Deformação por empenamento de produtos de moldagem por injeção

1, deformação de empenamento
Refere-se a que a forma do produto de moldagem por injeção se desvia da forma da cavidade do molde. É um dos defeitos comuns de produtos de plástico. Existem muitas razões para a deformação por empenamento e muitas vezes não é suficiente resolvê-la confiando apenas nos parâmetros do processo. Em combinação com dados relevantes e experiência prática de trabalho, segue uma breve análise dos fatores que afetam o empenamento de produtos de moldagem por injeção.
2, A influência da estrutura do molde no empenamento de produtos moldados por injeção.
Em termos de molde, os principais fatores que afetam a deformação plástica são o sistema de gating, o sistema de resfriamento e o sistema de ejeção.
1. Sistema de vazamento
A posição, forma e quantidade do portão do molde de injeção afetarão o estado de enchimento do plástico na cavidade do molde, resultando na deformação da peça plástica.
Quanto maior a distância do fluxo, maior a tensão interna causada pelo fluxo e retração entre a camada congelada e a camada central de fluxo; Pelo contrário, quanto menor a distância do fluxo, menor o tempo de fluxo do portão até o final do fluxo da peça, mais fina a espessura da camada congelada, menor a tensão interna e maior a deformação por empenamento. Para algumas peças plásticas de placa plana, se apenas um portão central for usado, a taxa de encolhimento na direção do diâmetro é maior do que na direção circunferencial, e as peças plásticas formadas serão distorcidas; Se portas de ponto múltiplo ou portas de membrana forem usadas, o empenamento e a deformação podem ser efetivamente evitados.
Quando o ponto de injeção é usado para moldagem, a localização e a quantidade do ponto de injeção também têm grande influência na deformação da peça plástica devido à anisotropia da retração plástica.
Além disso, o uso de múltiplas portas também pode encurtar a taxa de fluxo de plástico (L/t), tornando a densidade do fundido na cavidade do molde mais uniforme e a contração mais uniforme. Ao mesmo tempo, toda a peça de plástico pode ser preenchida com menos pressão de injeção. A menor pressão de injeção pode reduzir a tendência de orientação molecular do plástico, reduzir sua tensão interna e, assim, reduzir a deformação da peça plástica.
2. Sistema de refrigeração
Durante o processo de injeção, a taxa de resfriamento desigual da peça de plástico também formará o encolhimento desigual da peça de plástico. Essa diferença de contração levará à geração de momento fletor e fará com que a peça plástica empene.
Se a diferença de temperatura entre a cavidade do molde e o núcleo usado na moldagem por injeção de peças planas de plástico (como o invólucro da bateria do celular) for muito grande, o derretimento próximo à superfície da cavidade do molde frio esfriará rapidamente, enquanto a camada de material fecha para a superfície quente da cavidade do molde continuará a encolher, e o encolhimento desigual fará com que as peças plásticas se deformem. Portanto, o resfriamento do molde de injeção deve prestar atenção ao equilíbrio da temperatura da cavidade e do núcleo, e a diferença de temperatura entre os dois não deve ser muito grande (neste momento, duas máquinas de temperatura do molde podem ser consideradas).
Além de considerar que a temperatura das superfícies interna e externa das peças plásticas tende a se equilibrar, deve-se considerar também que a temperatura de cada lado das peças plásticas é consistente, ou seja, quando o molde é resfriado, a temperatura da cavidade e do núcleo deve ser mantido o mais uniforme possível, de modo que a velocidade de resfriamento de cada parte das peças plásticas seja equilibrada, de modo a tornar o encolhimento de cada peça mais uniforme e evitar efetivamente a ocorrência de deformação. Portanto, a disposição dos furos de água de resfriamento no molde é muito importante. Depois que a distância entre a parede do tubo e a superfície da cavidade é determinada, a distância entre os orifícios de água de resfriamento deve ser mantida a menor possível para garantir a temperatura uniforme da parede da cavidade.
Ao mesmo tempo, à medida que a temperatura do meio de resfriamento aumenta com o comprimento do canal de água de resfriamento, ocorrerá a diferença de temperatura da cavidade do molde e do núcleo ao longo do canal de água. Portanto, o comprimento do canal de água de cada circuito de resfriamento deve ser inferior a 2 metros. Vários circuitos de resfriamento devem ser colocados em moldes grandes, e a entrada de um circuito deve ser próxima à saída do outro circuito. Para peças plásticas alongadas, deve ser usado canal de água reto. (A maioria dos nossos moldes adota circuito tipo S, que não favorece a circulação, mas também prolonga o ciclo.)
3. Sistema de ejeção
O projeto do sistema de ejeção também afeta diretamente a deformação das peças plásticas. Se o layout do sistema de ejeção estiver desequilibrado, a força de ejeção será desequilibrada e a peça plástica ficará deformada. Portanto, o sistema de ejeção deve ser projetado em equilíbrio com a resistência ao arrancamento. Além disso, a área da seção da haste ejetora não deve ser muito pequena para evitar a deformação da peça plástica devido ao excesso de tensão por unidade de área (especialmente quando a temperatura de desmoldagem é muito alta).
A barra superior deve ser disposta o mais próximo possível da peça com grande resistência ao desprendimento. Com a premissa de não afetar a qualidade das peças plásticas (incluindo requisitos de uso, precisão dimensional e aparência, etc.), é necessário definir o maior número possível de hastes ejetoras para reduzir a deformação geral das peças plásticas (é por isso que troque as hastes ejetoras por blocos ejetores).
Ao usar plástico macio (como TPU) para produzir peças plásticas com cavidades profundas e paredes finas, devido à grande resistência à desmoldagem e ao material relativamente macio, se um único método de ejeção mecânica for usado completamente, as peças plásticas serão deformadas, mesmo perfurado ou dobrado, resultando em sucata de peças plásticas. Por exemplo, a combinação de vários componentes ou a combinação de pressão pneumática (hidráulica) e ejeção mecânica terá um efeito melhor (que será usado posteriormente).
3, Efeito do estágio de plastificação na deformação por empenamento dos produtos
A etapa de plastificação é o processo de transformação das partículas vítreas no fundido viscoso (a mudança de três estados da plastificação da matéria-prima foi discutida durante o treinamento). Neste processo, a diferença de temperatura do polímero nas direções axial e radial (em relação ao parafuso) fará a tensão plástica; Além disso, a pressão de injeção, velocidade e outros parâmetros da máquina de injeção afetarão muito o grau de orientação molecular durante o enchimento, causando deformação por empenamento.
4, Efeito dos estágios de enchimento e resfriamento na deformação por empenamento dos produtos
Sob a ação da pressão de injeção, o plástico fundido é colocado na cavidade do molde e resfriado e solidificado na cavidade do molde. Este processo é o elo fundamental da moldagem por injeção. Nesse processo, a interação de temperatura, pressão e velocidade tem grande impacto na qualidade e na eficiência da produção de peças plásticas. Pressão e taxa de fluxo mais altas produzirão alta taxa de cisalhamento, resultando na diferença de orientação molecular paralela à direção do fluxo e perpendicular à direção do fluxo e produzirá "efeito de congelamento" ao mesmo tempo. O "efeito de congelamento" produzirá tensão de congelamento e formará o estresse interno das peças de plástico.
A influência da temperatura no empenamento se reflete nos seguintes aspectos:
(1) A diferença de temperatura entre as superfícies superior e inferior das peças de plástico causará tensão térmica e deformação;
(2) A diferença de temperatura entre diferentes regiões de peças plásticas causará encolhimento desigual entre diferentes regiões;
(3) Diferentes condições de temperatura afetarão o encolhimento das peças plásticas.
5, Efeito do estágio de desmoldagem na deformação por empenamento dos produtos
As peças plásticas são principalmente polímeros vítreos durante o processo de separação da cavidade do molde e resfriamento à temperatura ambiente. Força de desmoldagem desequilibrada, movimento instável do mecanismo de ejeção ou área de ejeção inadequada podem facilmente deformar o produto (como mencionado anteriormente). Ao mesmo tempo, a tensão "congelada" na peça plástica durante a etapa de enchimento e resfriamento será liberada na forma de "deformação" devido à perda de restrições externas, resultando em deformação por empenamento.
6, Influência do encolhimento de produtos de moldagem por injeção no empenamento
A causa direta da deformação por empenamento dos produtos de moldagem por injeção é o encolhimento desigual das peças plásticas. Se a influência do encolhimento durante o processo de enchimento não for considerada no estágio de projeto do molde, a forma geométrica do produto será muito diferente dos requisitos do projeto, e deformações graves farão com que o produto seja descartado (ou seja, o problema do encolhimento).
Além da deformação causada pelo estágio de enchimento, a diferença de temperatura entre as superfícies superior e inferior da parede do molde também causará a diferença de encolhimento entre as superfícies superior e inferior das peças plásticas, causando deformação por empenamento. Para análise de empenamento, o encolhimento em si não é importante, mas a diferença no encolhimento é importante.
No processo de moldagem por injeção, a contração do plástico na direção do fluxo é maior do que na direção vertical devido ao arranjo das moléculas de polímero ao longo da direção do fluxo durante o estágio de preenchimento da injeção do plástico fundido, o que causa deformação por empenamento (ou seja, anisotropia ) da peça de moldagem por injeção.
Geralmente, o encolhimento uniforme causa apenas alterações no volume das peças plásticas, e apenas o encolhimento desigual causará deformação por empenamento. A diferença entre a taxa de encolhimento do plástico cristalino na direção do fluxo e na direção vertical é maior que a do plástico não cristalino, e sua taxa de encolhimento também é maior que a do plástico não cristalino. O grande encolhimento do plástico cristalino e a anisotropia de seu encolhimento se sobrepõem, resultando em uma tendência muito maior de afetar a deformação por empenamento de peças de plástico cristalino do que de plástico não cristalino.
7, Efeito do estresse térmico residual na deformação por empenamento dos produtos
No processo de moldagem por injeção, o estresse térmico residual é um fator importante que causa deformação por empenamento e tem um grande impacto na qualidade dos produtos de moldagem por injeção. Como o efeito da tensão térmica residual no empenamento dos produtos é muito complexo, não será repetido aqui.
8, Efeito de inserções de metal na deformação de produtos empenados
Para produtos de moldagem por injeção com inserções, a taxa de encolhimento do plástico é muito maior que a do metal, por isso é fácil causar distorção (algumas até rachaduras); Para reduzir esta situação, as peças de metal podem ser pré-aquecidas (geralmente não menos que 100 graus) antes de serem colocadas em produção.
9, Conclusão
Existem muitos fatores que afetam o empenamento dos produtos de moldagem por injeção. A estrutura do molde, as propriedades termofísicas dos materiais plásticos e as condições e parâmetros do processo de moldagem têm diferentes efeitos no empenamento dos produtos. Portanto, os fatores acima devem ser considerados de forma abrangente no tratamento da deformação por empenamento de produtos de moldagem por injeção.