Liejimo susitraukimas ir išlinkis – inžinerinis vadovas 2026

Įvadas: susitraukimas ir išlinkis liejime įpurškimu

Susitraukimas ir išlinkis lemia, ar detalė atitiks toleranciją, ar taps broku. Tolygų susitraukimą galima kompensuoti koreguojant ertmę, o išlinkis atsiranda dėl netolygaus susitraukimo skirtingose zonose arba kryptimis.

Plastiko susitraukimo mechanizmas

Susitraukimas yra lydalo tūrio mažėjimo auštant pasekmė. Pusiau kristalinėse medžiagose prisideda ir kristalizacijos tankėjimas, todėl PP, PA ar POM dažnai yra jautresni nei ABS ar PC.

Susitraukimo tipai

Terminis susitraukimas būdingas visiems termoplastams. Kristalizacinis susitraukimas svarbus pusiau kristalinėms medžiagoms, o diferencinis susitraukimas apibūdina skirtumus tarp zonų ir krypčių, iš kurių kyla išlinkis.

Tipinių susitraukimo verčių lentelė

Lentelės vertės yra pradinis orientyras projektavimui ir formos korekcijoms. Tikrasis rezultatas priklauso nuo formos temperatūros, laikymo slėgio, sienelės storio ir matavimo laiko.

Material	Typical range	Note
ABS	0.4-0.7%	amorphous / stable
PC	0.5-0.7%	good dimensional repeatability
PP	1.5-2.5%	semi-crystalline / high sensitivity
PA66	1.0-2.0%	affected by conditioning
POM	1.8-2.2%	needs solid mold compensation

Proceso parametrų įtaka

Didesnė formos temperatūra ir per mažas laikymo slėgis dažniausiai didina susitraukimą. Stabilus slėgio profilis ir tolygus aušinimas padeda suvienodinti detalės tankį.

Išlinkis: mechanizmas ir priežastys

Išlinkis atsiranda tada, kai skirtingos detalės dalys susitraukia nevienodai. Po išėmimo iš formos vidinės įtampos atsipalaiduoja, todėl detalė išsilenkia, persisuka ar susibanguoja.

Išlinkio veiksniai

Dažniausi veiksniai yra nevienodas sienelės storis, asimetriški vartai, prasta ventiliacija, nebalansuotas aušinimas, ankstyvas išstūmimas ir pluošto orientacija.

Formos projektavimas susitraukimo kontrolei

Kontrolė prasideda nuo formos: subalansuoti tekėjimo keliai, reali susitraukimo kompensacija ir simetriška temperatūros schema. Kritinėse vietose vartai turi užtikrinti veiksmingą laikymo slėgio perdavimą.

Aušinimo sistema prieš išlinkį

Aušinimo sistema dažnai yra stipriausias įrankis prieš išlinkį. Pakankamas srautas, tinkama kanalų vieta ir maža temperatūrų skirtumų zona mažina vietinius perkaitimus.

Laikymo slėgis ir vartų užsidarymas

Laikymo slėgis veikia tik tol, kol vartai dar neužsidarę. Jei vartai užšąla per anksti arba slėgis per mažas, mažėja detalės masė ir auga tiek susitraukimo, tiek išlinkio rizika.

Susitraukimo skaičiavimas

Naudingas pradinis ryšys yra: Ertmės matmuo = nominalus matmuo × (1 + susitraukimas). Jei tikslinis matmuo 100 mm, o susitraukimas 1,5 %, ertmė turi būti 101,5 mm.

Tool size = Nominal size × (1 + shrinkage)

Matavimo metodai ir kokybės kontrolė

Matavimus reikia atlikti po kontroliuojamos kondicionavimo fazės, nes daugelis medžiagų ir toliau traukiasi po išstūmimo. Svarbūs fiksuoti matavimo taškai, vienoda jėga ir atsekami įrašai.

Gedimų šalinimo lentelė

Jei detalės per mažos, problema dažniausiai slypi laikymo slėgyje arba ertmės kompensacijoje. Jei detalės deformuojasi, priežasties reikia ieškoti aušinime, storio skirtumuose ar vartų padėtyje.

Požymis	Tikėtina priežastis	Rekomenduojamas veiksmas
Detalė per maža	mažas laikymo slėgis arba nepakankama kompensacija	didinti laikymą ir tikrinti priedą
Vietinis išlinkis	nevienodas aušinimas	subalansuoti kanalus ir temperatūrą
Persisukimas po išstūmimo	asimetrinė geometrija ar vartai	peržiūrėti vartų vietą ir sieneles

CAE simuliacija prognozei

CAE simuliacija sujungia užpildymą, suslėgimą, aušinimą ir išlinkio prognozę. Ji nepakeičia tikro bandymo, bet žymiai sumažina korekcijų skaičių.

Programinė įranga	Gamintojas	Pagrindiniai privalumai	Tipinis taikymas
Autodesk Moldflow	Autodesk, JAV	Didelė medžiagų duomenų bazė (>10 000), integracija su SolidWorks/NX, tikslus warpage prognozavimas	Serijinė gamyba, prototipavimas, angų ir liejiminės sistemos optimizavimas
Sigmasoft	Sigma Engineering, Vokietija	Pilna 3D daugiafazė šiluminė simuliacija, atsižvelgiama į formos šiluminę istoriją, didelis tikslumas	Techninės detalės, elektronikos korpusai, didelio tikslumo automobiliniai komponentai
Moldex3D	CoreTech System, Tailandas	Greiti skaičiavimai, geras susitraukimo modeliavimas dalinai kristaliniams polimerams	Azijos gamintojai, elektrinės liejimo mašinos, lengvos PP/PA detalės

Tederic įranga matmenų stabilumui

Tederic įranga palaiko matmenų stabilumą dėl pakartojamo perjungimo, stabilių slėgio profilių ir tikslios temperatūros kontrolės. Tai ypač svarbu gaminant su griežtomis tolerancijomis.

Dažnai užduodami klausimai (FAQ)

Koks yra tipinis PP, ABS ir PC susitraukimas?

Susitraukimas priklauso nuo polimero rūšies ir perdirbimo sąlygų: PP (polipropilenas) susitraukia 1,5–2,2 % (ISO 294-4:2018 standartas) – tai vienas aukščiausių rodiklių tarp standartinių termoplastų. ABS dėl amorfinės struktūros turi mažą susitraukimą – 0,4–0,8 %. PC (polikarbonatas) susitraukia 0,5–0,8 %. Visada tikrinkite duomenis medžiagos techniniame duomenų lape (TDS), nes susitraukimas stipriai priklauso nuo sienelės storio, formos temperatūros ir laikymo slėgio.

Kodėl liejimo detalė išsilinksta?

Išlinkis (warpage) yra diferencialinio susitraukimo rezultatas – skirtingos detalės zonos susitraukia skirtingai, sukeldamos vidinius įtempius. Pagrindinės priežastys: (1) Nevienodas aušinimas – temperatūros skirtumas >10°C tarp nejudančios ir judančios formos pusių; (2) Nevienodas sienelės storis – plonos zonos sukietėja greičiau nei storos; (3) Per trumpas laikymo laikas – nepakankama tūrinės susitraukimo kompensacija; (4) Medžiagos anizotropija – ypač PP ir stiklo pluoštu armuotų polimerų. Tederic NE1 mašinos su ±1 MPa slėgio palaikymo tikslumu sumažina proceso kintamumą.

Kaip išmatuoti polimero susitraukimą pagal ISO 294?

Matavimas atliekamas pagal ISO 294-4:2018 ant standartinių plokščių (60×60×2 mm arba 150×150×3 mm) griežtai apibrėžtomis sąlygomis: formos temperatūra pagal TDS, injekcijos slėgis 100 MPa, laikymo laikas pagal 95% masės metodą. Matavimas po 24 val. kondicionavimo 23°C/50% RH. Lygiagretus ir statmenas susitraukimas (srauto krypties atžvilgiu) matuojamas atskirai – armuotiems materialsm skirtumas paprastai yra 0,5–1,5 %. Gamybinei patikrai naudojamos KIM arba GOM ATOS 3D skeneriai.

Koks yra PP laikymo slėgis ir kaip jį apskaičiuoti?

PP laikymo slėgis paprastai yra 40–70 % injekcijos slėgio, tai yra apytiksliai 50–100 MPa ertmėje. Pradinis taškas: laikymo slėgis = 0,5–0,7 × injekcijos slėgis. Laikymo laikas nustatomas gate-freeze analize: bandomosios injekcijos su palaipsniui ilginamu laikymo laiku (0,5 s žingsniais), kol detalės masė pasiekia plato. Tederic NE mašinos su servovožtuvais leidžia daugiapakopį slėgio profilį, kuris yra esminis plonasienių detalių susitraukimo kontrolei.

Kada verta taikyti CAE simuliaciją susitraukimui ir išlinkiui?

CAE simuliacija (Moldflow, Sigmasoft, Moldex3D) yra ekonomiškai naudinga, kai: (1) Detalė turi sudėtingą geometriją arba nevienodą sienelės storį (santykis >2:1); (2) Matmenų reikalavimai yra griežti (tolerancijos <0,2 mm); (3) Medžiaga yra jautri deformacijai (PA/GF, POM, armuotas PP); (4) Forma yra brangi (>50 000 EUR) ir modifikacijos būtų brangios. Simuliacijos išlaidos (paprastai 2 000–10 000 EUR) visada mažesnės nei vienos formos modifikacijos kaina (>10 000 EUR).

Santrauka

Susitraukimo išvengti neįmanoma, tačiau išlinkį galima valdyti. Kai medžiaga, forma, aušinimas ir slėgis vertinami kartu, stabilus matmenų rezultatas pasiekiamas žymiai greičiau.