Усадка пластика для вакуумной формовки

Что такое усадка и почему она происходит?

Усадка - это уменьшение линейных размеров детали после ее охлаждения от температуры формования до комнатной температуры.

Физическая причина: при нагреве молекулы полимера начинают двигаться более свободно, материал расширяется. Когда мы растягиваем лист и формируем деталь, молекулы "замораживаются" в растянутом положении. При охлаждении связи между молекулами укрепляются, материал стремится вернуться в более стабильное, ненапряженное состояние, что и приводит к сокращению размеров.

Какие факторы влияют на величину усадки?

На итоговую усадку влияет комбинация факторов:

 Материал пластика (самый важный фактор):

ABS (АБС). Средняя усадка 0.4-0.8%. Один из самых популярных материалов, хорошо предсказуем.

PMMA (Акрил, оргстекло). Высокая усадка 0.3-0.8%. Может трескаться из-за внутренних напряжений.

PC (Поликарбонат). Низкая усадка 0.5-0.7%, но требует высоких температур и склонен к поглощению влаги, что усложняет процесс.

PET (ПЭТ, ПЭТГ). Низкая-средняя усадка 0.2-0.5%. Очень популярен благодаря простоте обработки.

HIPS (Ударопрочный полистирол). Средняя усадка 0.4-0.6%. Часто используется для прототипирования и упаковки.

PVC (ПВХ). Низкая усадка 0.1-0.5%.

 Температура формования. Чем выше температура нагрева, тем больше усадка, так как материал сильнее расширяется перед формованием.

 Ориентация молекул (направление растяжения). В направлении, в котором лист растянулся сильнее (например, по глубине ящика), усадка будет больше. В направлениях, где растяжение минимально, усадка будет меньше.

 Скорость и равномерность охлаждения. Быстрое и неравномерное охлаждение может привести к деформации (короблению) и неравномерной усадке.

Медленное, контролируемое охлаждение помогает снизить внутренние напряжения и делает усадку более предсказуемой.

 Толщина материала и глубина вытяжки. Участки с сильной вытяжкой (где материал стал тоньше) могут усаживаться иначе, чем участки с исходной толщиной.

Как компенсировать усадку на практике?

Главный инструмент борьбы с усадкой — это корректировка размеров оснастки (матрицы).

Формула для расчета:

Размер оснастки = (Размер готовой детали * 100%) / (100% - % усадки)

Пример:

Мы хотим получить коробку шириной 200 мм из ABS с усадкой 0.7%.

Размер оснастки = 200 / (1 - 0.007) = 200 / 0.993 ≈ 201.41 мм

Таким образом, оснастку нужно сделать на 1.41 мм шире, чтобы после усадки мы получили нужные 200 мм.

Коэффициент усадки абс пластика, который мы закупаем у производителей равен 0.7%.

Резюме

Усадка при вакуумной формовке — это не дефект, а физическое свойство материала, которое можно и нужно прогнозировать.