A műanyag forma tervezésekor a forma szerkezetének meghatározása után elvégezhető az egyes formarészek részletes tervezése, azaz az egyes sablonok és alkatrészek mérete, az üreg és a mag mérete stb. eltökélt. Ez magában foglalja a kulcsfontosságú tervezési paramétereket, például az anyagzsugorodást. Ezért az üreg egyes részeinek mérete csak a kialakított műanyag zsugorodási sebességének ismeretében határozható meg. Még akkor is, ha a kiválasztott formaszerkezet megfelelő, de a használt paraméterek nem megfelelőek, nem lehet minősített műanyag alkatrészeket előállítani.
A hőre lágyuló műanyagok jellemzője, hogy hevítés után kitágulnak, lehűlés után zsugorodnak, és természetesen a térfogat is zsugorodik a nyomás alatt. A fröccsöntési eljárás során az olvadt műanyagot először az öntőforma üregébe fecskendezik, majd a töltés után az olvadt anyag lehűl és megszilárdul, a műanyag alkatrészt a formából kiemelve pedig összezsugorodik, amit fröccszsugorodásnak nevezünk. Abban az időszakban, amikor a műanyag részt kivesszük a formából és stabilizáljuk, kismértékű méretváltozások is előfordulhatnak. A változás egyik fajtája a zsugorodás folytatása, és ezt a zsugorodást utózsugorodásnak nevezzük.
Egy másik variáció, hogy egyes higroszkópos műanyagok megduzzadnak a nedvességfelvétel miatt. Például, ha a nylon 610 víztartalma 3 százalék, a méretnövekedés 2 százalék; ha az üvegszállal erősített nylon 66 víztartalma 40 százalék, a méretnövekedés 0,3 százalék. De a kialakuló zsugorodás játszik főszerepet.
Jelenleg a különféle műanyagok zsugorodási sebességének meghatározására szolgáló módszer (alakítási zsugorodás plusz utózsugorodás) általában a német nemzeti szabvány DIN16901 előírásait ajánlja. Ez azt jelenti, hogy a 23° ± 0,1°-os formaüreg mérete és a 23°-on mért megfelelő műanyag részméret és 24 órás formázás után 50±5 százalékos relatív páratartalom közötti különbséget számítjuk ki.
Az S zsugorodási sebességet a következő képlet fejezi ki: S={(D-M)/D}×100 százalék (1)
Közülük: S- zsugorodási arány; D- formaméret; M- műanyag alkatrész mérete.
Ha a formaüreget az ismert műanyag alkatrészméret és az anyag zsugorodási sebessége alapján számítjuk ki, akkor ez D=M/(1-S). A formatervezés számításának egyszerűsítése érdekében általában a következő képletet használják a forma méretének meghatározásához:
D=M plusz MS(2)
Ha pontosabb számításra van szükség, a következő képletet kell alkalmazni: D=M plusz MS plusz MS2(3)
A zsugorodási sebesség meghatározásakor azonban, mivel a tényleges zsugorodási sebességet számos tényező befolyásolja, csak közelítő értékek használhatók, így az üregméret (2) képlettel történő kiszámítása alapvetően megfelel a követelményeknek. A forma gyártása során az üreget az alsó eltérés szerint, a magot pedig a felső eltérés szerint dolgozzák fel, hogy szükség esetén megfelelően lehessen vágni.
A zsugorodási sebesség pontos meghatározásának fő oka, hogy a különböző műanyagok zsugorodási sebessége nem fix érték, hanem tartomány. Mivel a különböző gyárakban előállított ugyanazon anyag zsugorodási sebessége eltérő, még ugyanazon anyag zsugorodási sebessége is eltérő egy gyárban, különböző tételekkel.
Ezért minden gyár csak a gyár által gyártott műanyagok zsugorodási tartományát tudja biztosítani a felhasználóknak. Másodszor, az alakítási folyamat során a tényleges zsugorodási sebességet olyan tényezők is befolyásolják, mint a műanyag rész alakja, a forma szerkezete és az alakítási körülmények. E tényezők hatását az alábbiakban mutatjuk be.
Műanyag forma
A kialakított rész falvastagságánál általában a vastag fal hosszabb hűtési ideje miatt a zsugorodási sebesség is nagyobb. Általános műanyag alkatrészek esetében, amikor az olvadt anyag áramlási irányában lévő L méret és az olvadt anyag áramlási irányára merőleges W méret közötti különbség nagy, a zsugorodási sebesség különbsége is nagy. Az olvadék áramlási távolsága szempontjából a kaputól távolabbi részen nagy a nyomásveszteség, így ezen a helyen a zsugorodás is nagyobb, mint a kapu közelében. Az olyan formák, mint a bordák, lyukak, kiemelkedések és gravírozások, zsugorodásnak ellenállnak, így ezek a területek kevésbé zsugorodnak.
Forma szerkezet
A kapuforma a zsugorodásra is hatással van. Kisméretű kapu használatakor a műanyag rész zsugorodása megnő, mivel a kapu a tartónyomás vége előtt megszilárdul. A fröccsöntő szerszámban lévő hűtőkör szerkezete szintén kulcsfontosságú pont az öntőforma kialakításában. Ha a hűtőkört nem megfelelően alakítják ki, akkor a műanyag részek egyenetlen hőmérséklete miatt zsugorodási különbség lép fel, és ennek eredményeként a műanyag alkatrész mérete túllépi a tűréshatárt vagy deformálódik. A vékonyfalú részeken a formahőmérséklet-eloszlás hatása a zsugorodásra nyilvánvalóbb.
Formaméretek és gyártási tűrések
Az alapméretek D=M(1 plusz S) képlettel történő kiszámításán túl a formaüreg és a mag megmunkálási méretei megmunkálási tűrésproblémával is járnak. Megállapodás szerint a forma feldolgozási tűrése a műanyag rész tűrésének 1/3-a. Mivel azonban a műanyagok zsugorodási tartománya és stabilitása eltérő, először is racionálisan meg kell határozni a különböző műanyagok által alkotott műanyag alkatrészek mérettűrését. Ez azt jelenti, hogy a műanyag fröccsöntött alkatrészek mérettűrésének nagyobbnak kell lennie, ha a zsugorodási tartomány nagy, vagy a zsugorodási stabilitás rossz. Ellenkező esetben nagyszámú, tűréshatáron kívüli méretű hulladéktermék keletkezhet.
Emiatt a különböző országok speciálisan nemzeti szabványokat vagy ipari szabványokat dolgoztak ki a műanyag alkatrészek mérettűrésére. Kína miniszteri szintű szakmai standardokat is megfogalmazott. A legtöbbjük azonban nem rendelkezik a formaüreg megfelelő mérettűrésével. A német nemzeti szabványban a műanyag alkatrészek mérettűrésére vonatkozó DIN16901 szabvány és a formaüreg mérettűrésére vonatkozó DIN16749 szabvány speciálisan van megfogalmazva. Ennek a szabványnak nagy befolyása van a világban, így referenciaként használható a műanyag szerszámipar számára.
A műanyag alkatrészek mérettűrése és megengedett eltérése
A különböző zsugorodási jellemzőkkel rendelkező anyagokból kialakított műanyag alkatrészek mérettűrésének ésszerű meghatározása érdekében a szabvány bevezeti az alakítási zsugorodási különbség △VS fogalmát. a
△VS＝VSR_VST(4)
A képletben: VS-képző zsugorodás különbség VSR-képző zsugorodás az olvadékfolyás irányában VST-képző zsugorodás az olvadékfolyásra merőleges irányban.
A műanyag △ VS érték szerint a különböző műanyagok zsugorodási jellemzőit 4 csoportba osztják. A legkisebb △ VS értékkel rendelkező csoport a nagy pontosságú csoport, és analógia szerint a legnagyobb △ VS értékkel rendelkező csoport a kis pontosságú csoport. Az alapméretnek, precíziós technológiának megfelelően pedig 110, 120, 130, 140, 150 és 160 tűréscsoportot állítanak össze. Azt is előírják, hogy a legstabilabb zsugorodási tulajdonságokkal rendelkező műanyag alkatrészek mérettűrése 110, 120 és 130 csoportból választható.
A 120, 130 és 140 mérettűrések mérsékelt és stabil zsugorodási tulajdonságokkal rendelkező műanyag fröccsöntött részek mérettűrésére szolgálnak. Ha 110 mérettűrés-készletet használnak az ilyen típusú műanyagok műanyag alkatrészeinek kialakításához, nagyszámú tűréshatáron kívüli műanyag alkatrész állítható elő. 130, 140 és 150 csoportot választanak ki a rossz zsugorodási tulajdonságokkal rendelkező műanyag alkatrészek mérettűrésére.
A legrosszabb zsugorodási tulajdonságokkal rendelkező műanyag fröccsöntött részek mérettűrése 140, 150 és 160 csoportból van kiválasztva. Ennek a tűréstáblázatnak a használatakor ügyeljen a következő pontokra is. A táblázatban szereplő általános tűrések azokra a mérettűrésekre vonatkoznak, ahol nincs megadva tűrés.
Az eltérést közvetlenül jelző tűrés a műanyag rész tűrésének jelölésére használt tűrészóna. A felső és alsó eltérést a tervező határozhatja meg. Például, ha a tűrés zóna {{0}},8 mm, a következő felső és alsó eltérések választhatók. 0.0;-0,8;±0,4;-0,2;-0,5 stb. A tűrésértékeknek két halmaza létezik: A és B minden toleranciacsoportban. Ezek között az A a formarészek kombinációjával kialakuló méret, ami növeli a formarészek nem illesztéséből adódó hibát.
Ez a növekedés 0,2 mm. Ahol B a formarészek által közvetlenül meghatározott méret. A precíziós technológia a toleranciaértékek halmaza, amelyet kifejezetten a nagy pontosságú műanyag alkatrészekhez határoztak meg. A műanyag alkatrészek tűrésének alkalmazása előtt először meg kell tudni, hogy mely tűréscsoportok vonatkoznak a felhasznált műanyagokra.
