Schrumpfung und Lösungen beim Spritzgießen

Schrumpfung und Lösungen beim Spritzgießen

◆Schweißlinien und Lösungen

◆Luftblasen (Kavitation) und Lösungen

◆Verzug (Verformung) und Lösungen

Beim SpritzgießenWird in bestimmten Bereichen des Formhohlraums nicht genügend Druck erzeugt, schrumpfen die dickeren Bereiche des Kunststoffteils mit beginnender Abkühlung der Schmelze langsamer und es entsteht eine Zugspannung. Wenn die Oberflächenhärte des Teils nicht ausreicht und kein Schmelzenachschub erfolgt, wird die Oberfläche des Teils unter Spannung gedehnt. Dieses Phänomen wird als Schrumpfung bezeichnet, wie in Abbildung 3-8 dargestellt.

Schrumpfung tritt häufig in Bereichen auf, in denen sich Schmelze im Formhohlraum und in dickwandigen Bereichen des Teils ansammelt, beispielsweise an den Verbindungen zwischen Verstärkungsrippen, Stützpfeilern und der Teileoberfläche.

Schwund an der Oberfläche von Spritzgussteilen beeinträchtigt nicht nur deren Aussehen, sondern verringert auch ihre Festigkeit. Die Schrumpfung hängt eng mit der Art des verwendeten Kunststoffs, dem Spritzgussverfahren und der Struktur des Teils und der Form zusammen.

Abbildung 3-8 Schrumpfungsphänomen von Produkten

Kunststoffrohstoffe:

Verschiedene Kunststoffe haben unterschiedliche Schrumpfraten. Im Allgemeinen handelt es sich bei Rohstoffen, die zur Schrumpfung neigen, meist um kristalline Kunststoffe (wie Nylon, Polypropylen usw.). Während des Spritzgussprozesses, wenn kristalliner Kunststoff erhitzt und flüssig wird, ordnen sich die Moleküle zufällig an. Beim Einspritzen in einen kühleren Formhohlraum ordnen sich die Kunststoffmoleküle nach und nach ordentlich an und bilden Kristalle, was zu einer starken Volumenschrumpfung führt. Seine Größe ist kleiner als der angegebene Bereich, was die sogenannte „Schrumpfung“ ist.

Spritzgussverfahren:

Beim Spritzgießen kann es aufgrund von unzureichendem Nachdruck, langsamer Einspritzgeschwindigkeit, niedriger Form- oder Materialtemperatur oder unzureichender Haltezeit zu einer Schrumpfung kommen.

Daher muss bei der Einstellung der Parameter des Spritzgussprozesses unbedingt überprüft werden, ob die Formbedingungen korrekt sind und der Nachdruck ausreicht, um ein Schrumpfen zu verhindern. Im Allgemeinen stellt eine Verlängerung der Haltezeit sicher, dass das Produkt ausreichend Zeit zum Abkühlen und Nachfüllen der Schmelze hat.

Kunststoffteile und Formaufbau

Die Hauptursache für die Schrumpfung liegt in der ungleichmäßigen Wandstärke von Kunststoffprodukten. Ein typisches Beispiel ist, dass es sehr wahrscheinlich zu Schwindungen an den Oberflächen von Verstärkungsrippen und Stützpfeilern kommt. Darüber hinaus haben auch das Angusskanaldesign, die Angussgröße und der Kühleffekt des Werkzeugs erhebliche Auswirkungen auf das Produkt. Da Kunststoffe über eine geringe Wärmeübertragungskapazität verfügen, erfolgt die Abkühlung umso langsamer, je weiter sie von der Hohlraumwand entfernt sind. Daher sollte an dieser Stelle ausreichend Schmelze die Kavität füllen. Dies erfordert, dass die Schnecke der Spritzgießmaschine einen Rückfluss und einen Druckabfall während des Einspritzens oder Haltens verhindert. Wenn außerdem der Angusskanal der Form zu schmal oder zu lang ist oder der Anguss zu klein ist und die Abkühlung zu schnell erfolgt, blockiert halberstarrte Schmelze den Angusskanal oder den Anguss, was zu einem Abfall des Hohlraumdrucks und einer Produktschrumpfung führt.

Tatsächlich haben verschiedene Kunststoffe unterschiedliche Schrumpfraten. Tabelle 3-2 zeigt die Schrumpfraten gängiger Kunststoffe.

Tabelle 3-2 Schrumpfraten gängiger Kunststoffe:

Die Ursachen und Lösungen für die Schrumpfung sind in Tabelle 3-3 aufgeführt:

Unebenheiten und Lösungen

Nach der Entformung des Produkts kam es an bestimmten Stellen zu örtlich begrenzten Volumen- und Ausdehnungszuwächsen, wie in Abbildung 3-9 dargestellt.

Blasenbildung in Kunststoffteilen entsteht, weil unvollständig abgekühlter und ausgehärteter Kunststoff unter Innendruck Gas freisetzt, wodurch sich das Teil ausdehnt. Zur Behebung dieses Mangels können folgende Maßnahmen ergriffen werden:

① Effektive Kühlung. Zu den Methoden gehören die Senkung der Formtemperatur, die Verlängerung der Formöffnungszeit und die Reduzierung der Trocknungs- und Plastifizierungstemperaturen des Kunststoffs.

② Reduzierung der Formfüllgeschwindigkeit, Verkürzung des Formzyklus und Reduzierung des Strömungswiderstands.

③ Erhöhung des Nachdrucks und Verlängerung der Haltezeit.

④ Verbesserung der Teilestruktur, um lokale Bereiche mit übermäßiger Dicke oder erhebliche Dickenschwankungen zu vermeiden.

③ In Bezug auf die Gestaltung der Teilestruktur: Dickeninkonsistenzen reduzieren und so weit wie möglich eine gleichmäßige Wanddicke sicherstellen; Vermeiden Sie scharfe Ecken, um Lufteinschlüsse zu vermeiden.

In Bezug auf das Formdesign: Entlüftungskanäle am endgültigen Füllpunkt der Schmelze hinzufügen; Neugestaltung des Anguss- und Angusssystems; Stellen Sie sicher, dass die Entlüftungsöffnungen groß genug sind, damit ausreichend Zeit und Raum für das Entweichen des Gases bleibt.

Prozessbedingungen: Endeinspritzgeschwindigkeit reduzieren; Stellen Sie eine angemessene Formtemperatur ein und verlängern Sie die Formöffnungszeit. Einspritzdruck und Nachdruck optimieren; Reduzieren Sie den Schneckenrückzug, um zu verhindern, dass während des Rückzugs Luft angesaugt und in den nächsten Formzyklus transportiert wird, und senken Sie die Materialtemperatur.

Schrumpfung (Vakuumblase) und ihre Lösungen

Lunker, auch Vakuumblasen oder Lunker genannt, entstehen im Allgemeinen an Stellen von Kunststoffteilen, an denen sich große Mengen Schmelze ansammeln. Sie entstehen durch unzureichende Schmelzenachfüllung beim Abkühlen und Schrumpfen. Wie in Abbildung 3-10 dargestellt, treten Lunker häufig in dickwandigen Bereichen von Kunststoffteilen auf, beispielsweise an der Schnittstelle von Verstärkungsrippen oder Stützpfeilern mit der Teileoberfläche.

Abbildung 3-10 Auf dem Kunststoffteil auftretende Lunker

Lunker in Kunststoffteilen entstehen dadurch, dass beim Erstarren der Schmelze das Volumen in dickeren Bereichen langsamer schrumpft und Zugspannungen entstehen. Wenn die Oberflächenhärte des Teils nicht ausreicht und keine Schmelze vorhanden ist, um diese aufzufüllen, bilden sich im Inneren Hohlräume. Die Ursache für Lunker ist ähnlich wie bei Schwindung (oder Kavitation), der Unterschied besteht jedoch darin, dass Schrumpfung zu Oberflächenvertiefungen führt, während Lunker innere Hohlräume bilden. Lunker treten typischerweise in dickwandigen Bereichen auf und hängen hauptsächlich mit der Abkühlgeschwindigkeit der Form zusammen. Unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten der Schmelze innerhalb der Form führen zu unterschiedlich starken Schrumpfungen an verschiedenen Stellen. Wenn die Formtemperatur zu niedrig ist, kühlt die Oberfläche der Schmelze schnell ab, wodurch die heißere Schmelze in den dickeren Wänden an die umgebenden Oberflächen gezogen wird, was zu Lunkerbildung führt.

Lunker in Kunststoffteilen können deren Festigkeit und mechanische Eigenschaften beeinträchtigen. Wenn das Teil transparent ist, können auch Lunker das Erscheinungsbild beeinträchtigen. Der Schlüssel zur Verbesserung von Schrumpfhohlräumen liegt in der Kontrolle der Formtemperatur.

Die Ursachen und Lösungen für Lunker sind in Tabelle 3-4 dargestellt:

Kantengrate (Grate, Besäumungen) und Lösungen

Wenn geschmolzener Kunststoff aus der Trennfläche der Form austritt und von der Kante des fertigen Produkts abblättert, wird dieses Phänomen als Grat, auch Grat oder einfach Grat genannt, bezeichnet, wie in den Abbildungen 3–11 dargestellt.

Abbildung 3-11 zeigt das Überlaufphänomen am Kunststoffteil.

Beim Spritzgießen stellt Grat ein ernstzunehmendes Qualitätsproblem dar. Wenn sich der Grat ablöst und an der Trennfläche der Form anhaftet und nicht rechtzeitig gereinigt wird, wird die Trennfläche durch das anschließende Blockieren der Form schwer beschädigt, was zu einem neuen Grat führt. Daher muss beim Spritzgießprozess besonderes Augenmerk auf das Auftreten von Graten gelegt werden.

Es gibt viele Gründe für Grate beim Spritzgießen, wie zum Beispiel zu hoher Einspritzdruck, zu schnelle End--Einspritzgeschwindigkeit, unzureichende Schließkraft, Verschleiß von Auswerferstiftlöchern oder Gleitblöcken, unebene Formtrennflächen (mit Lücken) und Kunststoff mit zu niedriger Viskosität (z. B. Nylon).

Tabelle 3-5 Ursachen und Lösungen für einen Überlauf: