Wanddikte

Maatvoering

De aanbevolen algemene wanddikte van spuitgegoten onderdelen is afhankelijk van de afmetingen van de geometrie, het gekozen materiaal en de gewenste prestatie van de geometrie. Prestatie wordt hier gebruikt als overkoepelende term voor de gewenste eigenschappen op de volgende gebieden:

• Mechanica – Sterkte en stijfheid.
• Impact – Vermogen om mechanische energie te absorberen.
• Isolatie – Thermisch en/of elektrisch.
• Brandbaarheid – Gemak waarmee een materiaal vlam vat.

Typisch ligt de wanddikte in het bereik van 0,5 mm tot 4 mm. In specifieke gevallen komen ook kleinere of grotere wanddiktes voor. Een basisontwerpregel is om wanddiktes zo dun en zo uniform mogelijk te houden. Waar variaties in wanddikte onvermijdelijk zijn vanwege het ontwerp, dient de overgang geleidelijk te zijn, zoals weergegeven in Figuur 1.

In het algemeen is het relatief eenvoudig om metaal te verwijderen uit een bestaande metalen matrijsholte. Metaal toevoegen daarentegen kan lastig (kostbaar) of zelfs onmogelijk zijn (waarbij de matrijs opnieuw moet worden gemaakt - kostbaar). Vanuit het perspectief van de wanddikte van het onderdeel kun je het dikker maken, maar niet dunner. In geval van twijfel, begin dus liever dunner dan dikker; dit principe wordt aangeduid als "steel safe" of "metal safe" ontwerpen.

Invloed van wanddikte

Het is belangrijk om de nominale wanddikte zorgvuldig te kiezen. Naast de structurele prestaties heeft de wanddikte namelijk invloed op het volgende:

• Matrijsvulling – Indien de wanddikte niet aansluit op het stromingsgedrag van het thermoplastische materiaal, kan volledige matrijsvulling lastig zijn.
• Onderdeelsgewicht – Uiteraard geldt: hoe groter de wanddikte, hoe zwaarder het onderdeel.
• Koeltijd – Hoe groter de wanddikte, hoe langer het onderdeel na het spuitgieten nodig heeft om af te koelen.
• Onderdelenkosten – Zowel door bovenstaande punten als door een groter volume en langere cyclustijd bij spuitgieten, nemen de kosten van het onderdeel toe.
• Maatnauwkeurigheid – Verschillende gebieden van het onderdeel kunnen verschillende afkoelsnelheden vertonen, wat meestal voorkomt bij een hoge of niet-uniforme wanddikte. Dit veroorzaakt ingebouwde restspanningen die ertoe leiden dat het onderdeel na het uitnemen uit de matrijs kromtrekt.
• Onderdeelprestaties – Dikke secties kunnen leiden tot het ontstaan van holtes binnen de wanddikte.
• Onderdeelesthetiek – Indien de (lokale) wanddikte te groot is, kunnen niet-uniforme koelcurves leiden tot sink marks (zie Figuur 3).

Materiaal specifieke wanddikte

De aanbevolen wanddikte is ook afhankelijk van het stromingsgedrag van materialen. De volgende materiaaleigenschappen oefenen invloed uit op het stromingsgedrag:

• Viscositeit bij verwerktemperatuur.
• Kristalliniteit en kristallisatiesnelheid.
• Aanwezigheid van vezelvulling en andere additieven.

Om een eerste indruk te krijgen van het stromingsgedrag van een specifiek materiaal kan men gebruik maken van spiral flow-curves. Deze geven een relatieve maat voor de maximaal haalbare stromingslengte bij een gegeven wanddikte en injectiedruk. Spiral flow-curves van veelgebruikte Envalior-materialen zijn beschikbaar in onze PlasticsFinder.

Wanddikte en materiaalviscositeit

Het stromingsgedrag van een gesmolten kunststof wordt uitgedrukt in termen van viscositeit: een lagere waarde voor de viscositeit betekent dat het materiaal beter vloeit in gesmolten toestand. Dit is voordelig bij het spuitgieten van onderdelen met zeer dunne wandsecties.

Envalior’sAkulon (PA6 & PA66) en Stanyl (PA46) productlijnen bieden diverse grades met verbeterde vloei-eigenschappen. Hogere vloei resulteert in het volgende:

• Eenvoudigere vulling van de matrijsholte bij dunne secties.
• Kortere cyclustijden.
• Molverwerking bij lagere temperatuur en/of met een pers met een lager tonnage.
• Verbeterde oppervlaktekwaliteit.