Fall in Korea
Strukturelles Design der Wandstärke von Kunststoffspritzgussteilen für koreanische Automobilunternehmen
Die Kunststoffteile sind für ein Auto sehr wichtig, und ihre strukturelle Stärke wirkt sich auf die Lebensdauer und die Fahrsicherheit aus. Deshalb kaufen die koreanischen Automobilhersteller Kunststoffteile sehr streng ein. Die Autoindustrie wird viele Kunststoffteile in einem Auto verwenden, die lokalen Spritzgussunternehmen in Korea können das große Angebot nicht anbieten, und diese Autohersteller werden Kunststoffteile im Ausland kaufen, genau wie DJmolding aus China.
Die Kunststoffteile sind für ein Auto so wichtig. Wie kann man also die strukturelle Wandstärke der Kunststoffspritzgussteile für die koreanischen Automobilhersteller gestalten? Jetzt zeigt Ihnen DJmolding das Design der Dickenstruktur von Kunststoffspritzgussteilen.
Definition der Wandstärke
Die Wandstärke ist ein grundlegendes Strukturmerkmal von Kunststoffteilen. Wenn die äußere Oberfläche von Kunststoffteilen als Außenwand bezeichnet wird, die innere Oberfläche als Innenwand, dann gibt es einen Dickenwert zwischen Außen- und Innenwand. Der Wert wird Wandstärke genannt. Der Wert, der beim Extrahieren der Schale in der Software während des Tragwerksentwurfs eingegeben wird, kann auch als Wandstärke bezeichnet werden.
Funktion der Wandstärke
Für die Außenwand von Produkten
Die Außenwand von Teilen ist wie die Außenhaut von Teilen. Die Innenwand ist das strukturelle Skelett der Teile. Durch die Oberflächenbehandlung der Außenwand der Teile können unterschiedliche optische Effekte erzielt werden. Die Innenwand verbindet lediglich die Strukturen (Rippen, Schraubstege, Schnalle etc.) miteinander und verleiht den Teilen eine gewisse Festigkeit. In der Zwischenzeit können während des Infektionsformungsprozesses andere Strukturen ausgefüllt werden. Für die Innen- und Außenwände (Kühlung, Montage) bestehen keine besonderen Anforderungen. Normalerweise wird es zu einem Ganzen zusammengefügt, sodass die einzelnen Teile eine ausreichende Festigkeit aufweisen können, um die inneren Teile vor Beschädigung oder Beeinträchtigung durch die Umgebung zu schützen.
Für die inneren Teile des Produkts
Als tragende oder verbindende Konsole bestehen keine strengen Anforderungen an die Innen- und Außenwände, es können je nach den tatsächlichen Gegebenheiten andere Strukturen (Rippen, Schraubstäbe, Schnallen usw.) an der Außenwand angebracht werden. Um die Kunststoffteile in der hinteren Form zu halten, sollte die Vorderseite der Form, d. h. die Außenwand, jedoch aus Gründen der bequemen Herstellung (bezieht sich hauptsächlich auf die Trennung der vorderen und hinteren Formen) so einfach wie möglich gestaltet sein . Wenn nicht, passen Sie den Entwurfswinkel der vorderen und hinteren Formen an, fügen Sie sogar einen Fingerhut in die vordere Form oder einen bestimmten kleinen Unterschnitt in die hintere Form ein und entwerfen Sie im Allgemeinen andere Strukturen an der Innenwand.
Unabhängig davon, ob es sich um Schalenteile oder Innenteile handelt, ist die Wandstärke als Aufnahmefläche für den Auswerferstift der Form von entscheidender Bedeutung, damit die Teile reibungslos ausgeworfen werden können.
Gestaltungsprinzipien der Wandstärke:
Bei der Gestaltung der Kunststoffteile steht die Wandstärke im Vordergrund, die als Fundament eines Gebäudes von wesentlicher Bedeutung ist. Die anderen Strukturen müssen darauf aufbauen. Mittlerweile wirkt es sich auch auf die mechanischen Eigenschaften, die Formbarkeit, das Aussehen und die Kosten von Kunststoffteilen aus. Daher sollte die Wandstärke bei der Gestaltung auf den oben genannten Faktoren basieren.
Es wurde erwähnt, dass die Wandstärke ein bestimmter Wert sein muss. Wenn ein Wert vorhanden ist, bezieht er sich auf die gleichmäßige Wandstärke. Wenn es viele Werte gibt, bezieht es sich auf die ungleichmäßige Wandstärke. Der Unterschied zwischen gerade und ungerade wird später eingeführt. Jetzt werden wir über das Prinzip der Wandstärkengestaltung sprechen, das befolgt werden sollte.
1. Basierend auf dem Prinzip der mechanischen Eigenschaften:
Es wurde erwähnt, dass unabhängig davon, ob es sich um Schalenteile oder Innenteile handelt, beide ein gewisses Maß an Festigkeit benötigen. Neben anderen Faktoren ist die Resistlösekraft bei der Teilebildung erforderlich. Es kann leicht verformt werden, wenn das Teil zu dünn ist. Generell gilt: Je dicker die Wandstärke, desto höher die Festigkeit des Teils (bei einer Wandstärkenerhöhung um 10 % erhöht sich die Festigkeit um etwa 33 %). Wenn die Wandstärke einen bestimmten Bereich überschreitet, verringert sich durch die Aufsummierung der Wandstärke die Festigkeit der Teile aufgrund von Schrumpfung und Porosität. Die Erhöhung der Wandstärke verringert die Festigkeit der Teile und erhöht das Gewicht, verlängert den Spritzgussbereich, erhöht die Kosten usw. Offensichtlich ist die Erhöhung der Festigkeit der Teile durch bloße Erhöhung der Wandstärke nicht das optimale Programm. Um die Steifigkeit zu erhöhen, nutzt man am besten geometrische Merkmale wie Rippen, Rundungen, gewellte Flächen, Versteifungen usw.
Es ist nicht auszuschließen, dass die Festigkeit einiger Teile aufgrund von Platzbeschränkungen und anderen Faktoren hauptsächlich durch die Wandstärke erreicht wird. Daher wird empfohlen, eine geeignete Wandstärke durch Nachahmung der mechanischen Simulation zu bestimmen, wenn die Festigkeit ein wichtiger Faktor ist. Allerdings sollte der Wert für die Wandstärke auch nach folgenden Formprinzipien eingehalten werden.
2. Basierend auf dem Prinzip der Formbarkeit:
Die tatsächliche Wandstärke ist die Dicke des Formhohlraums zwischen der vorderen und hinteren Form. Wenn das geschmolzene Harz den Formhohlraum ausfüllt und abkühlt, wird die Wandstärke erreicht.
1) Wie fließt das geschmolzene Harz während des Injektions- und Füllvorgangs?
Der Kunststofffluss innerhalb der Kavität kann als laminare Strömung betrachtet werden. Nach der Theorie der Strömungsmechanik kann man sich die laminare Flüssigkeit als nebeneinander liegende Flüssigkeitsschichten vorstellen, die unter der Einwirkung von Scherkräften gleiten.
Während des Spritzgussvorgangs kommt das geschmolzene Harz mit der Wand der Angusskanäle (Wand des Formhohlraums) in Kontakt, wodurch die Strömungsschichten an der Wand der Angusskanäle (oder Wand des Formhohlraums) haften, die zunächst abgekühlt wird. Die Geschwindigkeit ist Null und es entsteht ein Reibungswiderstand mit der angrenzenden Flüssigkeitsschicht. Gehen Sie so weiter, die Geschwindigkeit der Mittelschicht ist am höchsten. Die Strömungsform, bei der die laminare Geschwindigkeit in der Nähe der Angusswand (oder Formhohlraumwand) auf beiden Seiten abnimmt.
Die mittlere Schicht ist die Flüssigkeitsschicht und die Hautschicht ist die verfestigte Schicht. Mit zunehmender Abkühlzeit nimmt die Fluchschicht zu. Die Querschnittsfläche der Flüssigkeitsschicht wird allmählich kleiner. Je härter die Füllung, desto größer ist die Einspritzkraft. Tatsächlich ist es schwieriger, die Schmelze in den Formhohlraum zu drücken, um die Einspritzung durchzuführen.
Daher hat die Größe der Wandstärke einen großen Einfluss auf das Fließen und Füllen der Spritzgussteile während des Spritzgussprozesses und darf nicht zu klein sein.
2) Auch die Viskosität der Kunststoffschmelze hat großen Einfluss auf die Fließfähigkeit
Wenn die Schmelze einer äußeren Einwirkung ausgesetzt ist und es zu einer Relativbewegung zwischen den Schichten kommt, wird eine innere Reibungskraft erzeugt, die die Relativbewegung zwischen den Flüssigkeitsschichten stört. Die von der Flüssigkeit erzeugte innere Reibungskraft wird als Viskosität bezeichnet. Bewertung der Viskositätsstärke mit der dynamischen Viskosität (oder dem Viskositätskoeffizienten). Numerisch das Verhältnis von Scherspannung zur Schergeschwindigkeit der Schmelze.
Die Viskosität von Schmelzen spiegelt die Eigenschaften der Fließfähigkeit der Kunststoffschmelze wider. Es ist ein Maß für den Schmelzflusswiderstand. Je höher die Viskosität, desto größer der Flüssigkeitswiderstand und desto schwieriger ist die Strömung. Die Einflussfaktoren der Schmelzviskosität hängen nicht nur mit der Molekülstruktur zusammen, sondern hängen auch mit der Temperatur, dem Druck, der Schergeschwindigkeit, den Zusatzstoffen usw. zusammen (nach der Entscheidung über die Art der Kunststoffmaterialien, der Temperatur, dem Druck, der Schergeschwindigkeit und den Zusatzstoffen). und andere Faktoren während des Spritzgussprozesses können verändert werden, um die Fließfähigkeit des Kunststoffs im Spritzgussprozess zu verändern. In Zukunft werden wir je nach Situation einen Artikel zum Thema Liquidität schreiben.)
Während in der tatsächlichen Anwendung der Schmelzindex auf die Fließfähigkeit von Kunststoffmaterialien bei der Verarbeitung hinweist. Je höher der Wert, desto besser ist die Fließfähigkeit des Materials. Im Gegenteil, die Fließfähigkeit des Materials wird schlechter.
Daher lässt sich der Formhohlraum mit gut fließfähigem Kunststoff leichter füllen, insbesondere bei Spritzgussteilen mit komplexen Strukturen.
Die Fließfähigkeit häufig verwendeter Kunststoffe lässt sich grob in drei Kategorien einteilen, je nach den Anforderungen an das Formendesign:
①Gute Fließfähigkeit: PA, PE, PS, PP, CA, Poly(4)methylpentylen;
②Mittlere Fließfähigkeit: Harze der Polystyrol-Reihe (wie ABS, AS), PMMA, POM, PPO;
③Schlechte Fließfähigkeit: PC, Hart-PVC, PPO, PSF, PASF, Fluorkunststoffe.
Wie wir aus der obigen Abbildung ersehen können, sind die Anforderungen an die Mindestwandstärke höher, wenn das Material die schlechteste Fließfähigkeit aufweist. Dies wurde in der Theorie der laminaren Strömung eingeführt.
Der oben empfohlene Wert für die Wandstärke ist nur eine konservative Zahl. In der tatsächlichen Anwendung umfassen die Größen der Teile klein, mittel und groß, das obige Bild gibt nicht den Referenzbereich an.
3) Wir können anhand des Strömungslängenverhältnisses berechnen
Das Fließlängenverhältnis von Kunststoff bezieht sich auf das Verhältnis von Länge (L) zu Wandstärke (T) des Kunststoffschmelzstroms. Das bedeutet, dass bei gegebener Wandstärke die Kunststoffschmelze umso weiter fließt, je größer das Fließlängenverhältnis ist. Oder wenn die Länge des Kunststoffschmelzflusses sicher ist, kann die Wandstärke umso kleiner sein, je größer das Flusslängenverhältnis ist. Somit wirkt sich das Fließlängenverhältnis von Kunststoff direkt auf die Anzahl der Zuführungen und die Verteilung von Kunststoffprodukten aus. Außerdem beeinflusst es die Wandstärke von Kunststoff.
Genauer gesagt kann der spezifische Wertebereich der Wandstärke durch die Berechnung des Fließlängenverhältnisses ermittelt werden. Tatsächlich hängt dieser Wert mit der Materialtemperatur, der Formtemperatur, dem Poliergrad usw. zusammen. Es handelt sich nur um einen ungefähren Bereichswert, da verschiedene Bedingungen unterschiedlich sind und eine genaue Angabe schwierig ist, aber er kann als Referenzwert verwendet werden.
Berechnung des Fließlängenverhältnisses:
L/T (gesamt) = L1/T1 (Hauptkanal) + L2/T2 (geteilter Kanal) + L3/T3 (Produkt) Das berechnete Fließlängenverhältnis sollte kleiner sein als der in der Tabelle der physikalischen Eigenschaften angegebene Wert, andernfalls kann es dazu kommen be Das Phänomen der schlechten Füllung.
Zum Beispiel
Eine Gummischale, PC-Material, Wandstärke beträgt 2, der Füllabstand beträgt 200, der Läufer beträgt 100, der Durchmesser der Läufer beträgt 5.
Calculation: L/T(total)=100/5+200/2=120
Der Referenzwert für das Fließlängenverhältnis von PC beträgt 90, was offensichtlich höher ist als der Referenzwert. Die Einspritzgeschwindigkeit und der Einspritzdruck müssen erhöht werden, da das Einspritzen schwierig ist oder sogar spezielle Hochleistungs-Spritzgießmaschinen erforderlich sind. Wenn zwei Zuführpunkte übernommen oder die Position der Zuführpunkte geändert werden, kann der Füllabstand der Produkte auf 100 reduziert werden, was L/T(gesamt)=100/5+100/2=70 ist. Das Längenverhältnis liegt nun unter dem Referenzwert und lässt sich problemlos spritzgießen. L/T(gesamt)=100/5+200/3=87, wenn die Wandstärke auf 3 geändert wird, was das normale Spritzgießen ermöglicht.
3. Basierend auf dem Erscheinungsprinzip:
Die spezifische Wirkung der Wandstärke auf das Erscheinungsbild von Teilen ist wie folgt:
1) Ungleichmäßige Wandstärke: Oberflächenschrumpfung (einschließlich Erscheinungsfehler wie Schrumpfung, Grübchen, dicke und dünne Drucke), verziehende Verformung usw.
2) Übermäßige Wandstärke: Mängel wie Oberflächenschwund und innere Lunker.
3) Die Wandstärke ist zu gering: Mängel wie fehlender Kleber, Fingerhutdruck, Verzug und Verformung.
Schrumpfung oder Porosität
Schrumpfung oder Porosität treten normalerweise in den Bereichen mit dicker Wandstärke auf. Der Mechanismus: Nach dem Materialverfestigungsprinzip ist die innere Porosität und Oberflächenschrumpfung während des Spritzgussprozesses auf die ständige Kontraktion während des Abkühlprozesses zurückzuführen. Wenn sich die Schrumpfung auf die gefrorene Stelle dahinter konzentriert, aber nicht sofort ausgeglichen werden kann, ist es wahrscheinlicher, dass im Inneren Schrumpfung und Porosität auftreten.
Die oben genannten Gestaltungsprinzipien der Wandstärke werden unter vier Gesichtspunkten vorgestellt: mechanische Eigenschaften, Formbarkeit, Aussehen und Kosten. Wenn Sie die Gestaltung der Wandstärke in einem Satz beschreiben, bedeutet dies, dass der Wert der Wandstärke der Spritzgussteile unter der Bedingung, dass die mechanischen Eigenschaften und die Verarbeitungsleistung zufriedenstellend sind, so gering wie möglich und so gleichmäßig wie möglich sein sollte. Wenn nicht, sollte der Übergang einheitlich erfolgen.
DJmolding bietet Design- und Fertigungsdienstleistungen für Kunststoffteile für den globalen Markt an. Wenn Sie Ihr Projekt starten möchten, kontaktieren Sie uns bitte jetzt.
