Утяжины при Литье под Давлением — Причины и Способы Предотвращения
Инженер по качеству производителя бытовой электроники рассматривает косметический брак. Корпус из матового чёрного АБС — 140 × 85 мм, номинальная стенка 2,2 мм, четыре бобышки M3 на внутренней стороне. Внешняя сторона — поверхность Класса А. Под инспекционным освещением 800 люкс каждая бобышка показывает неглубокое круглое углубление диаметром около 6 мм и глубиной 0,03–0,05 мм.
Техник по литью увеличил давление подпитки с 60 МПа до 95 МПа, продлил время выдержки с 8 до 16 секунд и поднял температуру формы с 45 °C до 62 °C. Утяжины стали мельче — возможно, 0,02 мм — но они всё ещё есть, а время цикла выросло с 32 до 41 секунды.
Первопричиной были не параметры процесса. Ею была толщина стенки бобышки. При 2,8 мм стенка бобышки составляла 1,3× от номинальной стенки — создавая локальное утолщение, остывавшее медленнее окружающего материала.
Что Такое Утяжина (и Чем Она Не Является)
| Признак | Утяжина | Пустота |
|---|---|---|
| Место | На поверхности детали | Внутри детали |
| Причина | Поверхность втянута внутренней усадкой | Материал сжимается, создавая вакуумный пузырёк |
| Видимость | Видна, особенно на глянцевых поверхностях | Не видна с поверхности |
| Типично для | Косметических деталей с бобышками/рёбрами | Толстых сечений (>6 мм) с недостаточной подпиткой |
Утяжина всегда находится над толстым сечением. Если на противоположной стороне нет соответствующего ребра, бобышки или перехода толщины, дефект, вероятно, является линией течения, линией спая или газовым следом.
Четыре Рычага Предотвращения Утяжин
Рычаг 1: Геометрия — Правило 50 %
Толщина ребра или бобышки должна составлять 0,5–0,6× номинальной толщины стенки в точке крепления и никогда не превышать 0,7×.
| Номинальная Стенка (мм) | Макс. Стенка Ребра/Бобышки (мм) при 0,6× |
|---|---|
| 1,5 | 0,9 |
| 2,0 | 1,2 |
| 2,5 | 1,5 |
| 3,0 | 1,8 |
| 3,5 | 2,1 |
Три геометрических средства для бобышек:
- Выборка в основании бобышки. Карман глубиной 0,8–1,0 мм удаляет материал из толстой зоны перехода.
- Рёбра вместо сплошной стенки. Три или четыре ребра по 1,0–1,2 мм (0,5× номинальной стенки).
- Изоляция бобышки от номинальной стенки. Зазор 0,5–0,8 мм между НД бобышки и ближайшей стенкой, соединённый рёбрами.
Рычаг 2: Процесс
- Давление подпитки: Компенсирует объёмную усадку. Предел — время застывания литника.
- Время подпитки: Литник должен застыть при активном давлении подпитки. Исследование герметизации литника определяет оптимальное значение.
- Температура формы: +10–20 °C снижает глубину утяжин на 30–50 % ценой увеличения времени охлаждения.
Рычаг 3: Материал
| Материал | Объёмная Усадка | Склонность к Утяжинам |
|---|---|---|
| ПП (ненаполн.) | 14–18 % | Очень высокая |
| АБС (общего назначения) | 5–7 % | Умеренная |
| ПА6/66 (ненаполн.) | 8–12 % | Высокая |
| ПА6/66 (30 % СВ) | 3–5 % | Низкая |
| ПФС (40 % СВ) | 2–4 % | Очень низкая |
Рычаг 4: Положение Литника
Положение литника определяет, где действует давление подпитки. Анализ течения расплава предсказывает расположение утяжин до обработки стали.
Когда Утяжина Допустима
| Косметический Класс | Допуск Утяжины |
|---|---|
| Класс A | Не видна под 800 люкс |
| Класс B | ≤0,02 мм глубина, ≤8 мм диаметр |
| Класс C | ≤0,05 мм, текстура может маскировать |
| Функциональный | Любая глубина без ущерба механике |
Инженер по качеству устранил первопричину: стенка бобышки уменьшена с 2,8 мм до 1,3 мм (0,6× номинала 2,2 мм), добавлена выборка 1,0 мм в каждом основании, бобышки соединены со стенкой тремя рёбрами по 1,0 мм. Переделанная форма выдала детали без видимых утяжин при контроле 800 люкс. Время цикла вернулось к 32 с.
Утяжины — не проблема литья, случайно видимая на поверхности. Это проблема конструкции, которую процесс литья делает видимой. Сначала исправьте геометрию, потом настраивайте процесс.