Sterkte vergroten in gespruitgieten onderdelen: 3 bewezen ontwerptips

Spruitgieten is een veelzijdig productieproces dat doorgaans het injecteren van gesmolten kunststofhars in duurzame metalen mallens omvat, wat de productie van hoge volumes identieke onderdelen mogelijk maakt. Hoewel spruitgieten ongelooflijk kosteneffectief kan zijn op schaal, gaan kunststofonderdelen doorgaans door ontwerpreviews, 3D-printen, simulaties en testen voordat een eindproduct wordt gespruitgieten. Hier zijn een paar tips om in gedachten te houden tijdens het ontwerpen van kunststof gespruitgieten onderdelen die de sterkte van het eindproduct zullen verbeteren.

Materiaalkeuze: Fundamenteel voor het creëren van sterke onderdelen

Eerst een korte noot over materiaalkeuze. Het mag voor de hand liggen om te zeggen, maar de specifieke materialen waar uw componenten van gemaakt zijn, zullen een significante impact hebben op de duurzaamheid, sterkte en toughness van het eindonderdeel of de assemblage. Eén eenvoudige manier om de sterkte van uw onderdelen en assemblages te verbeteren? Gebruik sterkere thermoplasticum. Hier zijn een paar veelvoorkomende spruitgietmaterialen om te overwegen als u specifiek op zoek bent om de sterkte van uw gespruitgieten onderdelen te verbeteren.

ABS

Acrylonitriel butadieen styreen (ABS) is een impactbestendige engineering thermoplasticum die zowel domestische als industriële toepassingen heeft — alles van afstandsbedieningen en elektronica behuizingen tot compressoren en productievernevelaars kan van deze betaalbare hars gemaakt worden. Echter, ABS is gevoelig voor verwering en spanningsbarsting wanneer blootgesteld aan bepaalde chemicaliën.

Polycarbonaat

Ook bekend als PC, biedt deze kunststof ongelooflijke impactweerstand (zelfs meer dan ABS) en kan transparant gemaakt worden, wat het een veelvoorkomende alternatief voor glas maakt. Consumptiegoederen zoals beschermingsbrillen, gezichtsschermen, binnen- en buitenreclame, en ramen worden van deze hars geproduceerd, die ook af en toe gebruikt wordt om gebouwexterieurs te beschermen. Terwijl bestand tegen impacten, is PC gevoelig voor krassen en duur om mee te werken.

Nylon

Nylons zijn een veelzijdige familie van kunststoffen die goed geschikt zijn voor toepassingen die een lage wrijvingscoëfficiënt vereisen gepaard met goede slijt-, chemische- en thermische weerstand. Terwijl ongevulde nylon een mate van flexibiliteit en stijfheid neigt te hebben, kunnen stabilisatoren en additieven in het materiaal geïntegreerd worden om specifieke eigenschappen van het onderdeel te optimaliseren. Glasvezelverbindingen verbeteren bijvoorbeeld de druksterkte, stijfheid en hitte-afbuigingstemperatuur van het materiaal, terwijl ze het ook bros maken. Nylon is geneigd om vocht uit de omgeving op te nemen en wordt gemakkelijk beschadigd door UV-licht zonder het gebruik van stabilisatoren.

Acetaal

Acetaal wordt gewaardeerd om zijn stijfheid, lage wrijvingscoëfficiënt, en weerstand tegen slijtage, water en chemicaliën. Acetaal wordt veel gebruikt om elektronica, ritsen en tandwielen, auto-onderdelen, onderdelen voor de voedingsindustrie, en veel andere toepassingen te produceren. Acetaal is niet compatibel met additieve productietechnologieën en neigt daarom minder gebruikt te worden voor prototyping dan nylon. Het is ook niet goed geschikt voor cosmetische onderdelen of die die verf of printen vereisen.

Ontwerptips voor het bouwen van sterkere onderdelen

Vermijd dikke secties

Afkoeltijd, doorgaans de langste fase van het spruitgietproces, wordt bepaald door de dikste secties van het onderdeel. Langere afkoeltijd betekent langere cyclus tijd, wat op zijn beurt de productiekosten verhoogt. Dikkere dwarsdoorsnedes verhogen ook het risico dat verschillende secties van het onderdeel met verschillende snelheden afkoelen, wat kan leiden tot defecten zoals vervorming en inzakken.

Spruitgieten als proces is doorgaans stabiel en consistent wanneer gebruikt om onderdelen te produceren met wanddiktes variërend van 0,040" (1,016mm) – 0,140" (3,556mm), maar de ideale nominale wanddikte zal variëren per materiaal. Onderdelen met wanddikte groter dan 0,120" (3mm) zijn doorgaans mallbaar, maar vereisen vaak additionele aandacht om te waarborgen dat de malholte tijdens elke cyclus vult. Rond 0,150" (3,8mm) worden dwarsdoorsnedes gevoelig voor het ontwikkelen van inzakken, wat additionele processen of ondersteuning noodzakelijk maakt om de haalbaarheid van het onderdeel te handhaven.

Versterk wanden of bossen met ribben

Wanden en bossen zijn twee kenmerken die vaak de maximale wanddichterichtlijnen boven overschrijden, deels omdat ze voldoende sterk moeten zijn om goed te functioneren. Ribben voegen sterkte toe aan sleutelgebieden die grotere-dan-nominale wanddikte, uitgebombarde kenmerken, en hoge wanden vereisen — allemaal zonder cyclus tijd te beïnvloeden. In sommige gevallen kan het incorporeren van meer ribben in het onderdelenontwerp het materiaalgebruik verminderen.

Om het risico op inzakken of holtes te minimaliseren naarmate het onderdeel afkoelt, moet de wanddikte van een bos 40-60% van de nominale wanddikte van het component zijn. Bossen moeten vastgezet worden met ribben of afrondingen om vervorming te minimaliseren. Bossen kunnen additionele spanningspunten introduceren, maar ze kunnen eigenlijk spanningspunten in een onderdelenontwerp versterken als ze correct geïntegreerd zijn.

Gebruik afrondingen en radialen om hoeken te versterken

Scherpe hoeken zijn niemands vriend in de productie, vooral voor gespruitgieten onderdelen. De oplossing voor het omzeilen van hoeken? Afrondingsradialen en ronde radialen. De twee zijn vergelijkbaar — afrondingsradialen zijn de afronding van een binnenhoek en ronde radialen de afronding van de externe hoeken van een onderdeel.

Het afronden van binnenhoeken biedt een aantal voordelen, inclusief het verbeteren van de belastbare sterkte van het onderdeel terwijl het helpt spanningsconcentratie te mitigeren. Dit zorgt ook voor een meer uniforme malvulling tijdens productie, wat helpt om hoekmateriaal uit te rekken en de onderdeelkwaliteit te scheuren te voorkomen. Afrondingsradialen kunnen tussen bossen en ribben toegevoegd worden, ze te verbinden met nabijgelegen wanden voor additionele sterkte. Het afronden van een buitenhoek helpt verder om de belastbare sterkte te verhogen, vermindert de kans op breuken, en verwijdert moeilijk-te-vullen hoeken uit het onderdelenontwerp, wat het makkelijker maakt om meer consistente malvullingen te garanderen.

Verbeter de sterkte van uw gespruitgieten onderdelen met een deskundige expert

Duurzaamheid en toughness zijn niet de enige materiaaleigenschappen waar productteams naar op zoek zijn — het vinden van de juiste balans tussen sterkte, functionaliteit, betaalbaarheid, en andere gewenste materiaalkenmerken is vitaal. Anders loopt u het risico om te eindigen met een onderdeel dat te flexibel of te bros is.

Het samenwerken met een ervaren productiepartner als Fast Radius betekent dat u gerust kunt zijn. Ons team werkt hard om elk van onze klanten te helpen hun ontwerpen te optimaliseren en de inzicht te bieden die nodig is om te waarborgen dat elk onderdeel dat we met u produceren de verwachtingen overtreft wat betreft onderdeelsterkte, productieschema, en kosten. Klaar om te beginnen? Neem vandaag nog contact met ons op om meer te horen over onze spruitgietdiensten.