Một số điểm chú ý khi thiết kế khuôn nhựa

Khi thiết kế mộtkhuôn nhựa, sau khi xác định cấu trúc khuôn, có thể thiết kế chi tiết từng bộ phận của khuôn, nghĩa là kích thước của từng mẫu và bộ phận, kích thước của khoang và lõi, v.v. Tại thời điểm này, các thông số thiết kế chính liên quan co rút vật liệu sẽ được tham gia. Do đó, kích thước của từng phần của khoang chỉ có thể được xác định bằng cách nắm vững tốc độ co ngót của nhựa đúc. Ngay cả khi cấu trúc khuôn được chọn là chính xác, nhưng các thông số được sử dụng không chính xác, thì không thể sản xuất các bộ phận nhựa đủ tiêu chuẩn.

Co ngót nhựa và các yếu tố ảnh hưởng

Đặc tính của nhựa nhiệt dẻo là chúng nở ra khi nung nóng, co lại khi làm mát và tất nhiên là co lại về thể tích khi điều áp. Trong quá trình ép phun, nhựa nóng chảy đầu tiên được bơm vào khoang khuôn. Sau khi làm đầy, vật liệu nóng chảy nguội đi và đông đặc lại. Khi phần nhựa được lấy ra khỏi khuôn, hiện tượng co rút xảy ra. Sự co ngót này được gọi là sự co ngót khuôn. Trong khoảng thời gian phần nhựa được lấy ra khỏi khuôn và ổn định, vẫn sẽ có một sự thay đổi nhỏ về kích thước. Một thay đổi là tiếp tục co lại, được gọi là hậu co rút.

Một thay đổi khác là một số chất dẻo hút ẩm phồng lên do hấp thụ độ ẩm. Ví dụ: khi hàm lượng nước của nylon 610 là 3 phần trăm , thì kích thước tăng lên 2 phần trăm ; khi hàm lượng nước của nylon 66 gia cố bằng sợi thủy tinh là 40 phần trăm, thì chiều tăng là 0,3 phần trăm. Nhưng vai trò chính là co rút hình thành.

Hiện tại, phương pháp xác định tỷ lệ co ngót của các loại nhựa khác nhau (co ngót hình thành cộng với co ngót sau) thường khuyến nghị các quy định của DIN16901 trong tiêu chuẩn quốc gia Đức. Điều đó có nghĩa là, sự khác biệt giữa kích thước của khoang khuôn ở 23 độ ± 0,1 độ và kích thước của phần nhựa tương ứng được đo trong điều kiện nhiệt độ 23 độ và độ ẩm tương đối là 50 ± 5 phần trăm sau khi được đặt trong 24 giờ sau khi hình thành được tính toán.

Tỷ lệ hao hụt S được biểu thị bằng công thức sau: S={(DM)/D}×100 phần trăm (1)

Trong số đó: S - co ngót; D - kích thước khuôn; M - kích thước phần nhựa.

Nếu khoang khuôn được tính toán theo kích thước phần nhựa đã biết và tỷ lệ co rút vật liệu, thì nó là D=M/(1-S). Để đơn giản hóa việc tính toán trong thiết kế khuôn, công thức sau thường được sử dụng để tính kích thước khuôn:

D=M cộng với MS(2)

Nếu cần tính toán chính xác hơn, công thức sau sẽ được áp dụng: D=M cộng MS cộng MS2(3)

Tuy nhiên, khi xác định tốc độ co ngót, do tốc độ co ngót thực tế bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố nên chỉ có thể sử dụng giá trị gần đúng nên việc tính toán kích thước khoang theo công thức (2) về cơ bản đáp ứng yêu cầu. Khi sản xuất khuôn, khoang được xử lý theo độ lệch thấp hơn và lõi được xử lý theo độ lệch trên, để có thể cắt đúng cách khi cần thiết.

Lý do chính tại sao rất khó xác định chính xác tốc độ co rút là tốc độ co ngót của các loại nhựa khác nhau không phải là một giá trị cố định mà là một phạm vi. Bởi vì tỷ lệ hao hụt của cùng một vật liệu được sản xuất bởi các nhà máy khác nhau là không giống nhau, thậm chí tỷ lệ hao hụt của các lô khác nhau của cùng một vật liệu do một nhà máy sản xuất cũng khác nhau. Do đó, mỗi nhà máy chỉ có thể cung cấp cho người dùng phạm vi tỷ lệ co ngót của nhựa do nhà máy sản xuất. Thứ hai, tốc độ co rút thực tế trong quá trình tạo hình cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như hình dạng của phần nhựa, cấu trúc khuôn và các điều kiện tạo hình. Ảnh hưởng của các yếu tố này được mô tả dưới đây.

hình dạng nhựa

Đối với độ dày thành của các bộ phận được tạo hình, thông thường do thời gian làm mát của thành dày lâu hơn, tốc độ co ngót cũng lớn hơn, như thể hiện trong Hình 1. Đối với các bộ phận bằng nhựa nói chung, khi sự khác biệt giữa kích thước L theo hướng của dòng chảy nóng chảy và kích thước W vuông góc với hướng dòng chảy lớn, sự khác biệt về tốc độ co ngót cũng lớn. Từ quan điểm về khoảng cách dòng chảy tan chảy, tổn thất áp suất ở phần xa cổng lớn, do đó tốc độ co ngót ở đây cũng lớn hơn phần gần cổng. Bởi vì các hình dạng của xương sườn, lỗ, trùm và chạm khắc có khả năng chống co ngót, tỷ lệ co ngót của các bộ phận này là nhỏ.

kết cấu khuôn

Hình thức cổng cũng có ảnh hưởng đến sự co ngót. Khi sử dụng một cổng nhỏ, tốc độ co ngót của phần nhựa tăng lên do cổng được hóa rắn trước khi kết thúc áp suất giữ. Cấu trúc mạch làm mát trong khuôn phun cũng là một chìa khóa trong thiết kế khuôn. Nếu mạch làm mát không được thiết kế phù hợp, sự chênh lệch co ngót sẽ xảy ra do nhiệt độ không đồng đều của các bộ phận bằng nhựa và kết quả là các bộ phận bằng nhựa nằm ngoài khả năng chịu đựng hoặc bị biến dạng. Ở phần thành mỏng, ảnh hưởng của sự phân bố nhiệt độ khuôn đến tốc độ co ngót rõ ràng hơn.

điều kiện hình thành

Nhiệt độ thùng: Khi nhiệt độ thùng (nhiệt độ nhựa) cao, quá trình truyền áp suất tốt hơn và giảm lực co ngót. Tuy nhiên, khi sử dụng cổng nhỏ, tốc độ co ngót vẫn lớn do cổng được bảo dưỡng sớm. Đối với các bộ phận bằng nhựa có thành dày, ngay cả khi nhiệt độ thùng cao, độ co ngót vẫn lớn.

Nạp liệu: Trong các điều kiện tạo hình, việc nạp liệu được giảm thiểu để giữ cho kích thước của phần nhựa ổn định. Tuy nhiên, cấp liệu không đủ sẽ không thể duy trì áp suất và còn làm tăng tốc độ co ngót.

Áp suất phun: Áp suất phun là một yếu tố có ảnh hưởng lớn đến tốc độ co ngót, đặc biệt là áp suất giữ sau khi làm đầy. Nói chung, khi áp suất cao, tốc độ co ngót nhỏ do mật độ vật liệu cao.

Tốc độ tiêm: Tốc độ tiêm ít ảnh hưởng đến độ co ngót. Tuy nhiên, đối với các bộ phận nhựa có thành mỏng hoặc cổng rất nhỏ và khi sử dụng vật liệu gia cố, tỷ lệ co rút nhỏ khi tăng tốc độ phun.

Nhiệt độ khuôn: Thông thường, tỷ lệ co ngót lớn hơn khi nhiệt độ khuôn cao hơn. Nhưng đối với các bộ phận nhựa có thành mỏng, khi nhiệt độ khuôn cao, khả năng chống chảy của chất nóng chảy nhỏ và tốc độ co ngót nhỏ.

Chu kỳ hình thành: Chu kỳ hình thành không liên quan trực tiếp đến tốc độ co ngót. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng khi tăng tốc chu kỳ tạo hình, nhiệt độ khuôn, nhiệt độ nóng chảy, v.v. cũng phải thay đổi, điều này cũng ảnh hưởng đến sự thay đổi của độ co ngót. Trong thử nghiệm vật liệu, nó phải được hình thành theo chu kỳ hình thành được xác định bởi đầu ra yêu cầu và kích thước của các bộ phận bằng nhựa phải được kiểm tra.

Một ví dụ về thử nghiệm co rút nhựa sử dụng khuôn này như sau. Máy phun: Lực kẹp 70t Đường kính trục vít Φ35mm Tốc độ trục vít 80rpm Điều kiện khuôn: Áp suất phun tối đa 178MPa Nhiệt độ thùng 230(225-230-220-210) độ 240({ {7}}) độ 250(245-250 -240-230) độ 260(225-260-250-240) độ Tốc độ phun 1425px3/s Thời gian phun 0.44-0.52 giây Thời gian giữ áp suất 6,0 giây Thời gian làm mát 15,0 giây

Kích thước khuôn và dung sai sản xuất

Ngoài các kích thước cơ bản được tính theo công thức D=M(1 cộng với S), kích thước gia công của khoang khuôn và lõi cũng có vấn đề về dung sai gia công. Theo quy ước, dung sai gia công của khuôn bằng 1/3 dung sai phần nhựa. Tuy nhiên, do sự khác biệt về phạm vi và độ ổn định của độ co rút nhựa, trước tiên phải hợp lý hóa dung sai kích thước của các bộ phận nhựa được hình thành bởi các loại nhựa khác nhau. Điều đó có nghĩa là, dung sai kích thước của các bộ phận đúc nhựa phải lớn hơn do phạm vi tốc độ co ngót lớn hơn hoặc độ ổn định tốc độ co ngót kém hơn. Nếu không, có thể có một số lượng lớn phế liệu ngoài khả năng chịu đựng.

Để đạt được mục tiêu này, các quốc gia đã xây dựng các tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn ngành đặc biệt cho dung sai kích thước của các bộ phận bằng nhựa. Trung Quốc cũng đã xây dựng tiêu chuẩn nghiệp vụ cấp bộ. Nhưng hầu hết chúng không có dung sai kích thước tương ứng của khoang khuôn. Trong tiêu chuẩn quốc gia Đức, tiêu chuẩn DIN16901 cho dung sai kích thước của các bộ phận bằng nhựa và tiêu chuẩn DIN16749 cho dung sai kích thước khoang khuôn tương ứng được xây dựng đặc biệt. Tiêu chuẩn này có ảnh hưởng lớn trên thế giới nên có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho ngành khuôn nhựa.

Về dung sai kích thước và độ lệch cho phép của các bộ phận bằng nhựa

Để xác định hợp lý dung sai kích thước của các bộ phận nhựa được hình thành bởi các vật liệu có đặc tính co ngót khác nhau, hãy để tiêu chuẩn đưa ra khái niệm về chênh lệch co ngót hình thành △VS. △VS=VSR_VST(4)

Trong công thức: Chênh lệch co ngót tạo hình VS VSR-co ngót khuôn theo hướng dòng chảy VST co rút tạo thành theo hướng vuông góc với dòng chảy.

Các đặc tính co ngót của các loại nhựa khác nhau được chia thành 4 nhóm theo giá trị ΔVS của nhựa. Nhóm có giá trị △VS nhỏ nhất là nhóm có độ chính xác cao, v.v., nhóm có giá trị △VS lớn nhất là nhóm có độ chính xác thấp. Công nghệ chính xác, các nhóm dung sai 110, 120, 130, 140, 150 và 160 được chuẩn bị theo các kích thước cơ bản. Người ta quy định rằng dung sai kích thước của các bộ phận nhựa có đặc tính co ngót ổn định nhất có thể được chọn từ các nhóm 110, 120 và 130. Sử dụng 120, 130 và 140 cho dung sai kích thước của các bộ phận đúc nhựa có đặc tính co ngót ổn định vừa phải.

Nếu dung sai kích thước của loại bộ phận nhựa tạo hình bằng nhựa này được chọn là 110 nhóm, thì có thể sản xuất một số lượng lớn các bộ phận bằng nhựa vượt quá dung sai.

Dung sai kích thước của các bộ phận bằng nhựa có đặc tính co ngót kém được chọn từ các nhóm 130, 140 và 150. Dung sai kích thước của các bộ phận bằng nhựa có đặc tính co ngót kém nhất được chọn từ các nhóm 140, 150 và 160. Cũng cần lưu ý các điểm sau khi sử dụng bảng dung sai này. Dung sai chung trong bảng được sử dụng cho dung sai kích thước không chỉ định dung sai. Dung sai đánh dấu sai lệch trực tiếp là vùng dung sai được sử dụng để đánh dấu kích thước của các bộ phận bằng nhựa.

Độ lệch trên và dưới có thể được xác định bởi nhà thiết kế. Ví dụ: nếu vùng dung sai là {{0}}.8mm, thì có thể chọn các độ lệch trên và dưới khác nhau sau đây. 0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5, v.v. Có hai tập hợp các giá trị dung sai, A và B, trong mỗi nhóm dung sai. Trong số đó, A là kích thước được hình thành bởi sự kết hợp của các bộ phận khuôn, làm tăng lỗi do các bộ phận khuôn không tuân thủ. Mức tăng này là 0,2mm. trong đó B là kích thước được xác định trực tiếp bởi phần khuôn. Công nghệ chính xác là một tập hợp các giá trị dung sai được thiết lập đặc biệt cho các bộ phận nhựa có yêu cầu độ chính xác cao. Trước khi sử dụng dung sai bộ phận nhựa, trước tiên bạn phải biết nhóm dung sai nào được áp dụng cho loại nhựa được sử dụng.

Dung sai chế tạo khuôn mẫu

Tiêu chuẩn quốc gia Đức đã xây dựng tiêu chuẩn DIN16749 về dung sai sản xuất khuôn tương ứng cho dung sai của các bộ phận bằng nhựa. Có 4 dung sai trong bảng này. Bất kể vật liệu của các bộ phận bằng nhựa là gì, dung sai sản xuất khuôn không chỉ ra dung sai kích thước sử dụng dung sai của số sê-ri 1. Giá trị dung sai cụ thể được xác định bởi phạm vi kích thước cơ bản. Bất kể loại vật liệu nào, dung sai sản xuất khuôn của kích thước có độ chính xác trung bình của phần nhựa là dung sai của số sê-ri 2. Bất kể loại vật liệu nào, dung sai sản xuất khuôn của kích thước có độ chính xác cao hơn của phần nhựa là dung sai của số sê-ri 3. Dung sai chế tạo khuôn tương ứng của công nghệ chính xác là dung sai của số sê-ri 4.

Dung sai hợp lý của các bộ phận nhựa của các vật liệu khác nhau và dung sai sản xuất khuôn tương ứng có thể được xác định hợp lý, điều này không chỉ mang lại sự thuận tiện cho sản xuất khuôn mà còn giảm lãng phí và nâng cao hiệu quả kinh tế.