įpurškimo slėgio, optimizuotos vartų vietos ir specialiai plonasienei srautui parinktų medžiagų.
Sulieknėti nėra nemokama. Norint sukurti pakankamą įpurškimo slėgį, jums reikia didelio-takumo dervų, pvz., PP ar PC, didelio-tonažo presų, kad būtų sukurtas pakankamas įpurškimo slėgis, ir karšto tekėjimo sistemos, kad išlaikytumėte lydymosi temperatūrą. Įrangos sąnaudos labai šokteli, bet vienai -daliai medžiagų sąnaudos smarkiai sumažėja.
Praktinės sėkmingos gamybos projektavimo gairės
Sienų storio gerosios praktikos įgyvendinimas nuo pat pirmos dienos apsaugo nuo brangių peržiūrų vėliau. Šios gairės pateikiamos analizuojant tūkstančius gamybos formų.
Pradinis storio pasirinkimas:Pradėkite nuo rekomenduojamo medžiagos diapazono -, paprastai 2–4 mm daugumai termoplastinių medžiagų. Įpurškimo liejimo sienelės storis paprastai svyruoja nuo 1,5 mm iki 4,5 mm, nustatomas pagal gaminio dydį, formą ir naudojimo reikalavimus (šaltinis: immould.com).
Iš pradžių klaida plonesnėje pusėje. Visada galite pridėti medžiagos per dizaino iteraciją. Medžiagos pašalinimas iš supjaustytos formos? Tai brangus - EDM darbas arba visiškas ertmės pakeitimas.
Geriausia CAD modeliavimo praktika:Šiuolaikiniai CAD paketai apima sienelės storio analizės įrankius. Pavyzdžiui, „SolidWorks“ gali automatiškai nuskaityti visą 3D modelį ir generuoti spalvotus-storio žemėlapius, rodančius sritis, esančias už jūsų tikslinio diapazono ribų (šaltinis: rjcmold.com). Vykdykite šią analizę pakartotinai kurdami dizainą.
Anksti pažymėkite kritines tolerancijos savybes. Sienoms, esančioms greta besijungiančių paviršių ar surinkimo elementų, reikia skirti daugiau dėmesio. Neįmanoma išlaikyti 0,05 mm paklaidos, jei sienelės storis tame regione labai skiriasi.
Vartų vietos strategija:Įeikite į storiausią dalį ir tekėkite link plonesnių vietų, kad užtikrintumėte tinkamą dalių supakavimą-po užpildymo (šaltinis: kaysun.com). Praeiti per ploną atkarpą, kad pasiektumėte storą atkarpą? Nelaimės receptas. Pirmiausia užšąla plonas plotas, užblokuodamas sandarinimo slėgį, kad jis pasiektų storą dalį, todėl susidaro rimtos nugrimzdimo žymės.
Keli vartai išsprendžia kai kurias srauto ilgio problemas, tačiau sukuria suvirinimo linijas ten, kur susikerta srauto frontai. Balanso užpildymo modelio optimizavimas atsižvelgiant į kosmetinės išvaizdos reikalavimus.
Kampo ir funkcijų dizainas:Vidiniams kampams turi būti - mažiausiai 0,5 mm spindulio, idealiu atveju 50-75 % sienos storio. Aštrūs vidiniai kampai sutelkia įtampą ir sukuria sunkiai{5}}užpildomas vietas. Išoriniai kampai gali išlikti aštrūs be problemų.
Tvirtinimo elementų viršeliai laikosi tos pačios 40-60% storio taisyklės. 2,5 mm siena palaiko 1,5–2,0 mm sieneles. Aukštus iškyšulius paremkite įdubomis arba briaunomis, kad išvengtumėte deformacijos surinkimo metu.
Tolerancijos specifikacija:Standartiniai liejimo liejimo nuokrypiai apytiksliai atitinka ISO 2768-mK bendriesiems matmenims, nors tai skiriasi priklausomai nuo gamintojo galimybių. Griežtesnės leistinos nuokrypos kainuoja daugiau – atliekant antrines operacijas arba lėtesnius, labiau kontroliuojamus liejimo ciklus.
0,5 mm storio stiklo užpildytoms medžiagoms išlaikyti ±0,05 mm paklaidą tampa itin sudėtinga (Šaltinis: eng-tips.com). Plonų sienelių ir pluošto išlygiavimo derinys sukuria kryptinį susitraukimą, kurį sunku tiksliai kontroliuoti.
DUK: dažniausiai užduodami klausimai apie sienų storį
1 klausimas: koks yra minimalus praktinis sienelės storis liejant įpurškimui?
Dauguma medžiagų patikimai veikia iki 1,0 mm, kai naudojamos bendrosios paskirties. Minimalus sienelės storis paprastai turi būti ne mažesnis nei 0,6{5}}0,9 mm, kad būtų išvengta klijavimo ar išstūmimo sunkumų (šaltinis: immould.com). Specializuotos plonasienės technologijos sumažina iki 0,5 mm ar net 0,3 mm, tačiau reikalauja specifinių medžiagų, įrangos ir proceso optimizavimo. Pradėkite nuo 1,0 mm, nebent turite įtikinamų priežasčių ir patirties ploninti.
2 klausimas: kaip sienelės storis veikia gamybos sąnaudas?
Trys būdai. Pirma, medžiagos kaina - storesnės sienos sunaudoja daugiau dervos vienai daliai. Antra, ciklo trukmė - aušinimo trukmė didėja proporcingai sienelės storio kvadratui, o 8 mm storio PA6 dalis reikalauja maždaug 70 sekundžių aušinimo per 93 -sekundės ciklą (šaltinis: boyanmfg.com). Trečia, laužo norma – netinkamas storis skatina defektus, dėl kurių padidėja atmetimo rodikliai. Optimizavus storį, bendra dalių kaina paprastai sumažėja 15–25%.
3 klausimas: ar toje pačioje dalyje galiu naudoti skirtingus sienelių storius?
Taip, bet atsargiai valdykite perėjimus. Gretimų sienelių storis turi likti ne didesnis kaip 40-60 % vienas nuo kito, laipsniškai pereinant tarp skirtingų storių, kad būtų išvengta deformacijos defektų (Šaltinis: fictiv.com). Keisdami storį naudokite 3:1 kūgines. Labai{10}}susitraukiančioms medžiagoms skirtumai turi būti mažesni nei 10 %. Dokumentuokite, kodėl jums reikia varianto – dažnai yra geresnis sprendimas naudojant briauneles arba dizaino modifikacijas.
4 klausimas: koks sienelės storis geriausiai tinka dalims, kurioms reikia didelio stiprumo?
Atsispirkite norui tiesiog pridėti storio. Strateginis briaunų išdėstymas duoda geresnių rezultatų nei storos sienos. 2,0 mm siena su tinkamai suprojektuotais briaunomis pranoksta vienodą 3,5 mm sieną - tvirtesnė, lengvesnė, be kriauklės žymių, greitesnis aušinimas. Briaunos suteikia tvirtumo ir standumo nedidinant sienelės storio, o optimalus briaunų storis yra 50 -70 % pagrindinės sienos (šaltinis: swcpu.com). Esant ypatingoms apkrovoms, apsvarstykite standartinio storio stiklu užpildytas medžiagas, o ne storas sienas su neužpildyta derva.
5 klausimas: kaip patikrinti savo sienos storio dizainą prieš pjaunant formą?
Trijų{0}}veiksmų patvirtinimo procesas. Pirmiausia paleiskite CAD sienelės storio analizę, kad nustatytumėte skirtumus ir problemines sritis. Antra, atlikite baigtinių elementų analizę (FEA) su numatomomis apkrovomis, kad patikrintumėte konstrukcijos tinkamumą. Trečia, atlikite pelėsių srauto modeliavimą, kad nuspėtumėte užpildymo modelius, aušinimo elgesį ir galimus defektus. Formos srauto veiksmas yra labai svarbus - jis atskleidžia CAD ar FEA analizėje nematomas problemas. Biudžetas 1–2 savaitės ir 500–2000 USD profesionaliai pelėsių srauto analizei. Pastebėjus lemtingą trūkumą, vėliau sutaupoma 20 000–100 000 USD įrankių pataisymams.