Warpage jest jedną z najczęstszych wad jakości formowanie wtryskowe , wynikające z złożonych czynników, takich jak właściwości materiału, projektowanie pleśni, parametry procesu i przetwarzanie.
1. Optymalizacja parametrów procesu
Kontrola temperatury
Temperatura pleśni: Rozbieżności temperatury między połówkami pleśni mogą powodować nierównomierne chłodzenie i naprężenie szczątkowe. Użyj czujników temperatury do monitorowania i utrzymania różnicy temperatury w granicach ± 3 ° C.
Regulacja temperatury stopu: Nadmierna temperatura stopu zwiększa rozszerzenie cieplne. Ustaw temperaturę stopu na podstawie temperatury przejścia szklanego materiału (TG). Na przykład ABS PC powinien być przetwarzany w temperaturze 240–280 ° C.
Regulacja ciśnienia i pomiaru czasu
Otrzymanie optymalizacji ciśnienia: Ciśnienie utrzymywania znacząco wpływa na skurcz. W przypadku materiałów PP ciśnienie trzymania stanowi ~ 40% wypaczenia. Użyj dwustopniowej strategii trzymania: wysokie ciśnienie początkowe, aby zrekompensować skurcz, a następnie niskie ciśnienie, aby zminimalizować naprężenie szczątkowe.
Wydłużony czas chłodzenia: niewystarczające chłodzenie prowadzi do skurczu po żądaniu. Określ krytyczne czasy chłodzenia eksperymentalnie i dodaj 10–15% bufor.
Prędkość wtrysku i równowaga przepływu
Segmentowana kontrola wtrysku: szybki wtrysk zmniejsza przedwczesne chłodzenie, ale wymaga równowagi przepływu, aby uniknąć wypaczenia. Użyj analizy przepływu pleśni (np. Ploplow), aby symulować i optymalizować krzywe prędkości wtrysku.
Przelewane studnie: Dodaj studzienki przepełnienia w punktach końcowych przepływu, aby bilansować ciśnienie napełniania i zmniejszyć wypaczenie przepływowe.
2. Ulepszenia projektu pleśni
Optymalizacja systemu bramkowania
Pozycjonowanie bram: Umieść bramy na jednym końcu części, aby zmniejszyć efekty „przepływu fontanny” (np. Częściowe wypażenie w kształcie litery U). W przypadku części symetrycznych użyj wielopunktowych zrównoważonych bramek.
Rozmiacze biegaczy: Zwiększ przekrój biegacza w celu zmniejszenia odporności na przepływ, szczególnie w przypadku materiałów o wysokiej żywotności (np. PA GF). Główna średnica biegacza powinna przekraczać 1,5 razy maksymalną grubość ściany części.
Innowacje w systemie chłodzenia
Kanały chłodzenia konformacyjne: Użyj kanałów konformalnych z nadrukiem 3D, aby osiągnąć jednolite chłodzenie w złożonych geometriach, zmniejszając różnice temperatury o> 50%.
Kontrola temperatury dynamicznej formy: Zaimplementuj zlokalizowane moduły ogrzewania/chłodzenia, aby dynamicznie regulować temperaturę pleśni (np. Szybkie ogrzewanie w obszarach cienkościennych w celu zmniejszenia naprężenia ścinającego).
Ulepszenie sztywności strukturalnej
Materiały do formy o wysokiej wytrzymałości: Użyj stali stopowych (np. H13, S136) i zwiększ grubość ściany pleśni (≥50 mm), aby odprężyć deformację sprężystą pod wysokim ciśnieniem.
Wzmocnione struktury wsporcze: Dodaj żebra lub filary wsporcze w krytycznych obszarach (np. Linie rozstarkowe, suwaki), poprawa sztywności o 30–50%.
3. Wybór materiału i modyfikacja
Materiały o niskim poziomie
Materiały wzmocnione: dodatki do włókna szklanego (GF) lub włókna węglowego (CF) zmniejszają skurcz. Na przykład 30%GF PA6 wykazuje kurczenie się podłużne o 0,3–0,5%.
Mieszanki polimerowe: mieszanki takie jak PP/EPDM lub ABS/PC Balance Balance Anizotropic Skurcz, zmniejszając wypaczenie o 20–40%.
Materiały biologiczne i recyklingowe
Plastiki oparte na bio: PLA lub PHA wykazują 10–15% niższy skurcz niż materiały konwencjonalne, odpowiednie do zastosowań o niskiej stresu, takich jak opakowanie żywności.
Wstępna obróbka materiału recyklingu: Dostosuj krystaliczność i suchą recykling PET (wilgoć ≤0,02%) w celu złagodzenia niestabilności wymiarowej wywołanej degradacją.
4. Zaawansowane technologie procesowe
Optymalizacja oparta na AI
Algorytmy uczenia maszynowego: Użyj algorytmów genetycznych do wielokrotności optymalizacji presji i czasu chłodzenia, poprawiając wydajność przez 5x metodami prób i błędów.
Wizualizacja stresu: Zastosuj fotoelastyczność lub korelację obrazu cyfrowego (DIC), aby mapować naprężenie szczątkowe i regulacje procesów.
Techniki temperatury zmiennej formy
Szybkie formowanie cyklu cieplnego (RHCM): Podnieś temperaturę pleśni powyżej TG (np. 120 ° C) podczas napełniania, a następnie szybkie ostygnięcie do 50 ° C po zatrudnieniu, aby wyeliminować znaki przepływu i wypażenie.
Zlokalizowana kontrola temperatury: Selektywnie podgrzewaj grube odcinki, aby zrekompensować różnice skurczowe.
5. Przetwarzanie i inspekcja
Korekta po lakcie
Wykorzystanie termiczne: części cieplne w 80–100 ° C przez 2–4 godziny w celu zmniejszenia naprężenia resztkowego, zmniejszając wypaczenie o 30–50%.
Prostowanie mechaniczne: Zastosuj obciążenia odwrotne (np. Oprawy) do zdeformowanych części, odpowiednie dla materiałów o niskim TG, takich jak PE i PP.
Monitorowanie i informacje zwrotne w czasie rzeczywistym
Wykrywanie wypaczeń w linii: Użyj skanowania laserowego lub systemów optycznych do pomiaru wypaczenia i porównywania z prognozami CAE w celu kontroli zamkniętej pętli.
SPC Kontrola procesu: Zastosuj Six Sigma (DMAIC), aby śledzić wskaźniki defektów, integrując wypaczenie z krytycznymi punktami kontrolnymi (CPS), aby ograniczyć wady do ≤3%.
6. Studia przypadków
Przypadek 1: Motoryzacyjny przedni wspornik U Warpage w kształcie litery U.
Problem: wypaczenie 1,2 mm w nieobsługiwanych końcach z powodu otwartej struktury.
Rozwiązania:
Przeniesiona brama z środka do jednego końca dwustopniowego ciśnienia trzymania (początkowe 80 MPa, zmniejszanie się o 5 MPa/s).
Dodano konformalne kanały chłodzenia, zmniejszając różnicę temperatur z 15 ° C do 5 ° C.
Przełączono na PA66 30%GF, obniżając kurczenie się z 1,2%do 0,4%.
Wynik: Warpage zmniejszył się do 0,3 mm (w granicach tolerancji ± 0,5 mm).
Przypadek 2: Sparowanie z tyłu smartfona cienkościen
Problem: 0,5 mm wypażenie w pokrywie ABS o grubości 0,8 mm z powodu krótkich strzałów.
Rozwiązania:
Zoptymalizowany układ żebra za pomocą analizy przepływu pleśni, poprawiając bilans przepływowy o 90%.
Zastosowana temperatura formy dynamicznej (110 ° C podczas napełniania, 60 ° C podczas chłodzenia).
Skorygowane parametry: Czas wypełnienia Zmniejszony z 1,2S do 0,8S, utrzymując ciśnienie na 60 MPa.
Wynik: Warpage zmniejszyła się do 0,1 mm, wydajność wzrosła z 75% do 95%.
Streszczenie
Rozstrzyganie wtrysku formowanie wypaczenia wymaga holistycznego podejścia „proces-przetwarzanie materiału”:
Materiał: Priorytetyzuj materiały o niskim poziomie, o wysokiej sznurku z mieszankami lub wzmocnieniami.
Proces: Optymalizuj parametry przy użyciu AI i zmiennych temperatur pleśni, aby zminimalizować naprężenie szczątkowe.
Forma: wdrożyć konformalne chłodzenie i zrównoważone bramkowanie, jednocześnie zwiększając sztywność strukturalną.
Kontrola: Przyjmij monitorowanie w czasie rzeczywistym i kontrolę procesu statystycznego w celu szybkiego łagodzenia wad.
Synernizując te strategie, producenci mogą systematycznie rozwiązywać wypaczenie, zwiększyć precyzję i spełniać rygorystyczne wymagania w branży motoryzacyjnej, elektronicznej i innych branż o wysokiej wartości.
