Mikä on muotin kutistuminen ruiskuvalussa?

Muotin kutistuminen on prosenttiosuus, jolla valittu kappale supistuu jäähtyessään sulalämpötilasta huoneenlämpötilaan, mitattuna kovetuksen mittoihin nähden. Tyypilliset arvot vaihtelevat noin 0,2 %:sta lasikuitutäytteisillä laaduilla 2,5 %:iin täyttämättömillä puolikiteisillä muoveilla kuten POM ja PP.

Mitkä muovit kutistuvat eniten ruiskuvalussa?

Täyttämättömät puolikiteiset muovit kutistuvat eniten: POM noin 1,8–2,5 %, PP noin 1,0–2,5 %, HDPE noin 1,5–4,0 % ja PA-laadut noin 0,7–1,8 %. Amorfiset muovit kuten ABS, PC ja PS kutistuvat paljon vähemmän, tyypillisesti 0,3–0,7 %.

Miten lasikuitu vaikuttaa kutistumiseen?

Lasikuitu pienentää kutistumista virtauksen suunnassa merkittävästi — usein 1,5–2,0 %:sta 0,2–0,5 %:iin 30 % täytteisellä laadulla — mutta paljon vähemmän virtausta vastaan poikittain. Tämä anisotropia on lasikuitutäytteisten kappaleiden vääntymisen pääsyy, ja se on otettava huomioon DFM-vaiheessa.

Miten kutistuminen vaikuttaa toleransseihin?

Suuri ja vaihteleva kutistuminen tarkoittaa laajempia saavutettavia toleransseja. Vähän kutistuvat amorfiset materiaalit pystyvät pitämään tiukat toleranssit tasaisesti; paljon kutistuvat puolikiteiset materiaalit tarvitsevat leveämpiä toleranssivälejä, erityisesti suurissa mitoissa, joissa 2 % kutistuminen tarkoittaa 2 mm per 100 mm.

Kuka kompensoi kutistumisen — suunnittelija vai muotinrakentaja?

Muotinrakentaja skaalaa kovetuksen määritellyn muovin odotetulla kutistumiskertoimella. Suunnittelijan tehtävä on pitää geometria kutistumisystävällisenä (tasaiset seinämät, tasapainoiset jäykisteet) ja lukita materiaali ennen muotin valmistusta — muovin vaihtaminen muotin leikkaamisen jälkeen muuttaa kappaleen mittoja.

Muuttaako seinämäpaksuus kutistumista?

Kyllä. Paksummat seinämät jäähtyvät hitaammin, kiteytyvät enemmän (puolikiteisissä muoveissa) ja kutistuvat enemmän. Kappale, jossa on sekä 2 mm että 5 mm osia, kutistuu epätasaisesti näillä alueilla — yksi syy siihen, miksi tasainen seinämäpaksuus on ensimmäinen DFM-sääntö, jonka Nordmould tarkistaa.

Kutistuminen ruiskuvalussa: 25 materiaalin arvot ja miten suunnitella niiden varalle

Kutistuminen on prosenttiosuus, jolla kappale supistuu jäähtyessään sulasta huoneenlämpötilaan. Se on ainoa luku, joka ratkaisee, saapuuko 100,0 mm:n mitta 99,4 mm:nä vai 98,0 mm:nä — ja se riippuu muoviperheestä, täyteaineesta, seinämäpaksuudesta ja prosessista. Muotinrakentaja kompensoi kutistumisen skaalaamalla kovetusta; suunnittelijan tehtävä on määritellä muovi ennen muotin valmistusta ja pitää geometria kutistumisystävällisenä.

Nordmould vahvistaa määritellyn laadun kutistumisoletuksen DFM-tarkastuksen aikana, koska väärä kutistumiskerroin tarkoittaa ali- tai ylimitoitettuja kappaleita, joita mikään prosessisäätö ei pysty täysin korjaamaan.

Mitkä ovat tyypilliset kutistumisarvot materiaaleittain?

Alla olevat arvot ovat tyypillisiä kutistumisvälejä täyttämättömille valulaaduille normaalilla seinämäpaksuudella (2–3 mm). Lasikuitutäytteisten laatujen arvot ovat virtauksen suuntaisia; kutistuminen virtausta vastaan poikittain on suurempaa. Suunnittele aina tarkan laadun tietolehden mukaan. Laske kovetuksen mitta suoraan Nordmouldin kutistumislaskurilla.

Materiaali	Perhe	Tyypillinen kutistuminen (täyttämätön)	30 % lasikuidulla (virtaus)
ABS	Amorfinen	0,4–0,7 %	0,1–0,3 %
ASA	Amorfinen	0,4–0,7 %	0,1–0,3 %
SAN	Amorfinen	0,3–0,7 %	0,1–0,3 %
Polystyreeni (GPPS/HIPS)	Amorfinen	0,3–0,6 %	0,05–0,3 %
PMMA (akryyli)	Amorfinen	0,2–0,6 %	0,1–0,3 %
Polykarbonaatti (PC)	Amorfinen	0,5–0,7 %	0,1–0,3 %
PC/ABS-seos	Amorfinen	0,4–0,7 %	0,2–0,4 %
PEI (Ultem)	Amorfinen	0,5–0,7 %	0,2–0,4 %
PSU (polysulfoni)	Amorfinen	0,6–0,8 %	0,2–0,4 %
PVC (jäykkä)	Amorfinen	0,2–0,6 %	0,1–0,3 %
PP (polypropeeni)	Puolikiteinen	1,0–2,5 %	0,4–1,0 %
HDPE	Puolikiteinen	1,5–4,0 %	0,3–0,8 %
LDPE	Puolikiteinen	1,5–5,0 %	—
PA6 (täyttämätön)	Puolikiteinen	0,7–1,5 %	0,2–0,8 %
PA66 (täyttämätön)	Puolikiteinen	0,8–1,8 %	0,3–0,8 %
PA12	Puolikiteinen	0,8–1,6 %	0,3–0,8 %
POM (asetaali)	Puolikiteinen	1,8–2,5 %	0,4–0,9 %
PBT (täyttämätön)	Puolikiteinen	1,5–2,2 %	0,3–1,0 %
PET	Puolikiteinen	1,5–2,0 %	0,2–0,6 %
PPS	Puolikiteinen	0,6–1,0 %	0,1–0,4 %
PEEK	Puolikiteinen	0,9–1,3 %	0,2–0,5 %
LCP	Puolikiteinen	0,0–0,3 %	0,0–0,2 %
TPE (SEBS/TPV)	Vaihtelee	1,0–2,5 %	—
TPU	Vaihtelee	0,6–1,8 %	—
PLA	Puolikiteinen	0,3–0,5 %	—

Miksi puolikiteiset muovit kutistuvat enemmän?

Amorfiset muovit (ABS, PC, PMMA, PS) jähmettyvät sotkuisesta sulasta vähällä järjestäytymisellä, joten ne kutistuvat maltillisesti ja tasaisesti — tyypillisesti 0,3–0,8 %. Puolikiteiset muovit (PP, PA, POM, PBT, PEEK) pakkaavat osan rakenteestaan tiiviisiin kiteitä jäähtyessään, ja tämä järjestäytyminen vie vähemmän tilaa — tyypillisesti 1,0–2,5 % kokonaiskutistumista.

Käytännön seuraukset: puolikiteiset kappaleet tarvitsevat laajempia toleranssiodotuksia, tarkempaa kovetuksen skaalausta ja enemmän huomiota jäähdytykseen, koska kaikki mikä muuttaa kiteytymistä — muotin lämpötila, jäähdytysaika, seinämäpaksuus — muuttaa lopullista mittaa.

Miten lasikuitu muuttaa tilanteen?

Lasikuidut eivät kutistu. Virtauksen suunnassa kuidut suuntautuvat ja vastustavat fyysisesti kutistumista, joten PA66-GF30, joka kutistui täyttämättömänä 1,5 %, kutistuu virtauksen suunnassa vain noin 0,3–0,5 %. Virtausta vastaan poikittain vastus on heikompi ja kutistuminen pysyy suurempana — usein 0,8–1,2 %.

Tämä suuntautunut jakautuminen on anisotrooppista kutistumista, ja se on lasikuitutäytteisten kappaleiden vääntymisen pääsyy: litteät paneelit kuperatuvat, pitkät kotelot taipuvat. Syöttöpisteen sijainti, seinärakenne ja symmetrinen geometria merkitsevät täytteisillä laaduilla enemmän kuin mikään koneasetus. Nordmould tarkistaa kuitusuuntariskin lasikuitutäytteisissä kappaleissa vakiona DFM-kohtana.

Mitä kutistuminen tarkoittaa toleransseille ja suunnittelulle?

Kolme työsääntöä. Ensinnäkin skaala: 2 % kutistumisella 150 mm:n mitta liikkuu 3 mm — suuret kappaleet paljon kutistuvissa muoveissa eivät pysty pitämään tiukkoja toleransseja taloudellisesti. Toiseksi materiaalilukitus: kovetus on skaalattu yhden muovin kutistumiselle; vaihto täyttämättömästä lasikuitutäytteiseen PBT:hen muotin valmistuksen jälkeen kutistaa kappaleet säätömahdollisuuksien ulkopuolelle. Kolmanneksi tasaisuus: eripaksuiset seinäosat kutistuvat eri määrin, joten ensimmäinen DFM-sääntö — tasaiset seinämät — on myös ensimmäinen kutistumissääntö.

Jos kappaleella on aidosti tiukat vaatimukset, valitse vähän kutistuvia amorfisia muoveja tai täytteisiä laatuja, määrittele toleranssit vain toiminnallisille mitoille ja vahvista kovetuksen skaalaukseen käytetty kutistumiskerroin ennen teräksen leikkaamista.

Aiheeseen liittyvät oppaat

Tarvitsetko apua kutistumisen kompensoinnissa? Pyydä tarjous — kutistumisoletus varmistetaan jokaisessa DFM-tarkastuksessa.