מה הקשר בין גודל תבנית פלסטיק להתכווצות?

בתכנון תבנית פלסטיק, לאחר קביעת מבנה התבנית, ניתן לבצע את התכנון המפורט של כל חלק בתבנית, כלומר גודל כל תבנית וחלקים, גודל החלל והליבה וכו'. נחוש בדעתו. זה יכלול פרמטרים עיצוביים מרכזיים כגון התכווצות החומר. לכן, גודלו של כל חלק בחלל יכול להיקבע רק על ידי הכרת קצב ההתכווצות של הפלסטיק שנוצר. גם אם מבנה התבנית שנבחר נכון, אך הפרמטרים המשמשים אינם מתאימים, אי אפשר לייצר חלקי פלסטיק מוסמכים.

המאפיין של תרמופלסטיים הוא שהם מתרחבים לאחר חימום ומתכווצים לאחר קירור, וכמובן שהנפח יתכווץ גם לאחר לחיצה. בתהליך ההזרקה מוזרק תחילה הפלסטיק המותך לתוך חלל התבנית ולאחר המילוי החומר המותך מתקרר ומתמצק ומתכווץ כאשר מוציאים את חלק הפלסטיק מהתבנית, מה שנקרא כיווץ דפוס. במהלך פרק הזמן שבו מוציאים את חלק הפלסטיק מהתבנית ומתייצבים, עדיין יהיו שינויים קלים בגודל. סוג אחד של שינוי הוא להמשיך ולהתכווץ, וההתכווצות הזו נקראת פוסט-התכווצות.

וריאציה נוספת היא שחלק מפלסטיקים היגרוסקופיים מתנפחים עקב ספיגת לחות. לדוגמה, כאשר תכולת המים של ניילון 610 היא 3 אחוזים, הגידול בגודל הוא 2 אחוזים; כאשר תכולת המים של ניילון 66 מחוזק בסיבי זכוכית היא 40 אחוז, הגידול בגודל הוא 0.3 אחוז. אבל ההתכווצות המתהווה היא שמשחקת תפקיד מרכזי.

נכון להיום, השיטה לקביעת קצב ההתכווצות של פלסטיקים שונים (התכווצות יצירת בתוספת שלאחר התכווצות) ממליצה בדרך כלל על הוראות DIN16901 בתקן הלאומי הגרמני. כלומר, מחושב ההבדל בין גודל חלל העובש ב-23 מעלות ±0.1 מעלות לבין גודל חלק הפלסטיק המקביל שנמדד ב-23 מעלות ולחות יחסית של 50±5 אחוזים לאחר היווצרות של 24 שעות.

קצב ההתכווצות S מבוטא בנוסחה הבאה: S={(D－M)/D}×100 אחוז (1)

ביניהם: S- שיעור הצטמקות; גודל תבנית D-; M- גודל חלק פלסטיק.

אם חלל התבנית מחושב לפי גודל חלק הפלסטיק הידוע וקצב התכווצות החומר, הוא D=M/(1-S). על מנת לפשט את החישוב בעיצוב התבנית, בדרך כלל משתמשים בנוסחה הבאה כדי למצוא את גודל התבנית:

D=M פלוס MS(2)

אם נדרש חישוב מדויק יותר, יש ליישם את הנוסחה הבאה: D=M פלוס MS פלוס MS2(3)

עם זאת, בעת קביעת קצב ההתכווצות, מכיוון שקצב ההתכווצות בפועל מושפע מגורמים רבים, ניתן להשתמש רק בערכים משוערים, כך שחישוב גודל החלל לפי נוסחה (2) עומד בעצם בדרישות. בעת ייצור התבנית מעבדים את החלל לפי הסטייה התחתונה והליבה מעובדת לפי הסטייה העליונה כדי שניתן יהיה לקצץ אותה כראוי במידת הצורך.

הסיבה העיקרית לכך שקשה לקבוע במדויק את שיעור ההתכווצות היא ששיעור ההתכווצות של פלסטיקים שונים אינו ערך קבוע, אלא טווח. מכיוון שקצב ההתכווצות של אותו חומר המיוצר על ידי מפעלים שונים שונה, גם קצב ההתכווצות של אותו חומר המיוצר על ידי קבוצות שונות במפעל שונה.

לכן, כל מפעל יכול לספק למשתמשים רק את טווח ההתכווצות של הפלסטיק המיוצר על ידי המפעל. שנית, קצב ההתכווצות בפועל במהלך תהליך היצירה מושפע גם מגורמים כמו צורת חלק הפלסטיק, מבנה העובש ותנאי היווצרות. השפעתם של גורמים אלה מוצגת להלן.

צורת פלסטיק

עבור עובי הדופן של החלק הנוצר, בדרך כלל בשל זמן הקירור הארוך יותר של הדופן העבה, גם קצב ההתכווצות גדול יותר. עבור חלקי פלסטיק כלליים, כאשר ההבדל בין הממד L בכיוון הזרימה של החומר המותך לבין הממד W בניצב לכיוון זרימת החומר המותך גדול, גם ההבדל בקצב ההתכווצות גדול. מבחינת מרחק הזרימה של ההיתוך, אובדן הלחץ בחלק המרוחק מהשער גדול, ולכן גם ההתכווצות במקום זה גדולה מזו שליד השער. צורות כמו צלעות, חורים, בוסים וחריטות עמידות בפני כיווץ, ולכן אזורים אלו יתכווצו פחות.

מבנה עובש

לצורת שער יש גם השפעה על הצטמקות. כאשר משתמשים בשער קטן, ההתכווצות של חלק הפלסטיק גדלה מכיוון שהשער מתמצק לפני סיום לחץ ההחזקה. מבנה מעגל הקירור בתבנית ההזרקה הוא גם נקודת מפתח בעיצוב התבנית. אם מעגל הקירור אינו מתוכנן כהלכה, הפרש ההתכווצות יתרחש עקב הטמפרטורה הלא אחידה של חלקי הפלסטיק, והתוצאה תהיה שגודל חלק הפלסטיק אינו סובלני או מעוות. בחלקים בעלי דופן דקה, ההשפעה של פיזור טמפרטורת העובש על ההתכווצות ברורה יותר.

מידות עובש וסובלנות ייצור

בנוסף לחישוב הממדים הבסיסיים באמצעות הנוסחה D=M(1 plus S), לממדי העיבוד של חלל התבנית והליבה יש גם בעיית סובלנות לעיבוד שבבי. לפי המוסכמה, סבילות העיבוד של התבנית היא 1/3 מהסבילות של חלק הפלסטיק. עם זאת, מכיוון שטווח ההתכווצות והיציבות של פלסטיק שונים, תחילה יש צורך לקבוע באופן רציונלי את הסובלנות הממדית של חלקי פלסטיק הנוצרים על ידי פלסטיק שונה. כלומר, סבילות הממדים של חלקים יצוקים מפלסטיק צריכה להיות גדולה יותר אם טווח ההתכווצות גדול או יציבות ההתכווצות ירודה. אחרת, עשוי להיות מספר רב של מוצרי פסולת עם גדלים שאינם סובלניים.

מסיבה זו, מדינות שונות גיבשו במיוחד תקנים לאומיים או תקנים תעשייתיים עבור סובלנות הממדים של חלקי פלסטיק. סין גם גיבשה סטנדרטים מקצועיים ברמת השרים. אבל לרובם אין את הסבילות הממדיות התואמות של חלל העובש. בתקן הלאומי הגרמני, תקן DIN16901 לסובלנות המימדית של חלקי פלסטיק ותקן DIN16749 המקביל לסובלנות המימדית של חלל התבנית מנוסחים במיוחד. לתקן זה יש השפעה רבה בעולם, ולכן הוא יכול לשמש כאסמכתא לתעשיית תבניות הפלסטיק.

סובלנות ממדים וסטייה מותרת של חלקי פלסטיק

על מנת לקבוע באופן סביר את סובלנות הממדים של חלקי פלסטיק שנוצרו על ידי חומרים בעלי מאפייני התכווצות שונים, התקן מציג את הרעיון של יצירת הבדל הצטמקות △VS. ה

△VS＝VSR_VST(4)

בנוסחה: הבדל הצטמקות יוצרת VS התכווצות יוצרת VSR בכיוון זרימת נמס הצטמקות יוצרת VST בכיוון הניצב לזרימת נמס.

לפי ערך הפלסטיק △ VS, מאפייני ההתכווצות של פלסטיקים שונים מחולקים ל-4 קבוצות. הקבוצה בעלת ערך △VS הקטן ביותר היא קבוצת הדיוק הגבוהה, ובאנלוגיה, הקבוצה בעלת ערך ה-VS הגדול ביותר היא קבוצת הדיוק הנמוך. ובהתאם לגודל הבסיסי, טכנולוגיית דיוק, מורכבות קבוצות סובלנות של 110, 120, 130, 140, 150 ו-160. כמו כן, נקבע כי ניתן לבחור את סובלנות הממדים של חלקי פלסטיק בעלי תכונות הכיווץ היציבות ביותר מתוך 110, 120 ו-130 קבוצות.

120, 130 ו-140 משמשים לסובלנות ממדי של חלקים יצוקים מפלסטיק בעלי תכונות כיווץ מתונות ויציבות. אם משתמשים ב-110 סטים של סובלנות ממדיים ליצירת חלקי פלסטיק מסוג זה של פלסטיק, עשוי להיווצר מספר רב של חלקי פלסטיק שאינם סובלניים. 130, 140 ו-150 קבוצות נבחרות עבור סובלנות ממדי של חלקי פלסטיק עם תכונות הצטמקות גרועות.

סבילות הממדים של חלקי הפלסטיק המעוצבים עם תכונות הכיווץ הגרועות ביותר נבחרה מתוך 140, 150 ו-160 קבוצות. בעת שימוש בטבלת סובלנות זו, שימו לב גם לנקודות הבאות. הסבולות הכלליות בטבלה הן עבור טולרנסים ממדיים שבהם לא צוינו סובלנות.

הסובלנות המסמנת ישירות את הסטייה היא אזור הסובלנות המשמש לסימון הסובלנות של חלק הפלסטיק. את הסטיות העליונות והתחתונות ניתן לקבוע על ידי המעצב. לדוגמה, אם אזור הסובלנות הוא {{0}}.8 מ"מ, ניתן לבחור את הסטיות העליונות והתחתונות הבאות. 0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5 וכו'. קיימות שתי קבוצות של ערכי סובלנות A ו-B בכל קבוצת סובלנות. ביניהם, A הוא הגודל שנוצר משילוב חלקי התבנית, מה שמגדיל את השגיאה הנגרמת מחוסר התאמה של חלקי התבנית.

עלייה זו היא 0.2 מ"מ. כאשר B הוא הגודל שנקבע ישירות על ידי חלקי התבנית. טכנולוגיית Precision היא קבוצה של ערכי סובלנות שנקבעו במיוחד עבור חלקי פלסטיק עם דרישות דיוק גבוהות. לפני השימוש בסובלנות של חלקי פלסטיק, תחילה עליך לדעת אילו קבוצות סובלנות חלות על הפלסטיק המשמש.