Nylon spuitgieten: proces, voordelen en aandachtspunten

Nylon spuitgieten

spuitgieten De technologie verwerkt een reeks hoogwaardige polymeren tot gewenste onderdelen, en nylon is daarop geen uitzondering. In veel toepassingen wordt het beschouwd als een lichtgewicht alternatief voor metaal en legeringen.

Dit polyamide materiaal biedt evenwichtige fysische, mechanische en chemische eigenschappen. Het is sterk, met een hoge structurele sterkte, treksterkte en taaiheid, evenals chemische bestendigheid. Bovendien heeft nylon een lage wrijvingscoëfficiënt en een goede thermische stabiliteit. 

Hoewel het veel voordelen heeft, Nylon spuitgieten Het vereist strikte controle van het proces om de hoge smelttemperatuur, vochtabsorptie, krimp van nylon en variabiliteit in de vloei te beheersen. Nylonspuitgieten wordt in diverse industrieën gebruikt voor hoogwaardige, wrijvingsarme, corrosiebestendige en duurzame onderdelen. Denk bijvoorbeeld aan spruitstukken voor automotoren, behuizingen voor elektrische componenten, tandwielen, bevestigingsmiddelen en sportartikelen. 

In dit artikel bespreken we nylonmaterialen (Nylon 6, 66, PA 12, enz.), de voor- en nadelen, het spuitgietproces, tips voor het ontwerp van mallen en onderdelen, en cruciale factoren waarmee rekening moet worden gehouden tijdens het spuitgieten van nylon. 

Wat is nylon?

Nylon spuitgietkorrels

Nylon is een synthetisch thermoplastisch polymeer van polyamide (PA) dat in de jaren 1930 van de vorige eeuw door DuPont werd geïntroduceerd. In de loop der jaren is het steeds geavanceerder en populairder geworden. Veel industrieën geven de voorkeur aan dit materiaal. spuitgieten materiaal vanwege de sterke, slijtvaste, duurzame en wrijvingsarme componenten. Daardoor is het ook een goede keuze voor onderdelen die bestand moeten zijn tegen hitte en chemicaliën.

Nylon is opgebouwd uit continue –CONH– bindingen met alifatische C-ketens. Deze structuur zorgt voor stijfheid, weerstand tegen hitte en andere nuttige eigenschappen. 

Eigenschappen van nylonmateriaal 

Nylon is een veelzijdig en hoogwaardig materiaal dat uitstekende trek-, buig- en plooisterkte biedt, evenals een goede weerstand tegen zuren, basen, brandstoffen, smeermiddelen en andere chemicaliën.

Laten we vervolgens de belangrijkste materiaaleigenschappen van nylon eens nader bekijken. 

Elasticiteit

Nylon is van nature elastisch, waardoor de onderdelen bestand zijn tegen hoge spanningen en na het verwijderen van de belasting terugkeren naar hun oorspronkelijke vorm. Dit is ook gunstig voor producten die rekbaarheid vereisen.

Sterkte en treksterkte

Nylon is een sterk polymeer dat hoge belastingen kan weerstaan. Vooral composieten zoals nylon met 40% glasvezelversterking bieden een hoge treksterkte. 

Corrosiebestendigheid 

Nylon is een corrosiebestendig materiaal. Hoewel het een hoge vochtabsorptie heeft, kan het vochtige en andere extreme omstandigheden doorstaan ​​zonder zijn eigenschappen te verliezen. 

Waterabsorptie 

Nylon is een hygroscopisch materiaal en het waterabsorptiepercentage varieert van 0.25 tot 10%, afhankelijk van de kwaliteit. Nylon kan echter snel drogen. 

Chemische weerstand

Nylon is bestand tegen veel zuren, basen, oliën, brandstoffen en oplosmiddelen. 

Overzicht van de eigenschappen van nylon 

De onderstaande tabel illustreert verschillende eigenschappen van nylon met de bijbehorende waarden: 

De waarden zijn bij benadering en kunnen enigszins afwijken, afhankelijk van de leverancier. 

Het proces van nylon spuitgieten 

Nylon spuitgietmal

Spuitgieten is een van de fabricagemethoden voor nylon en omvat meerdere stappen, waaronder ontwerp, materiaalkeuze, matrijsinstelling, injectie, matrijskoeling en uitwerpen van het product.

Laten we elke stap kort toelichten.

Stap 1: Ontwerp van het onderdeel en de mal

Ontwerp eerst het onderdeel in software zoals AutoCAD door de vorm, geometrie, oriëntatie, kenmerken en andere eigenschappen te definiëren. Maak vervolgens een spuitgietmatrijs voor dat onderdeel met behulp van verspaning, EDM of andere geschikte methoden. 

Stap 2: materiaalkeuze

Aangezien er verschillende soorten nylon verkrijgbaar zijn, kies dan de soort die voldoet aan uw functionaliteits- en prestatie-eisen. Nylon 66, nylon 12, nylon 46 en glasvezelversterkt nylon zijn de meest gebruikte soorten bij spuitgieten.

Stap 3: Gereedschap en machine-instelling 

Plaats de matrijs op de spuitgietmachine door de twee helften vast te klemmen en stevig vast te zetten. Stel daarnaast de smelttemperatuur, injectiedruk, cyclustijd, enz. in. 

Stap 4: Het drogen van nylonkorrels 

Omdat nylon hygroscopisch is (het absorbeert en geeft vocht af), moet de korrel gedroogd worden om het vochtgehalte te verwijderen. Vacuümdrogen geeft vaak de beste resultaten. 

Stap 5: Injectieproces 

Tijdens het spuitgieten van nylon of polyamide duwt de schroef de gedroogde korrels naar het mondstuk en uiteindelijk in de matrijs. Vervolgens wordt er druk uitgeoefend om een ​​volledige vulling te garanderen. 

Stap 6: Afkoeling van de mal 

Laat de mal gedurende een bepaalde tijd afkoelen, afhankelijk van de grootte en complexiteit van de mal en de nylonsoort. 

Stap 7: Onderdeeluitwerping en nabewerking 

Zodra de mal is afgekoeld, opent u deze met behulp van uitwerppennen of andere mechanismen die de mal heeft, en verwijdert u de inhoud voorzichtig. Vervolgens voert u, indien nodig, nabewerkingen en oppervlakteafwerking uit.

Wat zijn de voordelen van nylon kunststof spuitgieten? 

Thermische weerstand, chemische bestendigheid, slijtvastheid, lage wrijving en lage smeltviscositeit zijn enkele van de belangrijkste voordelen van nylon spuitgieten. 

Laten we de belangrijkste materiaaleigenschappen van nylon eens nader bekijken:

• Trek- en buigsterkte: Glasvezelversterkt nylon Spuitgietonderdelen, onderdelen van Nylon 66 en andere nylonsoorten bieden een hoge trek- en buigsterkte. 
• Thermische stabiliteit: Nylon behoudt zijn eigenschappen bij hoge temperaturen, tot wel 120 °C. Het heeft bovendien een hoog smeltpunt, van 180 °C of hoger, afhankelijk van het type nylon. 
• Chemische weerstand: Nylon is bestand tegen veel zuren, basen, oliën en oplosmiddelen. 
• Lage wrijving: Het nylon oppervlak heeft een lage wrijving, waardoor het geschikt is voor bewegende of roterende onderdelen. 
• Slijtvastheid: Onderdelen van nylon bieden Slijtvastheid en een wrijvingsarm oppervlak, dat bestand is tegen elke vorm van slijtage, waardoor ze duurzaam en betrouwbaar zijn.
• Lage smeltviscositeit: Dit betekent dat het gesmolten nylon gemakkelijk in de mal vloeit, wat het vormen van dunne wanden en complexe structuren bevordert. 

Beste praktijken voor het ontwerpen van nylon spuitgietmatrijzen 

Ontwerp van nylon spuitgietonderdelen 

Bij het ontwerpen van nylon spuitgietonderdelen gelden in de maakindustrie specifieke standaardprocedures, zoals wanddikte, wanduniformiteit, hoekradius, lossingshoek, krimp, ribben en poortpositie.

1. Minimale wanddikte

De wanddikte van het nylon onderdeel moet minimaal 0.76–2.92 mm bedragen, afhankelijk van de kwaliteit, en maximaal 6 mm. Dit zorgt voor een betere vloeiing en voorkomt krimp.

2. Gelijkmatige wanden en overgangen 

Een uniforme wanddikte is belangrijk voor het vullen van de mal en de sterkte van het onderdeel. Als onderdelen secties met variërende dikte vereisen, moet er 10-15% extra dikte worden toegevoegd aan de overgangssecties.

3. Voeg hoekradii toe

Voeg hoekradii toe van minimaal 0.5 mm of 0.6 tot 0.75 keer de wanddikte. Dit helpt spanningsconcentraties bij scherpe hoeken te voorkomen.

4. Diepgangshoek

0.5–1° per zijde voor maatnauwkeurigheid en om defecten te voorkomen. 

5. ribben

40-60% van de nominale wanddikte, omdat dit de stijfheid van het nylon spuitgietonderdeel verbetert. 

6. Krimping van nylon 

Vergeleken met andere thermoplasten is de krimp van nylon hoger, ongeveer 0.7–2.0%. Houd hier rekening mee voor maatnauwkeurigheid en om het risico op vormfouten te vermijden.

Factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het spuitgietproces van nylon

Voor een succesvol spuitgietproces van nylon moet rekening worden gehouden met factoren zoals de viscositeit van het nylon, het vochtgehalte, de smelttemperatuur, de matrijstemperatuur, de injectiesnelheid en -druk, en het risico op insluiting van materiaal. 

Laten we dit eens nader toelichten.

Viscositeit van gesmolten nylon

De lage viscositeit van vloeibaar nylon kan een beperking vormen als de stroming niet gecontroleerd wordt. Zorg daarom voor een correcte cyclustijd, afgestemd op de diepte en complexiteit van de matrijsvormen. 

Vochtgehalte in pellets

Het ideale vochtgehalte voor het drogen van nylonkorrels ligt tussen 0.10 en 0.15%. Anders gaat dit ten koste van de sterkte en de vormvastheid. 

Smelt- en vormtemperatuur 

De temperatuur van de smelt (of injectiecilinder) moet tussen 250 en 280 °C liggen. Deze mag niet hoger zijn dan 300 °C; anders verliest nylon zijn sterkte en stijfheid. De aanbevolen matrijstemperatuur ligt daarom tussen 60 en 80 °C.

Injectiesnelheid en druk 

De hoge vloeibaarheid van nylon maakt een hogere injectiesnelheid mogelijk. Daardoor ligt de injectiedruk doorgaans tussen 7 en 140 MPa, en de tegendruk tussen 3 en 10 MPa.

Gasinsluiting 

Om oneffenheden en holtes aan het oppervlak te voorkomen, moet u zorgen voor een goede ontluchting van het gas dat in de mal ontstaat en erin opgesloten zit.

Welke additieven worden gebruikt bij het spuitgieten van nylon?

Additieven en versterkingsmiddelen worden bij spuitgieten gebruikt om eigenschappen zoals sterkte, vloeibaarheid, thermische weerstand, plastificeervermogen, UV-bestendigheid en esthetische aantrekkingskracht te verbeteren. De onderstaande lijst beschrijft veelvoorkomende additieven voor nylon kunststof spuitgieten en wanneer deze te gebruiken zijn. 

• Glasvezelversterking (GF): Om de sterkte en stijfheid te vergroten.
• Koolstofvezelvullers: Ze worden gebruikt wanneer een betere sterkte-gewichtsverhouding nodig is.
• Brand vertragende middelen: Aluminiumdiethylfosfinaat, melaminepolyfosfaat en andere vlamvertragers voldeden aan UL94 V-0 en andere normen. 
• Thermische stabilisatoren: Fenolische verbindingen, koperzouten en andere additieven worden gebruikt om de thermische weerstand van nylon onderdelen te verhogen.
• Procesadditieven: Om wrijving te verminderen en de vloeibaarheid van gesmolten nylon te vergroten. 

Soorten spuitgegoten nylon onderdelen

Soorten nylon onderdelen

Op basis van het uiteindelijke gebruik en de toepassingsgebieden kunnen spuitgegoten nylon onderdelen worden ingedeeld in verschillende typen, waaronder tandwielen en bussen, elektrische componenten, bevestigingsmiddelen, gereedschapsbehuizingen, medische componenten en auto-onderdelen.

Laten we ze verder toelichten. 

Tandwielen en bussen

Tandwielen met lage wrijving, slijtvastheid en hoge vermoeiingsweerstand. Bijvoorbeeld tandwielen en bussen voor elektrisch gereedschap, printers, auto's, transportbanden, enz.

Auto-onderdelen

Hitte-, chemicaliën- en oliebestendige onderdelen die bestand zijn tegen hoge belastingen. Bijvoorbeeld motorafdekkingen, inlaatspruitstukken en radiatortanks.

Elektrische componenten

Vlamvertragende en elektrisch geïsoleerde onderdelen, zoals klemmenblokken, printplaatbehuizingen en connectoren.

Bevestigingsmiddelen en clips

Lichtgewicht bevestigingsmiddelen en klemmen, zoals kliksluitingen, kabelbinders en kunststof klinknagels.

Industriële onderdelen

Zeer sterke machineonderdelen, zoals klephuizen, pompen en transportsystemen. 

Gereedschapsbehuizingen

Behuizingen voor consumentenapparatuur en elektrisch gereedschap met hoge slagvastheid en afwerking op maat.

Medische componenten

Nylon onderdelen zijn gemakkelijk te steriliseren, hygiënisch en eenvoudig schoon te maken. Toepassingen in de medische sector zijn onder andere chirurgische instrumenten, slangkoppelingen en onderdelen voor diagnostische apparaten.

Nylon versus rubber spuitgieten 

Rubberen versus nylon onderdelen

Rubberspuitgieten wordt gebruikt voor flexibele onderdelen, het overspuiten van metaal en afdichtingscomponenten. Je kunt elastomeren, siliconenrubber, nitril, vloeibare siliconenrubber en andere materialen gebruiken.  

Daarnaast vergelijkt de onderstaande tabel het spuitgieten van nylon met dat van rubber. 

Opsommen

Nylon is een uitstekende keuze voor het spuitgieten van sterke, slijtvaste, duurzame en wrijvingsarme onderdelen voor uiteenlopende toepassingen, zoals tandwielen voor huishoudelijke apparaten, lagers voor transportbanden, klemmen, klikverbindingen en pomponderdelen. 

Om nauwkeurige en foutloze onderdelen te garanderen, moet u echter rekening houden met het ontwerp van het onderdeel, de matrijs, het vochtgehalte in de toevoer, de viscositeit van nylon, de injectiesnelheid en -druk, en andere factoren.

Bent u op zoek naar op maat gemaakte nylon onderdelen en producten? Dan bent u bij ons aan het juiste adres. spuitgieten service Wij kunnen dé totaaloplossing voor u zijn. Bij Boda begeleiden ervaren ingenieurs uw project om kwaliteit en een concurrerende prijs te garanderen. 

Referenties

https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/carotherspolymers.html