Ein vollständiger Leitfaden zum Entformungswinkel für den Spritzguss

Die Stunde der Wahrheit im Spritzguss tritt ein, wenn sich die beiden Hälften der Stahlform trennen. In diesem Augenblick, Ein komplexes Kräftegefüge bestimmt das Schicksal des neu geformten Teils. Wird es sauber und perfekt auswerfen? Oder wird es ein Kampf, was zu einem beschädigten, Abgelehnte Komponente? Die Antwort auf diese Frage läuft oft auf eine der einfachsten, und doch am kritischsten, Merkmale im Design von Kunststoffteilen: der Entformungswinkel.

Ein Entformungswinkel im Spritzguss ist eine kleine Verjüngung, Gemessen in Grad, angewendet auf die vertikalen Flächen eines Teils. Diese leichte Steigung ist keine kosmetische Wahl; Es ist eine grundlegende Voraussetzung für die Herstellbarkeit. Durch den Kegel kann das Teil sauber aus der Form gelöst werden. Es verhindert Beschädigungen sowohl am Teil als auch am Werkzeug. Es sorgt auch für eine reibungslose, effizient, und kostengünstiger Herstellungsprozess.

Als führendes Unternehmen im Bereich Design for Manufacturability (DFM), GD-Prototyping hat Tausende von Teilekonstruktionen überprüft. Wir wissen, dass der richtige Entwurf der Grundstein für ein erfolgreiches Spritzgussprojekt ist. Dieser Leitfaden bietet eine tiefe, Technische Erklärung, was Entwurf ist, Warum es wichtig ist, und wie man es richtig anwendet.

Die Physik des Auswurfs: Warum der Entwurf nicht optional ist

Um zu verstehen, warum eine einfache Verjüngung so wichtig ist, Man muss die unsichtbaren Kräfte verstehen, die in einer Stahlform im Spiel sind. Wenn sich der geschmolzene Kunststoff verfestigt, Es ruht nicht einfach in der Kavität. Es arbeitet aktiv gegen eine saubere Freigabe. Ein Teil mit perfekt senkrechten Wänden (Null Zugluft) muss während des Schleudervorgangs gegen drei mächtige physikalische Kräfte kämpfen.

Die Kraft der Schrumpfung

Alle Kunststoffe schrumpfen, wenn sie abkühlen und von einem geschmolzenen in einen festen Zustand übergehen. Diese Schrumpfung ist eine volumetrische Kontraktion. Im Inneren der Form, Dies führt dazu, dass das Kunststoffteil fest an der "Kern" die Hälfte der Form (die männliche Hälfte, die die inneren Merkmale des Teils bildet). Die Kraft dieses Griffs kann immens sein. Es ist wie eine leistungsstarke Klemme, die das Teil an Ort und Stelle hält. Ein Entformungswinkel wandelt diese senkrechte Greifkraft in eine abgewinkelte Kraft um. Dadurch kann sich das Teil mit viel weniger Widerstand vom Kern lösen, wenn die Auswerferstifte es drücken.

Die Kraft der Reibung

Während des Auswurfs, Das Teil muss beim Herausschieben an der Oberfläche der Form entlanggleiten. Bei einem Bauteil mit Nullschräge befindet sich die gesamte vertikale Fläche in direktem, ständiger Kontakt mit der Stahlformwand. Dies führt zu einer massiven Menge an Reibung. Das Auswerfersystem muss extreme Kraft aufwenden, um diese Reibung zu überwinden. Diese hohe Kraft kann das Teil beschädigen. Ein Entformungswinkel von nur ein bis zwei Grad bedeutet, dass, sobald sich das Teil zu bewegen beginnt, Seine Oberflächen trennen sich sofort von den Formwänden. Dadurch wird die Kontaktfläche drastisch reduziert, Minimierung der Reibung und ermöglicht ein sanftes Lösen.

Die Kraft des Vakuums

Zwischen dem Teil und der Formoberfläche kann sich ein Vakuum bilden, insbesondere bei tiefen, Unbelüftete Funktionen. Dies geschieht, wenn das Teil abkühlt und schrumpft, Dadurch entsteht eine versiegelte Tasche mit niedrigem Druck, die das Teil effektiv auf die Form saugt. Diese Vakuumkraft kann überraschend stark sein. Es kann verhindern, dass sich das Teil löst. Ein Entformungswinkel ermöglicht es, dass eine kleine Menge Luft zwischen dem Teil und der Form eindringt, sobald der Auswurf beginnt. Dadurch wird das Vakuum sofort unterbrochen und das Teil kann sich frei lösen. Ein Design mit dem richtigen Entwurf befindet sich in einem ständigen Kampf gegen diese drei Kräfte.

Die Folgen eines unzureichenden Luftzuges

Das Ignorieren der Notwendigkeit von Zugluft ist einer der häufigsten und kostspieligsten Fehler bei der Konstruktion von Kunststoffteilen. Eine Konstruktion mit null oder unzureichender Zugluft ist keine herstellbare Konstruktion. Der Versuch, ein solches Teil zu formen, wird zu einer Vielzahl von Problemen führen, Von kleinen kosmetischen Fehlern bis hin zu katastrophalen Produktionsausfällen.

Was passiert, wenn ein Teil keine Schräge hat??

1. Schleppspuren und Abrieb Dies ist die häufigste und unmittelbarste Folge von unzureichendem Luftzug. Wenn das Teil aus der Form gedrückt wird, Seine senkrechten Wände kratzen heftig an der starren Stahloberfläche. Dieser Schabevorgang lässt lange, unschöne Linien oder Abriebspuren auf der Oberfläche des Teils. Diese "Markierungen ziehen" sind ein klarer kosmetischer Defekt. Für jedes Produkt, bei dem das Aussehen wichtig ist, Dies führt zu einer hohen Ausschussquote.

2. Teilebeschädigung oder -bruch Die hohen Kräfte, die erforderlich sind, um ein Teil ohne Zugluft auszuwerfen, können physische Schäden verursachen. Zerbrechliche Merkmale wie groß, dünne Rippen, Nicht unterstützte Bosse, oder zarte Druckknöpfe sind besonders anfällig. Diese Merkmale können sich leicht verbiegen, brechen, oder scheren während des stressigen Auswurfvorgangs vollständig ab. Die Folge sind ein funktionsgestörtes Teil und Materialverschwendung.

3. Auswerferstiftmarkierungen und Spannungsaufhellung Um die Kräfte der Reibung und des Schrumpfens zu überwinden, Die Auswerferstifte müssen mit extremem Druck drücken. Diese örtlich begrenzte Kraft kann tiefe, bleibende Vertiefungen oder Markierungen auf der Oberfläche des Teils. In einigen Fällen, Die Stifte können so stark drücken, dass sich der Kunststoff verformt und durch Belastung weiß wird. Im schlimmsten Fall, Die Stifte können tatsächlich eine dünne Wand durchstechen, Vollständiges Zerstören des Teils.

4. Festsitzende Teile und Formschäden Dies ist das schwerwiegendste Ergebnis. Das Teil klemmt so fest in der Form, dass das Auswerfersystem es nicht entfernen kann. Damit kommt die Produktion komplett zum Erliegen. Ein festsitzendes Teil kann erfordern, dass ein Techniker es manuell und gewaltsam aus dem Werkzeug hebelt. Dieser Prozess ist zeitaufwändig. Es birgt auch ein hohes Risiko, die teuren, präzisionsgefertigte Oberfläche des Formwerkzeugs selbst. Die Reparatur eines Kratzers oder einer Furche in der Form kann extrem teuer sein.

So wenden Sie den Entformungswinkel richtig an

Das Anwenden von Entwürfen ist in jeder modernen CAD-Software ein unkomplizierter Prozess. Jedoch, Dies muss mit einem klaren Verständnis der Ausrichtung des Teils in der Form erfolgen. Der Schlüssel zur korrekten Anwendung ist die Trennebene.

Ein praktischer Leitfaden zur Anwendung von Draft

1. Identifizieren der Trennebene Die Trennebene ist die Linie auf dem Teil, an der sich die beiden Hälften der Form befinden (Der Kern und der Hohlraum) treffen. Das "Zugrichtung" oder die Richtung der Formöffnung immer senkrecht zu dieser Trennebene verläuft. Alle Entformungswinkel müssen relativ zu dieser Zugrichtung angewendet werden. Das Teil muss so konstruiert sein, dass es sich von der Trennebene weg verjüngt. Dadurch kann sich die Form öffnen und das Teil sauber gelöst werden.

2. Das "Kern" und "Hohlraum" Seiten Ein Formteil hat zwei Seiten relativ zur Form. Das "Hohlraum" Seite ist die äußere, oft kosmetische Oberfläche, gebildet durch die weibliche Hälfte der Form. Das "Kern" Seite ist die Innenseite, oft nicht-kosmetische Oberfläche, gebildet von der männlichen Hälfte der Form. Wenn der Kunststoff schrumpft, Er zieht sich von der Kavitätenseite weg, greift aber auf der Kernseite. Aus diesem Grund, Features auf der Kernseite (wie das Innere einer Schachtel) Erfordert in der Regel mehr Durchzug als Merkmale auf der Kavitätenseite.

3. Anwenden der Schräge auf Rippen und Naben Rippen und Naben sind gängige Merkmale, die senkrecht zu den Hauptwänden eines Teils stehen. Sie müssen auch mit einer Schräge auf ihren vertikalen Flächen versehen sein. Hoch, Dünne Rippen ohne Zugluft brechen beim Auswerfen fast garantiert. In der Regel, Jede Seite einer Rippe sollte mindestens 0.5 An 1 Grad des Tiefgangs.

4. Umgang mit Absperrungen Eine Absperrung ist ein Bereich, in dem sich die Kern- und Kavitätenhälften der Form berühren, um ein Loch oder einen Schlitz im Teil zu erzeugen. Wenn diese Treffflächen perfekt parallel zur Zugrichtung verlaufen (Null Zugluft), Die scharfen Kanten des Stahls nutzen sich mit der Zeit schnell ab. Dies führt zu Blitz. Wenden Sie mindestens 3 An 5 Der Grad der Entformung zu den Absperrflächen sorgt für eine robuste Abdichtung und erhöht die Lebensdauer des Werkzeugs erheblich.

Das entscheidende Bindeglied: Oberflächenstruktur und Entformungswinkel

Die erforderliche Tiefgangsmenge ist nicht, Universalnummer. Sie hängt stark von der endgültigen Oberflächenbeschaffenheit des Teils ab. Ein glattes, Polierte Oberfläche erfordert weniger Zugluft als eine raue Oberfläche, Strukturierte Oberfläche. Dies ist eine wichtige Überlegung, die von unerfahrenen Designern oft übersehen wird.

Wie wirkt sich die Oberflächengüte auf die erforderliche Formschräge aus??

Eine strukturierte Oberfläche auf einer Form wird durch Verfahren wie Perlstrahlen oder chemisches Ätzen erzeugt. Auf mikroskopischer Ebene, Diese Texturen erzeugen eine komplexe Landschaft aus winzigen Hinterschneidungen. In diese Hinterschneidungen fließt der Kunststoff beim Formen ein. Dies führt dazu, dass das Teil die Formoberfläche viel fester greift als ein glattes, polierte Oberfläche würde. Um das Teil sauber zu lösen, ohne diese empfindliche Textur zu kratzen oder zu beschädigen, Es ist ein deutlich größerer Entformungswinkel erforderlich.

Die allgemeine Regel ist einfach: Je rauer die Textur, Je mehr Tiefgang Sie benötigen. Die Befolgung einer Reihe etablierter Richtlinien ist die beste Methode.

• Eine hochglanzpolierte Oberfläche (wie SPI-A1 für optische Teile) kann manchmal mit nur wenigen Minuten ausgeworfen werden 0.5 Tiefgangsgrade.
• Eine maschinell bearbeitete Standardoberfläche (SPI-C1) erfordert ein sicheres Minimum von 1 An 2 Tiefgangsgrade.
• Eine Oberfläche mit leichtem Perlstrahl-Finish (SPI-D1) oder eine sehr leichte Textur erfordert ein Minimum an 3 Tiefgangsgrade.
• Ein Teil mit einer starken oder komplexen Kornstruktur (wie z. B. eine Leder- oder Holzmaserung) kann erforderlich sein 5 Tiefgangsgrade oder sogar mehr, um eine saubere Freigabe zu gewährleisten.

Leittabelle für den Entformungswinkel

Diese Tabelle bietet eine Kurzübersicht über die empfohlenen Mindestentformungswinkel für verschiedene Bedingungen. Die Anwendung dieser allgemeinen Regeln während der Konstruktionsphase wird die Herstellbarkeit Ihres Teils erheblich verbessern.

Feature-Typ / Zustand	Empfohlener Mindesttiefgang	Grund / Beste Praxis
Die meisten Teilemerkmale (Glatter Abgang)	1.5 - 2 Grad pro Seite	Ein Tresor, Universelle Baseline für die meisten nicht texturierten Teile. Sorgt für eine einfache Entriegelung.
Tiefgreifende Funktionen (>25Mm / 1 Zoll tief)	2 - 3 Grad pro Seite	Tiefere Merkmale erzeugen mehr Reibung und Vakuumkraft, Zusätzlicher Tiefgang erforderlich.
Leichte Textur (Z.B., Perlmutt strahlen)	3 Grad pro Seite	Zusätzlicher Luftzug ist erforderlich, um den Griff der mikroskopisch kleinen Hinterschneidungen in der Textur zu überwinden.
Schwere Textur (Z.B., Leder-Narbung)	5+ Grad pro Seite	Ein erheblicher Luftzug ist erforderlich, um zu verhindern, dass das Teil beim Auswerfen abscert und die empfindliche Textur beschädigt.
Abschaltungen (Metall-auf-Metall-Dichtung)	3 - 5 Grad	Verhindert, dass sich die scharfen Kanten des Werkzeugstahls mit der Zeit abnutzen, was zu Flash führen würde.

Verwandte Konstruktionsprinzipien für die Herstellbarkeit

Der Entformungswinkel existiert nicht im Vakuum. Es ist Teil eines ganzheitlichen Ansatzes für Design for Manufacturability (DFM). Es arbeitet mit anderen wichtigen Konstruktionsprinzipien zusammen, um ein erfolgreiches Teil zu erstellen.

Gleichmäßige Wandstärke

Dies ist eine weitere grundlegende Regel des Spritzgießens. Die Aufrechterhaltung einer konstanten Wandstärke verhindert Verformungen. Ein verzogenes Teil kann extrem schwer auszuwerfen sein, auch wenn es einen ordentlichen Tiefgang hat, weil der Verzug dazu führt, dass es sich in der Form verklebt. Die Grundsätze einer einheitlichen Wandstärke für ABS oder andere Materialien sind daher direkt mit der Wirksamkeit des Entformungswinkels verbunden.

Großzügige Radien

Die Verwendung großzügiger Radien an allen Innen- und Außenecken ist eine weitere wichtige Best Practice. Scharfe Ecken erzeugen Spannungskonzentrationen im Bauteil. Sie erschweren es auch, dass der geschmolzene Kunststoff reibungslos in den Formhohlraum fließt. Abgerundete Ecken, Arbeiten in Verbindung mit einem richtigen Entformungswinkel, Verbessern Sie sowohl die Festigkeit des Teils als auch seine Fähigkeit, sich sauber aus der Form zu lösen.

Vermeidung von kosmetischen Fehlern

Der richtige Luftzug ist ein wichtiges Instrument zur Vermeidung kosmetischer Defekte. Durch die Reduzierung der für den Auswurf erforderlichen Kräfte, Es minimiert das Risiko von Schleifspuren, schlurfend, und Spannungsmarkierungen von Auswerferstiften. Ein gut gestaltetes Teil mit ausreichendem Formschräge hat mit größerer Wahrscheinlichkeit eine perfekte, makellose kosmetische Oberfläche. Die gleichen Belastungen, die zu Verformungen führen, können auch zu anderen Fehlern beitragen. Mehr dazu erfahren Sie in unserem Leitfaden zu Korrekturen von Einfallstellen.

Schlussfolgerung

Der Entformungswinkel ist eine grundlegende und nicht verhandelbare Voraussetzung für ein gut gestaltetes Spritzgussteil. Es handelt sich um eine einfache Funktion, die die komplexen physikalischen Herausforderungen des plastischen Schrumpfens löst, Reibung, und Vakuumdruck. Durch Anwenden einer kleinen Verjüngung auf alle vertikalen Flächen, Ein Konstrukteur sorgt dafür, dass das Teil effizient hergestellt werden kann, zuverlässig, und mit einer hochwertigen Oberflächenveredelung. Das Ignorieren von Zugluft führt zu beschädigten Teilen, Kaputte Werkzeuge, und kostspielige Produktionsverzögerungen.

Das Verstehen und korrekte Umsetzen von Entwürfen ist ein Kennzeichen eines erfahrenen Teilekonstrukteurs. Bei GD-Prototyping, Unser Team von Ingenieuren bietet fachkundiges DFM-Feedback zu jedem Projekt. Wir helfen unseren Kunden, ihre Entwürfe zu optimieren, um sicherzustellen, dass jedes Teil perfekt entworfen und für eine einwandfreie Fertigung bereit ist.