Литье под давлением, также известное как литье под давлением или литье под давлением, представляет собой производственный процесс для изготовления деталей из термопластичных и термореактивных материалов. Он в основном используется для массового производства пластиковых деталей с высокой точностью и низкой себестоимостью за единицу. Однако усадка пластика является распространенной проблемой в этом процессе, что может существенно повлиять на качество и размерную точность конечного продукта.
Понимание пластической усадки
Пластическая усадка относится к уменьшению размеров пластиковой детали после ее формования и охлаждения. Это явление может привести к различным дефектам, включая коробление, утяжины, и размерные неточности. Усадка происходит из-за разницы в плотности между расплавленным пластиком и затвердевшим пластиком. По мере охлаждения пластика он претерпевает фазовый переход из жидкого состояния в твердое, что приводит к уменьшению объема. Обычно усадка может составлять от 0.5% до 2% в зависимости от этих переменных.

Типы усадки при литье под давлением
1. Усадка при охлаждении
Усадка при охлаждении — это основная форма усадки, которая возникает в процессе литья под давлением. Она происходит, когда расплавленный материал переходит в твердое состояние и охлаждается до комнатной температуры. Скорость охлаждения может значительно варьироваться в зависимости от таких факторов, как толщина детали и теплопроводность формы. Более толстые участки могут остывать медленнее, что приводит к большей усадке по сравнению с более тонкими участками, что может привести к несоответствиям размеров.
2. Кристаллическая усадка
Для полукристаллических полимеров кристаллическая усадка играет решающую роль в качестве детали. Этот тип усадки происходит в процессе кристаллизации, когда расположение полимерных цепей изменяется по мере охлаждения материала. Степень кристалличности может влиять на размерную стабильность, а ее изменения приводят к неравномерной усадке и потенциальной деформации готового продукта.
3. Усадка после обработки
После процесса формования детали могут продолжать усаживаться из-за факторов окружающей среды, включая поглощение влаги и колебания температуры. Эта постобработка усадки может повлиять на конечные размеры и свойства формованных деталей с течением времени. Например, воздействие влажности может привести к разбуханию, а последующее высыхание или воздействие тепла могут вызвать дальнейшее усаживание.
Причины пластической усадки
Понимание причин усадки пластика необходимо для производителей, стремящихся оптимизировать процесс литья под давлением и производить высококачественные детали. Вот основные факторы, способствующие усадке пластика:
Скорость охлаждения
Скорость охлаждения пластика в полости формы является критическим фактором. Если скорость охлаждения слишком высокая, пластик будет затвердевать слишком быстро, что приведет к усадке, поскольку внутренние напряжения и остаточное тепло заставят материал сжиматься неравномерно. И наоборот, если скорость охлаждения слишком низкая, пластик может иметь более длительное время релаксации, но это также может привести к короблению или деформации из-за длительного воздействия тепла.
Тепловое сжатие
Когда расплавленный пластик впрыскивается в форму, он начинает остывать. Тепловое сжатие, которое происходит при падении температуры, приводит к усадке. Скорость охлаждения может значительно различаться в разных частях формованной детали, что приводит к неравномерной усадке и потенциальной деформации.
Давление литья под давлением
Литье под давлением подразумевает приложение давления для вдавливания расплавленного пластика в полость формы. Недостаточное давление формования может привести к неполному заполнению формы, что приведет к образованию пустот и последующей усадке. И наоборот, чрезмерное давление может вызвать напряжение и деформацию пластика, что также может привести к усадке во время охлаждения.
Свойства материала
Тип используемого пластика, его индекс текучести расплава (MFI) и степень кристаллизации влияют на поведение усадки. Например, высококристаллические пластики имеют тенденцию к большей усадке, чем аморфные пластики, поскольку кристаллизация подразумевает уменьшение объема.
Дизайн пресс-форм
Конструкция формы, включая размер литника, расположение литника и толщину стенки полости, может существенно повлиять на усадку. Неправильный размер литника или конструкция литника могут ограничить поток пластика, что приведет к неполному заполнению и усадке. Аналогично, изменения толщины стенки формы могут привести к неравномерному охлаждению и последующей усадке.
Параметры обработки
Такие факторы, как скорость впрыска, давление выдержки и температура впрыска, играют роль в усадке. Скорость впрыска влияет на текучесть пластика, в то время как давление выдержки обеспечивает полное заполнение полости формы и компенсирует усадку материала во время охлаждения. Слишком высокая температура впрыска может привести к деградации пластика, а слишком низкая — к неполному расплавлению, что приведет к неполному заполнению и усадке.
Влияние пластической усадки на качество деталей
Влияние пластической усадки может варьироваться в зависимости от области применения и требуемых допусков. Распространенные эффекты включают:
- Размерные неточности: Детали могут не соответствовать проектным спецификациям, что приводит к проблемам при сборке и увеличению производственных затрат.
- Деформация и деформация: Неравномерная усадка может привести к деформации деталей, что скажется на их функциональности и эстетической привлекательности.
- Дефекты поверхности: Усадка может привести к появлению дефектов поверхности, таких как утяжины, которые могут ухудшить внешний вид и эксплуатационные характеристики детали.

Стратегии минимизации пластиковой усадки
Чтобы обеспечить высокое качество литьевых деталей, можно реализовать несколько стратегий, направленных на смягчение последствий усадки:
Выбор материала
Выбор материалов с более низкими показателями усадки или лучшей размерной стабильностью может помочь смягчить проблемы усадки. Понимание конкретных характеристик усадки различных полимеров имеет решающее значение.
Ниже для справки приведены 10 распространенных показателей усадки литьевых пластиковых материалов:
Материалы | Коэффициент усадки (%) |
---|---|
Полиэтилен (ПЭ) | 1.5 – 2.5 |
Полипропилен (ПП) | 1.0 – 1.5 |
Полистирол (ПС) | 0.5 – 1.0 |
Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) | 0.5 – 0.8 |
Нейлон (ПА) | 1.5 – 2.5 |
Поликарбонат (PC) | 0.5 – 0.7 |
Поливинилхлорид (ПВХ) | 0.4 – 0.6 |
Полиэтилентерефталат (ПЭТ) | 0.3 – 0.5 |
Термопластические эластомеры (TPE) | 0.8 – 1.5 |
Ацеталь (ПОМ) | 1.0 – 2.0 |
Оптимизированная конструкция пресс-формы
Конструкция самой формы играет ключевую роль в управлении усадкой. Один из эффективных подходов заключается в том, чтобы гарантировать, что охлаждающие каналы спроектированы для равномерного охлаждения по всей форме. Общепринятым правилом является поддержание расстояния между охлаждающими каналами примерно в 1.5 раза больше толщины детали. Например, если толщина детали составляет 5 мм, охлаждающие каналы должны быть расположены соответствующим образом, чтобы способствовать равномерному распределению температуры.
Кроме того, поддержание температуры пресс-формы от 20°C до 40°C может повысить эффективность охлаждения и снизить изменчивость усадки. Использование специальных конструкций литников, таких как веерные или язычковые литники, также может способствовать лучшему потоку и минимизировать проблемы в более толстых секциях, обеспечивая равномерное заполнение и охлаждение.
Контроль параметров процесса
Тонкая настройка параметров процесса имеет важное значение для смягчения эффектов усадки. Регулировка скорости впрыска является одним из критических факторов; обычно рекомендуется умеренная скорость впрыска от 30 до 50 см/с для минимизации напряжения сдвига во время заполнения. Поддержание соответствующих давлений впрыска, обычно от 700 до 1400 бар, обеспечивает полное заполнение формы, что жизненно важно для деталей со сложными конструкциями.
Кроме того, оптимизация времени охлаждения на основе толщины стенки имеет решающее значение. Общее правило заключается в том, чтобы выделять около 1.5–3 минут времени охлаждения на каждые 10 мм толщины стенки. Для детали толщиной 5 мм это означает приблизительно от 45 секунд до 1.5 минут времени охлаждения, что способствует лучшей размерной стабильности по мере охлаждения детали.
Инструменты моделирования
Использование передовых инструментов моделирования, таких как Autodesk MoldFlow, является упреждающей стратегией для прогнозирования и управления усадкой. Запуская моделирование, инженеры могут оценивать различные условия обработки и свойства материалов, что позволяет им вносить обоснованные корректировки до начала фактического производства. Настройка параметров моделирования для отражения реальных условий имеет важное значение, поскольку это может обеспечить точные прогнозы поведения усадки.
Контроль качества
Регулярные проверки размеров с использованием таких инструментов, как штангенциркули или Координатно-измерительная машина (CMM) гарантируют, что детали соответствуют указанным допускам; например, критические размеры могут потребовать допуска ±0.1 мм. Кроме того, проведение испытаний производительности на образцах, таких как испытания на прочность на разрыв, гарантирует, что детали соответствуют или превосходят спецификации материалов. Установление контрольных показателей, таких как минимальный предел прочности на разрыв 40 МПа для ABS, помогает гарантировать, что готовые изделия соответствуют не только эстетическим требованиям, но также функциональным и механическим стандартам.
Заключение
Пластиковая усадка является распространенной проблемой в литье под давлением которые могут существенно повлиять на качество и размерную точность формованных деталей. Понимая причины усадки и внедряя эффективные стратегии смягчения, производители могут оптимизировать процесс литья под давлением для производства высококачественных деталей с минимальным количеством дефектов. Тщательно контролируя параметры процесса, выбирая соответствующие материалы и проектируя для производства, можно добиться последовательных и предсказуемых результатов в литье под давлением.

Готовы к своему проекту?
Попробуйте BOYI TECHNOLOGY прямо сейчас!
Загрузите свои 3D-модели или 2D-чертежи, чтобы получить индивидуальную поддержку

Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.