คู่มือสําหรับความแม่นยําและประหยัดในการพิมพ์ฉีด

ลองนึกภาพสถานการณ์นี้: ชิ้นส่วนที่คุณออกแบบมาอย่างสมบูรณ์แบบล้มเหลวในขั้นตอนการฉีดขึ้นรูปเนื่องจากการเบี่ยงเบนขนาดเล็กน้อย คุณจะหลีกเลี่ยงผลลัพธ์ที่น่าหงุดหงิดนี้ได้อย่างไร? วิธีแก้ไขอยู่ที่การทำความเข้าใจและควบคุมค่าความคลาดเคลื่อนในการฉีดขึ้นรูป พลาสติก คู่มือที่ครอบคลุมนี้จะสำรวจแง่มุมที่สำคัญของค่าความคลาดเคลื่อนในการฉีดขึ้นรูปพลาสติก

ในการฉีดขึ้นรูป ค่าความคลาดเคลื่อนแสดงถึงช่วงเบี่ยงเบนที่ยอมรับได้สำหรับขนาดและคุณสมบัติของชิ้นส่วน โดยทั่วไปจะวัดเป็นมิลลิเมตรหรือนิ้วและแสดงเป็นค่าบวก/ลบ (±) ขนาดของค่าความคลาดเคลื่อนขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุและขนาดโดยรวมของชิ้นส่วน นักออกแบบระบุค่าความคลาดเคลื่อนในไฟล์ CAD เพื่อแจ้งให้ผู้ผลิตแม่พิมพ์ทราบเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงที่อนุญาต ในขณะที่ผู้ผลิตใช้ข้อมูลจำเพาะเหล่านี้ในระหว่างการตรวจสอบการออกแบบเพื่อการผลิต (DFM) เพื่อเป็นแนวทางในการตัดสินใจเกี่ยวกับแม่พิมพ์และกระบวนการ

ค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดกว่าต้องการแม่พิมพ์ที่มีคุณภาพสูงกว่าและกระบวนการที่แม่นยำกว่า ซึ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะเพิ่มต้นทุน คุณภาพของแม่พิมพ์ส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลลัพธ์ เช่นเดียวกับอัตราการเติมช่องที่เหมาะสมและอุณหภูมิการทำความเย็นที่สม่ำเสมอ แม้จะมีอุปกรณ์ที่ทันสมัยที่สุด แต่ความผันแปรของกระบวนการยังคงหลีกเลี่ยงไม่ได้ ผู้ผลิตแม่พิมพ์ที่มีประสบการณ์สามารถคำนวณอัตราการหดตัวสำหรับพลาสติกต่างๆ ได้ แต่ตัวเลือกการออกแบบเป็นตัวกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนที่ทำได้ในท้ายที่สุด วัสดุที่มีอัตราการหดตัวสูงกว่านำเสนอความท้าทายในการควบคุมค่าความคลาดเคลื่อนที่มากขึ้น

ส่วนประกอบที่ขึ้นรูปจำนวนมากรวมเข้ากับชุดประกอบที่ใหญ่ขึ้น การซ้อนค่าความคลาดเคลื่อน หมายถึงวิธีที่ชิ้นส่วนที่ประกอบทั้งหมดต้องพอดีกัน เนื่องจากแต่ละส่วนประกอบมีค่าความคลาดเคลื่อนของตัวเอง นักออกแบบจึงต้องคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงขนาดที่สะสม

พิจารณาชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปสามชิ้นที่เชื่อมต่อด้วยสลักเกลียว โดยแต่ละชิ้นมีรูภายในค่าความคลาดเคลื่อนที่ระบุ แม้ว่าแต่ละรูอาจเป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะ แต่ทั้งสามรูต้องอยู่ในแนวเดียวกันอย่างสมบูรณ์แบบสำหรับการใส่ตัวยึด การพิจารณาการซ้อนค่าความคลาดเคลื่อนตั้งแต่เนิ่นๆ เป็นสิ่งสำคัญ และซอฟต์แวร์วิเคราะห์พิเศษสามารถจำลองสถานการณ์การประกอบเพื่อให้แน่ใจว่าเหมาะสม

1. ค่าความคลาดเคลื่อนของขนาด: ควบคุมขนาดโดยรวมของชิ้นส่วน ชิ้นส่วนที่ใหญ่กว่าจะหดตัวมากขึ้นในระหว่างการทำความเย็น ซึ่งจำเป็นต้องมีช่วงค่าความคลาดเคลื่อนเฉพาะขนาด
2. ค่าความคลาดเคลื่อนของความตรง/ความเรียบ: จัดการกับการบิดงอทั่วพื้นผิวระนาบขนาดใหญ่ องค์ประกอบการออกแบบแม่พิมพ์ เช่น การวางตำแหน่งเกทและการทำความเย็นที่สม่ำเสมอ สามารถลดการบิดงอได้
3. ค่าความคลาดเคลื่อนของเส้นผ่านศูนย์กลางรู: รูที่ใหญ่กว่าต้องการช่วงค่าความคลาดเคลื่อนที่กว้างขึ้นเนื่องจากการหดตัวที่เพิ่มขึ้น
4. ค่าความคลาดเคลื่อนของความลึกของรูบอด: คุณสมบัติเหล่านี้ต้องการองค์ประกอบแม่พิมพ์แบบยื่น แรงดันการฉีดสูงอาจงอหมุดแกน โดยที่รูที่ลึกกว่าจะไวต่อการเกิดมากขึ้น
5. ค่าความคลาดเคลื่อนของความเข้มข้น/รูปไข่: ชิ้นส่วนทรงกระบอกขนาดใหญ่ที่มีผนังบางอาจหดตัวไม่สม่ำเสมอ ทำให้ความกลมลดลง

ค่าความคลาดเคลื่อนยังจำแนกตามระดับความแม่นยำ:

• ค่าความคลาดเคลื่อนเกรดเชิงพาณิชย์ ให้ความแม่นยำที่น้อยกว่าพร้อมต้นทุนแม่พิมพ์และชิ้นส่วนที่ลดลง
• ค่าความคลาดเคลื่อนเกรดดี (ค่าความคลาดเคลื่อนความแม่นยำ) ให้ช่วงที่เข้มงวดกว่า แต่เพิ่มค่าใช้จ่าย

ค่าความคลาดเคลื่อนของชิ้นส่วนขึ้นอยู่กับค่าความคลาดเคลื่อนของแม่พิมพ์ ซึ่งต้องคำนึงถึงขนาดคุณสมบัติและคุณสมบัติของวัสดุ ตารางต่อไปนี้แสดงค่าความคลาดเคลื่อนทั่วไปสำหรับวัสดุฉีดขึ้นรูปทั่วไป ตามที่กำหนดโดยสมาคมอุตสาหกรรมพลาสติก (เดิมคือ SPI)

ชิ้นส่วนที่ฉีดขึ้นรูปจะหดตัวในระหว่างการทำความเย็น ซึ่งส่งผลต่อขนาดสุดท้าย นักออกแบบชดเชยโดยการปรับขนาดแม่พิมพ์ตามอัตราการหดตัวที่คาดไว้ ซึ่งกำหนดผ่านการทดสอบมาตรฐาน เช่น ASTM D955 สูตรการหดตัวคำนวณการหดตัวเชิงเส้น:

การหดตัว = 100% × (Lc - Lp) / Lp

โดยที่ Lc แสดงถึงความยาวของช่องว่าง และ Lp แสดงถึงความยาวของชิ้นส่วนที่เย็นลง การคำนวณนี้พิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่มีคุณสมบัติไม่สมมาตร เช่น เรซินเสริมแรงด้วยเส้นใยยาว

สำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อน ซอฟต์แวร์วิเคราะห์การไหลของแม่พิมพ์จะจำลองรูปแบบการเติมเรซินและระบุความท้าทายในการเติมที่เป็นไปได้ การจำลองขั้นสูงนี้ช่วยในการทำนายการเปลี่ยนแปลงการหดตัวตลอดทั้งชิ้นส่วน

ตารางต่อไปนี้แสดงช่วงการหดตัวสำหรับวัสดุขึ้นรูปทั่วไป:

การปฏิบัติตามหลักการ DFM ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตและความสำเร็จของค่าความคลาดเคลื่อน

ขนาดที่ข้ามเส้นแบ่งส่วนมักจะแสดงความแปรปรวนมากกว่าคุณสมบัติที่ไม่ขาดตอน

วัสดุที่แตกต่างกันจะหดตัวในอัตราที่แตกต่างกัน โดยมีความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนแปลงแบบชุดต่อชุดและซัพพลายเออร์ วัสดุเสริมแรงด้วยเส้นใยยาวแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของการหดตัวตามทิศทาง

แรงดันการฉีด เวลาในการถือครอง ความหนาแน่นของวัสดุ และอุณหภูมิแม่พิมพ์มีอิทธิพลอย่างมากต่อความสม่ำเสมอในการหดตัว

ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดในการออกแบบ ข้อมูลจำเพาะอาจรวมถึงค่าความคลาดเคลื่อนของขนาด ความตรง/ความเรียบ เส้นผ่านศูนย์กลางรู ความลึกของรูบอด และความเข้มข้น/รูปไข่

แอปพลิเคชันเชิงพาณิชย์โดยทั่วไปใช้ค่าความคลาดเคลื่อน ±0.1 มม. ในขณะที่แอปพลิเคชันที่มีความแม่นยำ เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์ อาจต้องใช้ ±0.025 มม.

ชิ้นส่วนที่ใหญ่กว่าจะหดตัวมากขึ้น ทำให้ค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดเป็นเรื่องที่ท้าทายมากขึ้น ความหนาของผนังที่สม่ำเสมอส่งเสริมการทำความเย็นที่สม่ำเสมอและความเสถียรของขนาด

พลาสติกและสารเติมแต่งที่แตกต่างกันมีลักษณะการหดตัวที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งต้องนำมาพิจารณาในการออกแบบแม่พิมพ์

แม่พิมพ์เหล็กกล้าที่ผ่านการกลึงอย่างแม่นยำพร้อมระบบทำความเย็นที่เหมาะสมให้ความเสถียรที่จำเป็นสำหรับการควบคุมค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวด ค่าความคลาดเคลื่อนในการตัดเฉือนแม่พิมพ์ทั่วไปมีตั้งแต่ ±0.127 มม. สำหรับเครื่องมือมาตรฐาน ไปจนถึง ±0.0254 มม. สำหรับแอปพลิเคชันที่มีความแม่นยำสูง