Skurcz przetwórczy we wtrysku tworzyw sztucznych – czym jest i jak sobie z nim radzić?

Skurcz przetwórczy to zjawisko polegające na zmianie objętości lub wymiarów wypraski względem objętości i wymiarów gniazda formującego. Oznacza to, że gotowy detal – po opuszczeniu formy – może być nieco mniejszy niż zakładano na podstawie wymiarów formy. Skurcz ten jest naturalnym efektem zachodzącym podczas chłodzenia i krystalizacji tworzywa, dlatego musi być odpowiednio uwzględniony już na etapie projektowania formy wtryskowej.

Skurcz może występować zarówno w trakcie samego procesu wtrysku, jak i po jego zakończeniu. W zależności od momentu wystąpienia, dzieli się go na dwa główne typy:

Skurcz pierwotny

Odnosi się do zmniejszenia wymiarów detalu zachodzącego:

• w czasie przebywania wypraski w formie,
• oraz maksymalnie do 16 godzin po jej wyjęciu.

Skurcz wtórny

Dotyczy dalszych zmian objętości i wymiarów, które następują po ustaniu skurczu pierwotnego, często na skutek późniejszych procesów fizycznych lub chemicznych (np. stabilizacji wymiarowej, postkrystalizacji czy wygrzewania).

Suma skurczu pierwotnego i wtórnego określa tzw. skurcz całkowity, który projektant formy musi uwzględnić podczas doboru naddatków wymiarowych.

Rodzaje skurczu przetwórczego

W zależności od charakteru zmian wymiarowych, wyróżnia się:

• Skurcz liniowy – zmniejszenie wymiarów liniowych detalu w porównaniu do formy,
• Skurcz objętościowy – zmniejszenie całkowitej objętości wypraski,
• Skurcz poprzeczny – mierzony w kierunku prostopadłym do przepływu tworzywa,
• Skurcz wzdłużny – mierzony równolegle do kierunku przepływu.

Czynniki wpływające na skurcz przetwórczy

Na wartość i charakter skurczu wpływa wiele czynników:

• Rodzaj tworzywa – gęstość, masa cząsteczkowa, struktura (amorficzna vs. krystaliczna),
• Geometria detalu – kształt, grubość ścianek, pole tolerancji oraz dokładność wymiarowa,
• Parametry przetwórstwa – temperatura tworzywa, temperatura formy i jej system chłodzenia,
• Obróbka końcowa – np. wygrzewanie, stabilizacja cieplna lub chemiczna.

W przypadku tworzyw krystalicznych, takich jak PP, PE czy POM, skurcz może być znacznie wyższy niż w przypadku tworzyw amorficznych, takich jak ABS, PS czy PC. Dla przykładu – typowy skurcz dla PP wynosi od 1,5% do 2,5%, natomiast dla ABS – około 0,4%–0,7%.

Jak radzić sobie ze skurczem w przypadku wymagających detali?

W przypadku detali o wysokich wymaganiach wymiarowych lub skomplikowanej geometrii, odpowiednie podejście do projektu i procesu przetwórczego może znacznie ograniczyć skutki skurczu:

Na etapie projektowania:

• Unikaj ostrych przejść grubości – duże różnice grubości ścianek prowadzą do nierównomiernego chłodzenia i lokalnych odkształceń,
• Projektuj detale z myślą o równomiernym przepływie tworzywa,
• Zadbaj o odpowiednie odpowietrzenie formy i rozmieszczenie kanałów chłodzących,
• Zostaw na formie naddatki w miejscach z kluczowymi wymiarami, aby w razie potrzeby dokonać niezbędnych korekt.

Na etapie doboru materiału:

• Wybieraj tworzywa amorficzne, jeśli zależy Ci na wysokiej stabilności wymiarowej,
• Rozważ zastosowanie dodatków (np. włókien szklanych), które ograniczają skurcz, ale mogą zwiększyć jego kierunkowość.

Na etapie procesu:

• Ustaw optymalne ciśnienie docisku oraz czas jego trwania,
• Kontroluj i stabilizuj temperaturę formy na całej powierzchni,
• Wykorzystuj narzędzia symulacyjne (np. Moldflow) do przewidywania odkształceń i planowania wypływów.

Co zrobić, gdy po wtrysku okaże się, że wymiary nie spełniają założeń

Zacznijmy od tego czego nie robić, a co wydaje się bardzo kuszące - absolutnie odradzam doraźnej modyfikacji procesu w celu osiągnięcia założonych wymiarów.

Często zdarza się, że gdy wyrób wychodzi z formy "za duży" operatorzy skracają czas docisk, zmniejszają lub w ogóle wyłączają ciśnienie docisku. Wszystko po to, aby zmaksymalizować skurcz. Jest to bardzo zła praktyka i prowadzi do wielu niebezpieczeńst. Najgorszym scenariuszem będzie, gdy forma za jakiś czas trafi ponownie na maszynę i trzeba będzie znów kombinować, aby dobrać odpowiednie parametry przetwórcze aby "wspasować się" w wymiary z poprzedniej produkcji. To prawie nigdy nie kończy się dobrze.

Najrozsąsniej jest wziąć głęboki wdech i, choć to bardzo bolesne, wrócić do konstrukcji formy. Należy poprawić ją tak, aby niezależnie od warunków (maszyny, opertora) produkowała wyroby zgodne ze specyfikacją.

Podsumowanie

Skurcz przetwórczy jest nieuniknionym zjawiskiem w formowaniu wtryskowym, jednak dzięki odpowiedniemu projektowi, doborowi tworzywa i kontroli procesu można go przewidywać i skutecznie minimalizować. Zrozumienie mechanizmów jego powstawania pozwala osiągnąć wysoką powtarzalność i jakość gotowych detali, co ma szczególne znaczenie w produkcji precyzyjnych komponentów.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat tolerancji wymiarowych, chłodzenia formy czy wpływu temperatury na proces wtrysku, sprawdź nasze powiązane artykuły:

• Tolerancje wymiarowe w formowaniu wtryskowym
• Znaczenie temperatury formy w przetwórstwie
• Jak zaprojektować skuteczne chłodzenie formy?

Chcesz skonsultować swój projekt z naszym technologiem lub wykonać precyzyjną formę wtryskową?
Skontaktuj się z nami – pomożemy zoptymalizować proces od projektu po gotowy produkt.