Cuprins
Alegerea unui material termoplastic începe cu ceea ce trebuie să facă piesa. Un capac ușor, o balama mobilă, o componentă glisantă și o etanșare moale impun cerințe foarte diferite materialului, chiar și atunci când toate sunt produse prin turnare prin injecție.
PP se poate potrivi unui capac cu greutate redusă sau unei balamale fixe, în timp ce turnarea prin injecție ABS este adesea preferată pentru carcasele axate pe aspect, care necesită un echilibru între rezistență și calitatea suprafeței. Turnarea prin injecție POM este frecvent luată în considerare pentru angrenaje, ghidaje, zăvoare și alte piese mobile care necesită frecare redusă și rezistență la uzură. Aceste exemple creează o listă scurtă, dar alegerea finală depinde în continuare de gradul exact, geometria piesei, mediul de service, metoda de asamblare, designul matriței și volumul producției.
Ce sunt termoplasticele?
Termoplastele se înmoaie sau se topesc atunci când sunt încălzite și se solidifică din nou pe măsură ce se răcesc. Acest comportament le permite să fie procesate prin turnare prin injecție, extrudare, turnare prin suflare și termoformare. Termoplastele și termosetările se comportă diferit deoarece termosetările formează o structură reticulată permanentă în timpul întăririi și nu pot fi pur și simplu retopite.
Un polimer termoplastic poate fi încălzit din nou, dar nu la nesfârșit, fără modificări. Excesul de căldură, forfecare, umiditate sau contaminare pot reduce rezistența, pot altera culoarea și pot destabiliza procesarea.
Cum sunt grupate materialele termoplastice?
Două clasificări sunt utile. Structura polimerilor ajută la explicarea înmuierii, contracției și răcirii, în timp ce categoriile de performanță restrâng gama de aplicații.
Una explică comportamentul; cealaltă sugerează unde s-ar putea încadra materialul. Niciuna nu selectează gradul de producție.
Termoplastice amorfe și semicristaline
Materialele plastice amorfe au un aranjament molecular în mare parte aleatoriu. Materialele plastice semicristaline conțin atât regiuni ordonate, cât și regiuni amorfe, deci nu sunt 100% cristaline.
| Factor | Termoplastice amorfe | Termoplaste semicristaline |
| Structure | Aranjament în lanț în mare parte aleatoriu | Regiuni ordonate și amorfe |
| Comportamentul la încălzire | Se înmoaie pe o gamă mai largă | Interval de topire mai definit |
| Aspect tipic | Poate fi transparent | De obicei opac |
| Comportamentul la turnare | Adesea o contracție mai mică | Adesea o contracție direcțională mai mare |
| Exemple | ABS, PS, PC | PP, PE, PA, POM, PBT |
Pentru piesele turnate, diferența devine rapid practică. ABS și PC sunt adesea puncte de plecare mai ușoare atunci când aspectul sau controlul dimensional contează. PP, PA și POM necesită o atenție sporită la contracție, direcția de curgere și deformare.
Materii prime, inginerie și materiale plastice de înaltă performanță
Printre materialele plastice de bază se numără PP, PE și PS. Printre materialele plastice inginerești se numără ABS, PC, PA, POM și PBT. Termoplastele de înaltă performanță, cum ar fi PEEK, PPS și PEI, sunt luate în considerare pentru condiții termice, chimice sau electrice mai severe.
Aceste grupuri sunt instrumente de selecție, nu clasamente ale calității. Un PP modificat se poate potrivi mai bine unei carcase decât o rășină inginerească nemodificată. A plăti pentru performanță ridicată nu are sens atunci când piesa nu are nevoie de ea.
Materiale termoplastice comune pentru turnare prin injecție
Următoarele exemple de materiale termoplastice acoperă numeroase produse turnate, de la capace și carcase la angrenaje și conectori. Folosiți tabelul pentru a crea o listă scurtă, nu pentru a aproba un material.
| Material | Adesea ales pentru | Piese turnate tipice | Atenție în timpul proiectării |
| PP | Greutate redusă, substanțe chimice, oboseală | Capace, huse, balamale vii | Contracție și rigiditate limitată |
| PE | Rezistență la umiditate, tenacitate | Recipiente, dopuri, protecții | Rigiditate redusă și lipire dificilă |
| ABS | Echilibrul aspectului și impactului | Carcase, panouri | Expunere la UV, căldură, substanțe chimice |
| PC | Rezistență la impact, transparență | Protecții, lentile, capace | Uscarea și stresul chimic |
| PA | Rezistență, cleme, uzură | Suporturi, angrenaje, piese mecanice | Schimbarea dimensională legată de umiditate |
| POM | Frecare redusă, mișcare | Angrenaje, ghidaje, zăvoare | Lipire și controlul procesului |
| PBT | Performanța electrică | Conectori, comutatoare | Uscare și hidroliză |
| TPE/TPU | Aderență, flexibilitate, etanșare | Garnituri, mânere, zone moi | Aderență și compresie deformată |
Aceste exemple de materiale termoplastice identifică doar candidații. Clasele cu aceeași denumire pot diferi în ceea ce privește curgerea la topire, materialele de umplutură, modificarea la impact, rezistența la flacără și conținutul de materiale reciclate. Tabelul restrânge câmpul; nu aprobă materialul.
De ce funcționează termoplasticele bine în turnarea prin injecție?
În turnarea prin injecție termoplastică, peletele sunt topite, împinse într-o cavitate, răcite și ejectate. Un ciclu poate forma nervuri, proeminențe, încleștări, deschideri, filete și texturi, care se potrivesc atât pieselor cosmetice, cât și celor funcționale.
Gama de materiale acceptă și coloranți, fibră de sticlă, ignifugi și pachete UV. Cu toate acestea, fiecare rășină curge, se contractă, se usucă și se răcește diferit. Trecerea de la ABS la PP poate afecta designul porții, dimensiunea cavității, răcirea și dimensiunile finale.
Alegerea unei rășini termoplastice pentru o piesă reală
Un proces practic de selecție a materialelor de turnare prin injecție începe cu locul în care va fi utilizată piesa, cu ce va intra în contact și cum va fi încărcată și asamblată. Un capac interior și o clemă lângă o componentă fierbinte a motorului necesită căi de selecție diferite.
Fișele tehnice ajută la screening, dar nu pot reproduce grosimea reală a peretelui, liniile de sudură, geometria de rupere, tensiunea de suprafață a șurubului sau expunerea la substanțe chimice. Aici se poate produce o rășină termoplastică promițătoare care poate ceda după prelucrare.
La ce trebuie să supraviețuiască piesa?
Va fi piesa scăpată, îndoită în mod repetat sau ținută sub sarcină ani de zile? Căldura continuă, un vârf de transport și căldura de la o componentă din apropiere sunt condiții diferite.
„Rezistență chimică” este prea vagă pentru aprobare. O șervețelă cu alcool nu este același lucru cu contactul pe termen lung cu ulei, detergent, ploaie sau UV. Fisurarea prin fluaj și stres poate conta mai mult decât rezistența la tracțiune a capului.
Cum va fi turnată și asamblată piesa?
Pereții subțiri, căile lungi de curgere, modificările de grosime și liniile de sudură afectează umplerea și rezistența. Ajustările prin clipsare, bosajele șuruburilor, inserțiile și pozițiile strânse ale găurilor adaugă un risc sporit. O rășină poate părea potrivită pe hârtie și totuși să aibă performanțe slabe în geometria reală.
Asamblarea și finisarea contează și ele. Un tip POM lubrifiat se poate mișca ușor, dar poate rezista la lipire sau vopsire. Rășina umplută cu sticlă poate crește rigiditatea, lăsând în același timp fibre vizibile și contracție direcțională. Verificați supraturnarea, sudarea, imprimarea și adezivii înainte de finalizarea matriței.
Ce notă ar trebui aprobată?
PP, PC și PA sunt familii de materiale, nu specificații complete. Gradele din cadrul unei familii pot varia în ceea ce privește curgerea la topire, modificarea la impact, conținutul de umplutură, ambalajul UV, rezistența la flacără, culoarea și conținutul de materiale reciclate. O greșeală frecventă este aprobarea numelui familiei, lăsând în același timp deschis gradul de producție.
Treceți gradul selectat în desen sau în specificația materialului. Alternativele trebuie revizuite. Un grad „similar” poate modifica forța de rupere, poate fisura un bosaj al șurubului, poate deplasa o dimensiune, poate aspră suprafața sau poate invalida o clasificare la flacără legată de grad, culoare și grosime.
Cum modifică alegerea materialului piesa și matrița
Schimbarea rășinii poate modifica piesa chiar și atunci când fișierul CAD rămâne același. Fluxul de material, contracția, răcirea și uzura pot afecta designul matriței de injecție , inclusiv amplasarea porții, dimensionarea cavității, dispunerea răcirii și detaliile sculelor.
Schimbările de material după prelucrarea sculelor sunt rareori simple ajustări ale mașinii. Aprobați rășina înainte de dimensionarea finală a cavității, în special pentru toleranțe strânse, îmbinări prin încleștare, fețe de etanșare și carcase din mai multe componente.
Contracție și deformare
Materialele semicristaline se contractă, în general, mai mult decât materialele amorfe, dar o valoare din fișa tehnică este doar un punct de plecare. Grosimea peretelui, poziția porții, ambalarea, răcirea și direcția de curgere influențează contracția și deformarea pieselor turnate prin injecție . Fibra de sticlă poate reduce contracția generală, crescând în același timp diferența dintre direcțiile de curgere și cele transversale.
Consecințele sunt familiare: un capac se curbează, o gaură se mișcă, se fixează greșit sau o față de etanșare pierde contactul. Cavitatea matriței este în mod normal dimensionată în funcție de rășina de producție aprobată. O schimbare târzie poate necesita corecția oțelului.
Uscare și umiditate
PC, PA, PBT și multe alte clase de TPU necesită uscare controlată. Umiditatea reziduală poate cauza despicare, bule, degradare și reducerea rezistenței. Punctul de rouă, manipularea și expunerea după uscare contează, de asemenea.
PA poate absorbi, de asemenea, umezeala după turnare, modificându-și dimensiunile și rigiditatea. O potrivire strânsă nu trebuie evaluată doar în starea proaspăt turnată; trebuie luate în considerare condiționarea pentru inspecție și mediul de funcționare așteptat.
Umpluturi și aditivi
Fibra de sticlă crește rigiditatea și rezistența, dar poate, de asemenea, să crească comportamentul direcțional, să expună fibrele la suprafață, să slăbească zonele vizibile ale liniilor de sudură și să accelereze uzura matriței. Acestea nu sunt detalii minore de formulare.
Ignifuganții, mineralele, lubrifianții, stabilizatorii UV, pigmenții și conținutul reciclat pot modifica curgerea, culoarea, finisajul și stabilitatea. Este posibil să fie necesare teste noi.
Cât costă de fapt rășina?
Prețul pe kilogram este doar o parte a calculului. Densitatea, uscarea, timpul de ciclu, resturile, uzura matriței, finisarea, asamblarea și defecțiunile pe teren determină costul final.
O calitate mai scumpă poate reduce costurile prin susținerea unui perete mai subțire, îndepărtarea stratului de acoperire, reducerea rebuturilor sau o durată de viață mai lungă. Comparați costul unei piese calificate, nu al unui kilogram de rășină.
Întrebări frecvente
Care sunt cinci termoplastice comune?
PP, PE, ABS, PC și PA sunt cinci exemple comune. Acestea acoperă ambalaje, carcase, protecții transparente, cleme, suporturi și multe piese mecanice.
Poate un grad de termoplastic să înlocuiască un altul?
Nu automat, chiar și atunci când ambele clase sunt etichetate PP, PC sau PA. Curgerea la topire, contracția, materialele de umplutură și performanța la flacără pot diferi. Testați înlocuitorul în matriță, asamblați-l și testați-l în funcție de desen.
Ce termoplastic este cel mai bun pentru turnarea prin injecție?
Folosește cerințele pieselor pentru a decide. PP este potrivit pentru capace ușoare, rezistente la substanțe chimice; ABS este potrivit pentru carcasele care au un aspect deosebit; PA este potrivit pentru cleme și piese structurale; POM este utilizat în mecanisme glisante. Cerințele decid, nu popularitatea.
Concluzie
Termoplastul potrivit nu este întotdeauna cel mai rezistent sau cel mai scump. Trebuie să corespundă utilizării, structurii, cerințelor de turnare, metodei de asamblare, aspectului și costului total al piesei.
Pentru proiectele care necesită revizuirea materialelor, scule și asistență pentru producție, serviciile de turnare prin injecție a plasticului pot ajuta la evaluarea designului pieselor, a opțiunilor de rășină, a cerințelor matriței și a condițiilor de producție.