I tre tipi di "bolle" e perché sono diversi
Quando qualcuno dice che la sua parte ha delle bolle, di solito significa una delle tre cose, e mescolarle porta a cercare la soluzione sbagliata.
Trappole d'aria: sacche d'aria intrappolate che la plastica fusa non riesce a spingere fuori dallo stampo
Vuoti: bolle di vuoto che si formano all'interno di sezioni spesse mentre la plastica si raffredda e si restringeStampo per iniezione di ingranaggi per motoriStampo per iniezione di ingranaggi per motori
Bolle di umidità (splay): striature o bolle argentate causate dall'acqua presente nella plastica prima dello stampaggio
Ognuno sembra un po' diverso e proviene da una fonte completamente diversa. Le trappole d'aria si verificano perché lo stampo non può sfogarsi. I vuoti si verificano a causa di pareti spesse e restringimento. Si formano bolle di umidità perché il materiale non è stato asciugato. Scopri prima quale hai, quindi risolvi quella causa specifica.
Trappole d'aria: quando lo stampo non riesce a sfiatarsi
Quando la plastica fusa scorre nella cavità dello stampo, spinge l'aria davanti a sé. Quell'aria deve andare da qualche parte. Se lo stampo non ha alcun punto in cui l'aria possa fuoriuscire, la plastica la intrappola e si forma una bolla o un segno di bruciatura nel punto in cui l'aria è stata compressa e surriscaldata.
Questa è una delle cause più comuni della formazione di bolle ed è puramente un problema di progettazione dello stampo. Le risorse tecniche della Society of Plastics Engineers indicano costantemente uno sfiato inadeguato come la principale fonte di difetti di gas intrappolati-. L'aria di solito rimane intrappolata nell'ultimo punto da riempire, spesso un angolo, una nervatura o l'estremità lontana di un percorso di flusso.
Nei problemi di stampaggio a iniezione con trappole di gas, il-segno rivelatore è un piccolo segno di bruciatura o un vuoto che appare sempre nello stesso punto, colpo dopo colpo. Questa ripetibilità indica che si tratta di un problema di ventilazione, non di un problema tecnico casuale del processo.
Progettazione dello sfiato: la vera soluzione per le trappole d'aria
La soluzione alle trappole d'aria è un'adeguata ventilazione, il che significa dare all'aria intrappolata un percorso di fuga troppo piccolo perché la plastica possa seguirlo. Una buona pratica di progettazione dello stampo a iniezione per lo sfiato comprende:
Prese d'aria posizionate nelle ultime aree da riempire, dove si raccoglie l'aria
Profondità di sfiato sufficientemente bassa da far uscire l'aria ma non la plastica (in genere pochi centesimi di millimetro)
Prese d'aria sui perni di espulsione, che fungono anche da vie di fuga dell'aria
Sfiato sul fondo di nervature profonde e sporgenze
Canali di ventilazione adeguati che conducono l'aria fuori dallo stampo
Per unStampo per iniezione di ingranaggi del motore, i denti degli ingranaggi e l'area tra il mozzo e il cerchio sono punti comuni che necessitano di un'attenta ventilazione. Mappiamo il modello di riempimento durante la progettazione per prevedere dove finirà l'aria, quindi posizioniamo lì le prese d'aria prima che l'acciaio venga tagliato. Aggiungere prese d'aria a posteriori è possibile, ma mai così pulito come progettarle dall'inizio.
Perché le sezioni spesse intrappolano le bolle di vuoto
I vuoti sono diversi. Non sono aria intrappolata. Sono bolle di vuoto che si formano quando una spessa sezione di plastica si raffredda.
Ecco cosa succede. La parte esterna di una sezione spessa si raffredda e si solidifica prima, formando una pelle. L'interno è ancora fuso. Quando l'interno si raffredda, si restringe, ma la pelle solida mantiene la sua forma. L'interno che si restringe si allontana da se stesso e crea un vuoto vuoto al centro. Più la sezione è spessa, peggio è.
Un motoriduttore con un mozzo spesso è un candidato classico. Il mozzo è la parte più spessa dell'ingranaggio, quindi è lì che si forma il vuoto. ASTM D3417 e i relativi metodi di analisi termica-descrivono il modo in cui la plastica cristallina si restringe mentre si raffredda e tale ritiro è esattamente ciò che determina la formazione di vuoti nelle sezioni spesse.
Soluzioni per lo spessore delle pareti e il carotaggio
La soluzione per i vuoti è innanzitutto quella di evitare sezioni solide spesse. Le regole di progettazione sono semplici:
Mantenere lo spessore della parete il più uniforme possibile su tutta la parte
Elimina le sezioni spesse in modo che diventino vuote anziché solide
Laddove un mozzo spesso è inevitabile, ridisegnalo con un nucleo centrale e nervature per aumentarne la resistenza
Mantenere le nervature a circa il 60% dello spessore della parete principale per evitare di creare nuovi punti spessi
Ecco uno scenario che vediamo spesso. Un cliente ci porta un ingranaggio con un mozzo solido e spesso, perché è così che è stato disegnato nel CAD. Modellato così com'è-, il mozzo forma ogni volta un vuoto. La soluzione consiste nel perforare il centro del mozzo e aggiungere nervature di supporto, che mantengono la resistenza rendendo la parete abbastanza sottile da raffreddarsi senza vuoti. Si tratta di una modifica progettuale ed è molto più economico apportarla sullo schermo piuttosto che inseguirla sul piano di stampaggio con modifiche al processo che non funzionano mai completamente.
Un corretto stampaggio per la prevenzione dei vuoti riguarda principalmente la progettazione delle pareti. L'elaborazione può aiutare sui bordi, ma non è possibile elaborare in modo affidabile la via d'uscita da una parte che contiene una massa solida e spessa.
Bolle di umidità: il problema dell'essiccazione
Il terzo tipo di bolla non ha assolutamente nulla a che fare con la muffa. Alcune materie plastiche assorbono l'umidità dall'aria. Se li modelli senza prima asciugarli, l'acqua si trasforma in vapore nella botte e si presenta come strisce o bolle argentate sulla superficie del pezzo. Questo difetto si chiama splay.
La soluzione è semplice ma spesso viene ignorata: asciugare adeguatamente il materiale prima dello stampaggio, rispettando la temperatura e il tempo consigliati dal fornitore della resina. Materiali come nylon, PC e ABS sono particolarmente inclini a questo. Se le bolle sembrano argentate e appaiono sparse sulla superficie anziché in un punto fisso, sospetta l'umidità prima di incolpare la muffa.
Come progettiamo stampi per ingranaggi senza vuoti
Il nostro approccio è quello di prevenire tutti e tre i tipi di bolle prima della costruzione dello stampo. Durante la revisione della progettazione-per-la produzione, eseguiamo un'analisi di riempimento per prevedere le trappole d'aria e posizionare lo sfiato dove si raccoglierà l'aria. Esaminiamo lo spessore della parete ed eliminiamo eventuali sezioni spesse che formerebbero vuoti. E specifichiamo l'asciugatura corretta per il materiale scelto.
Per un componente di precisione come l'ingranaggio di un motore, è proprio questo-lavoro iniziale a garantire che le parti siano perfettamente sane, non solo in superficie. Un vuoto che non puoi vedere è il tipo più pericoloso, perché supera l'ispezione visiva e fallisce sul campo.
Domande frequenti
D: Quali sono le cause delle bolle nelle parti stampate a iniezione?
R: Ci sono tre cause principali. Le trappole d'aria provengono da uno stampo che non può sfogare l'aria davanti alla plastica che scorre. I vuoti sono bolle di vuoto che si formano all'interno di sezioni spesse mentre si raffreddano e si restringono. Le bolle di umidità provengono dallo stampaggio di plastica che non è stata prima asciugata. Ognuno ha una soluzione diversa, quindi identificare quale hai è il primo passo.
D: Come posso evitare che si formino bolle d'aria nello stampaggio a iniezione?
R: Le trappole d'aria possono essere evitate mediante un'adeguata ventilazione nello stampo. Le prese d'aria vanno dove si raccoglie l'aria, di solito le ultime aree da riempire, e sono dimensionate per far uscire l'aria ma non in plastica. Un buon progetto di ventilazione dello stampo a iniezione mappa innanzitutto il modello di riempimento, quindi posiziona le prese d'aria nei punti di trappola prima che lo stampo venga tagliato.
D: Perché la mia parte in plastica presenta un vuoto in un'area spessa?
R: Perché le sezioni spesse si raffreddano in modo non uniforme. La parte esterna si solidifica per prima e, man mano che il centro ancora-fuso si raffredda e si restringe, si allontana e lascia un vuoto vuoto. La soluzione è rimuovere la sezione spessa in modo che il muro diventi uniforme. Questo è comune in parti come i mozzi degli ingranaggi, motivo per cui uno stampo a iniezione di ingranaggi del motore ben progettato crea il nucleo del mozzo anziché lasciarlo solido.
D: Le impostazioni del processo possono correggere le bolle o è sempre colpa della muffa?
R: Dipende dalla causa. Le bolle di umidità vengono riparate asciugando il materiale. Le trappole d'aria e i vuoti sono per lo più problemi di muffa e progettazione, anche se il mantenimento della pressione e il tempo di raffreddamento possono aiutare a livello marginale. Se ti ritrovi ad eseguire impostazioni di processo estreme solo per ridurre le bolle, il vero problema è solitamente nella progettazione dello stampo o della parte.
D: Dove posso trovare un produttore di stampi a iniezione per ingranaggi del motore che prevenga i vuoti?
R: Cercare un fornitore che esegua un'analisi di riempimento e riveda lo spessore delle pareti durante la fase di progettazione, prima di tagliare l'acciaio. Una fabbrica che progetta prese d'aria e sezioni spesse di nuclei nella parte anteriore ti fornirà parti sonore. Quello che affronta le bolle solo dopo il fallimento del primo tentativo è già indietro.
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