Injekcia

Vstrekovanie plastov (vstrekovanie v USA) je výrobný proces výroby dielov vstrekovaním materiálu do formy. Vstrekovanie plastov sa môže uskutočňovať s celým radom materiálov, vrátane kovov (pre ktoré sa tento proces nazýva tlakové liatie), skla, elastomérov, cukroviniek a najčastejšie termoplastických a termosetových polymérov. Materiál časti sa privádza do vyhrievaného valca, premieša sa a vtlačí do dutiny formy, kde sa ochladí a stvrdne do konfigurácie dutiny. Po navrhovaní výrobku obvykle priemyselný dizajnér alebo inžinier, formy sú vyrábané formovacím strojom (alebo výrobcom nástrojov) z kovu, zvyčajne buď ocele alebo hliníka, a sú precízne opracované, aby vytvorili znaky požadovanej súčasti. Vstrekovanie sa široko používa na výrobu rôznych dielov, od najmenších komponentov až po celé panely karosérie automobilov. U niektorých jednoduchých vstrekovacích foriem je možné využiť pokrok v technológii 3D tlače, pri ktorej sa používajú fotopolyméry, ktoré sa nerozpúšťajú pri vstrekovaní niektorých termoplastov s nižšou teplotou.

Časti určené na vstrekovanie do formy musia byť navrhnuté tak, aby uľahčovali proces formovania; musí sa vziať do úvahy materiál použitý pre časť, požadovaný tvar a vlastnosti časti, materiál formy a vlastnosti formovacieho stroja. Univerzálnosť vstrekovacieho liatia je uľahčená touto šírkou konštrukčných úvah a možností.

použitie

Vstrekovanie sa používa na vytváranie mnohých vecí, ako sú cievky drôtov, obal, uzávery fliaš, automobilové diely a komponenty, Gameboys, vreckové hrebene, niektoré hudobné nástroje (a ich časti), jednodielne stoličky a stolíky, skladovacie kontajnery, mechanické časti (vrátane výstroja) a väčšina ďalších plastových výrobkov, ktoré sú dnes k dispozícii. Vstrekovanie plastov je najbežnejšou modernou metódou výroby plastových dielov; je ideálny na výrobu veľkých objemov toho istého objektu.

Charakteristika procesu

Vstrekovanie sa používa na vynútenie roztavenia pomocou piestu alebo piestového typu plastický materiálu do dutiny formy; toto tuhne do tvaru, ktorý sa zhoduje s obrysom formy. Najčastejšie sa používa na spracovanie termoplastických aj termosetových polymérov, pričom použitý objem prvého z nich je podstatne vyšší. Termoplasty prevládajú kvôli vlastnostiam, ktoré ich robia veľmi vhodnými na vstrekovanie, ako napríklad ľahkosť ich recyklácie, ich všestrannosť umožňujúca ich použitie v najrôznejších aplikáciách, a ich schopnosť mäknúť a prúdiť po zahriatí. Termoplasty majú tiež prvok bezpečnosti voči termosetom; pokiaľ termosetový polymér nie je včas vytlačený zo vstrekovacieho valca, môže dôjsť k chemickému zosieťovaniu, ktoré spôsobí zadretie skrutky a spätných ventilov a potenciálne poškodenie vstrekovacieho stroja.

Vstrekovanie spočíva v vstrekovaní suroviny pod vysokým tlakom do formy, ktorá tvaruje polymér do požadovaného tvaru. Formy môžu mať jednu dutinu alebo viac dutín. Vo viacerých formách dutín môže byť každá dutina identická a môže tvoriť rovnaké časti alebo môže byť jedinečná a môže vytvárať viac rôznych geometrií v priebehu jedného cyklu. Formy sa zvyčajne vyrábajú z nástrojových ocelí, ale nerezové ocele a hliníkové formy sú vhodné pre určité aplikácie. Hliníkové formy zvyčajne nie sú vhodné na výrobu veľkého množstva alebo súčiastky s malými rozmerovými toleranciami, pretože majú horšie mechanické vlastnosti a sú náchylnejšie na opotrebenie, poškodenie a deformáciu počas cyklov vstrekovania a upínania; hliníkové formy sú však nákladovo efektívne pri nízkoobjemových aplikáciách, pretože náklady na výrobu foriem a čas sa výrazne znížia. Mnoho oceľových foriem je určených na to, aby počas svojej životnosti spracovali viac ako milión súčiastok a ich výroba môže stáť stovky tisíc dolárov.

Kedy termoplasty sú lisované, typicky peletizovaná surovina sa privádza cez násypku do vyhrievanej hlavne s vratnou skrutkou. Po vstupe do hlavne sa teplota zvyšuje a Van der Waalsove sily, ktoré bránia relatívnemu toku jednotlivých reťazcov, sú oslabené v dôsledku zväčšeného priestoru medzi molekulami pri vyšších stavoch tepelnej energie. Tento proces znižuje jeho viskozitu, čo umožňuje polyméru prúdiť s hnacou silou vstrekovacej jednotky. Skrutka dodáva surovinu dopredu, mieša a homogenizuje tepelné a viskózne rozdelenie polyméru a redukuje požadovaný čas ohrevu mechanickým strihaním materiálu a pridaním významného množstva trecieho ohrevu do polyméru. Materiál sa dodáva dopredu cez spätný ventil a zhromažďuje sa v prednej časti skrutky do objemu známeho ako a výstrel. Výstrel je objem materiálu, ktorý sa použije na vyplnenie dutiny formy, na vyrovnanie zmrštenia a na zaistenie vankúša (približne 10% z celkového objemu výstrelu, ktorý zostáva v hlavni a zabraňuje dnu skrutky smerom dnu) na prenos tlaku zo skrutky do dutiny formy. Keď sa nazhromaždí dostatok materiálu, je materiál vtlačený pod vysokým tlakom a rýchlosťou do dutiny tvoriacej súčasť. Aby sa zabránilo skokom v tlaku, proces bežne používa prenosovú polohu zodpovedajúcu 95 - 98% plnej dutine, kde sa závitovka posúva z konštantnej rýchlosti na konštantnú reguláciu tlaku. Časy injekcie sú často výrazne pod 1 sekundou. Akonáhle skrutka dosiahne prenosovú polohu, použije sa baliaci tlak, ktorý dokončí plnenie formy a vyrovná tepelné zmrštenie, ktoré je v porovnaní s mnohými inými materiálmi pre termoplasty dosť vysoké. Tesniaci tlak sa vyvíja, až kým brána (vstup do dutiny) nestuhne. Vďaka svojej malej veľkosti je brána zvyčajne prvým miestom, ktoré tuhne v celej svojej hrúbke. Len čo brána stuhne, nemôže do dutiny vstúpiť viac materiálu; v súlade s tým skrutka opätuje a získava materiál pre ďalší cyklus, zatiaľ čo materiál vo forme ochladzuje, aby mohol byť vysunutý a tvarovo stabilný. Táto doba chladenia sa dramaticky skracuje použitím chladiacich potrubí, v ktorých cirkuluje voda alebo olej z externého regulátora teploty. Akonáhle je dosiahnutá požadovaná teplota, forma sa otvorí a smerom dopredu sa vyrazí skupina kolíkov, objímok, odizolovacích nástrojov atď., Aby sa výrobok odformoval. Potom sa forma uzavrie a postup sa opakuje.

V prípade termosetov sa obvykle do suda vstrekujú dve rôzne chemické zložky. Tieto komponenty okamžite začínajú ireverzibilnými chemickými reakciami, ktoré nakoniec zosieťujú materiál do jedinej pripojenej siete molekúl. Keď dôjde k chemickej reakcii, obe tekuté zložky sa trvalo premenia na viskoelastickú pevnú látku. Tuhnutie vo vstrekovacom valci a skrutke môže byť problematické a môže mať finančné dôsledky; preto je nevyhnutné minimalizovať vytvrdenie termosetu vo vnútri valca. To obvykle znamená, že doba zdržania a teplota chemických prekurzorov sú v injekčnej jednotke minimalizované. Čas zotrvania je možné skrátiť minimalizáciou objemovej kapacity hlavne a maximalizáciou časov cyklov. Tieto faktory viedli k použitiu tepelne izolovanej studenej vstrekovacej jednotky, ktorá vstrekuje reagujúce chemikálie do tepelne izolovanej horúcej formy, čo zvyšuje rýchlosť chemických reakcií a vedie k kratšiemu času potrebnému na dosiahnutie stuhnutej termosetovej zložky. Po stuhnutí dielu sa ventily uzavrú, aby izolovali vstrekovací systém a chemické prekurzory, a forma sa otvorí, aby sa lisované diely vysunuli. Potom sa forma uzavrie a proces sa opakuje.

Predformované alebo opracované komponenty sa môžu vložiť do dutiny, keď je forma otvorená, čo umožňuje, aby sa materiál vstreknutý v ďalšom cykle formoval a tuhol okolo nich. Tento proces je známy ako Vložte lištu a umožňuje, aby jednotlivé časti obsahovali viac materiálov. Tento proces sa často používa na výrobu plastových častí s vyčnievajúcimi kovovými skrutkami, ktoré umožňujú ich opakované upevnenie a uvoľnenie. Táto technika sa môže tiež použiť na značenie do formy a viečka fólie sa môžu tiež pripevniť k formovaným plastovým nádobám.

Na finálnej časti sú zvyčajne stopy po oddeľovacom potrubí, vtokovom kanáliku, značkách brány a značkách kolíkov vyhadzovača. Žiadna z týchto funkcií nie je zvyčajne požadovaná, ale vzhľadom na povahu procesu je nevyhnutná. Značky brány sa vyskytujú na bráne, ktorá spája kanály na dodávanie taveniny (vtokové potrubie a vtokový kanál) s dutinou tvoriacou súčasť. Značky deliacej čiary a čapu ejektora sú výsledkom nepatrného nesprávneho vyrovnania, opotrebenia, plynných prieduchov, vôle susedných častí v relatívnom pohybe a / alebo rozmerových rozdielov páriacich sa plôch, ktoré prichádzajú do styku s injektovaným polymérom. Rozmerové rozdiely možno pripísať nerovnomernej tlakovej deformácii počas vstrekovania, toleranciám obrábania a nerovnomernej tepelnej rozťažnosti a kontrakcii súčastí formy, ktoré prechádzajú rýchlymi cyklami počas fázy vstrekovania, balenia, chladenia a vyhadzovania. . Súčasti formy sú často konštruované z materiálov s rôznymi koeficientmi tepelnej rozťažnosti. Tieto faktory nemožno zohľadniť súčasne bez astronomického zvýšenia nákladov na dizajn, výrobu, spracovanie a monitorovanie kvality. Šikovný dizajnér foriem a súčiastok umiestni tieto estetické poškodenia do skrytých oblastí, ak je to možné.

História

Americký vynálezca John Wesley Hyatt spolu s bratom Isaiahom si spoločnosť Hyatt patentovala prvý vstrekovací lis v roku 1872. Tento stroj bol v porovnaní so strojmi, ktoré sa používajú dnes, pomerne jednoduchý: fungoval ako veľká injekčná ihla a pomocou piestu vstrekoval plast cez vyhrievanú látku. valec do formy. Odvetvie postupovalo v priebehu rokov pomaly a produkovalo produkty ako golierové gombíky, gombíky a hrebene na vlasy.

Nemeckí chemici Arthur Eichengrün a Theodore Becker vynašli prvé rozpustné formy acetátu celulózy v roku 1903, ktoré boli oveľa horľavejšie ako dusičnan celulózy. Nakoniec bol k dispozícii v práškovej forme, z ktorej bol ľahko vstrekovaný. Arthur Eichengrün vyvinul prvý vstrekovací lis v roku 1919. V roku 1939 Arthur Eichengrün patentoval vstrekovanie plastikovaného acetátu celulózy.

Odvetvie sa rýchlo rozšírilo v 1940. rokoch XNUMX. storočia, pretože druhá svetová vojna vyvolala obrovský dopyt po lacných hromadne vyrábaných výrobkoch. V roku 1946 americký vynálezca James Watson Hendry postavil prvý stroj na vstrekovanie skrutiek, ktorý umožnil oveľa presnejšiu kontrolu rýchlosti vstrekovania a kvality vyrábaných výrobkov. Tento stroj tiež umožnil zmiešavanie materiálu pred vstrekovaním, takže zafarbené alebo recyklované plasty sa mohli pridať k panenskému materiálu a dôkladne premiešať pred vstreknutím. Dnešné vstrekovacie stroje so skrutkami tvoria prevažnú väčšinu všetkých vstrekovacích strojov. V 1970. rokoch XNUMX. storočia spoločnosť Hendry pokračovala vo vývoji prvého procesu vstrekovania plastov pomocou vstrekovania plynu, ktorý umožnil výrobu komplexných dutých predmetov, ktoré sa rýchlo ochladzovali. To výrazne zlepšilo flexibilitu dizajnu, ako aj pevnosť a konečnú úpravu vyrobených dielov pri súčasnom skrátení času výroby, nákladov, hmotnosti a odpadu.

Odvetvie vstrekovania plastov sa v priebehu rokov vyvinulo z výroby hrebeňov a gombíkov na výrobu širokej škály výrobkov pre mnoho priemyselných odvetví vrátane automobilového priemyslu, lekárstva, letectva, spotrebného tovaru, hračiek, inštalatérstva, balenia a stavebníctva.

Príklady polymérov, ktoré sú pre tento spôsob najvhodnejšie

Môže sa použiť väčšina polymérov, niekedy označovaných ako živice, vrátane všetkých termoplastov, niektorých termosetov a niektorých elastomérov. Od roku 1995 sa celkový počet dostupných materiálov na vstrekovanie zvýšil o 750 ročne; na začiatku tohto trendu bolo k dispozícii približne 18,000 XNUMX materiálov. Dostupné materiály zahŕňajú zliatiny alebo zmesi predtým vyvinutých materiálov, takže návrhári produktov si môžu vybrať materiál s najlepšou sadou vlastností z veľkého výberu. Hlavnými kritériami pre výber materiálu sú pevnosť a funkcia požadovaná pre konečnú časť, ako aj cena, ale každý materiál má tiež odlišné parametre tvarovania, ktoré sa musia zohľadniť. Bežné polyméry ako epoxidové a fenolové sú príkladmi termosetových plastov, zatiaľ čo nylon, polyetylén a polystyrén sú termoplasty. Až donedávna neboli plastové pružiny možné, ale vďaka pokrokom v polymérnych vlastnostiach sú teraz celkom praktické. Medzi aplikácie patria spony na ukotvenie a odpojenie popruhov vonkajšieho vybavenia.

Zariadenia

Vstrekovacie stroje pozostávajú z násypky materiálu, vstrekovacieho piestu alebo skrutkového piestu a vykurovacej jednotky. Tiež známe ako lisy, držia formy, v ktorých sú tvarované komponenty. Lisy sú dimenzované podľa tonáže, ktorá vyjadruje veľkosť zvieracej sily, ktorú môže stroj vyvinúť. Táto sila udržuje formu počas procesu vstrekovania uzavretú. Tonáž sa môže pohybovať od menej ako 5 ton do viac ako 9,000 1.8 ton, pričom vyššie čísla sa používajú pri pomerne malom počte výrobných operácií. Celková potrebná upínacia sila je určená projektovanou plochou tvarovaného dielu. Táto projektovaná plocha sa vynásobí upínacou silou od 7.2 do 4 tony na každý centimeter štvorcový projektovaných plôch. Ako pravidlo, 5 alebo XNUMX ton / palec² možno použiť pre väčšinu výrobkov. Ak je plastový materiál veľmi tuhý, bude vyžadovať väčší vstrekovací tlak na naplnenie formy, a teda viac upínacej tonáže na udržanie formy v uzavretej polohe. Potrebná sila sa dá určiť aj podľa použitého materiálu a veľkosti dielu; väčšie časti vyžadujú vyššiu zvieraciu silu.

pleseň

pleseň or zomrieť sú bežné pojmy, ktoré sa používajú na opis nástroja použitého na výrobu plastových dielov pri tvarovaní.

Pretože výroba foriem bola nákladná, zvyčajne sa používali iba pri hromadnej výrobe, kde sa vyrábali tisíce dielov. Typické formy sú vyrobené z kalenej ocele, vopred kalenej ocele, hliníka a / alebo zliatiny berýlia a medi. Výber materiálu na výrobu formy je v prvom rade z ekonomického hľadiska; vo všeobecnosti stojí výroba oceľových foriem viac, ale ich dlhšia životnosť vyrovná vyššie počiatočné náklady pri vyššom počte častí vyrobených pred opotrebovaním. Formy z kalenej ocele sú menej odolné proti opotrebovaniu a používajú sa na menšie požiadavky na objem alebo na väčšie komponenty; ich typická tvrdosť ocele je 38–45 podľa stupnice Rockwell-C. Formy z kalenej ocele sú po obrábaní tepelne ošetrené; sú omnoho lepšie, čo sa týka odolnosti proti opotrebeniu a životnosti. Typická tvrdosť sa pohybuje medzi 50 a 60 Rockwell-C (HRC). Hliníkové formy môžu stáť podstatne menej a pri navrhovaní a obrábaní s moderným počítačovým vybavením môžu byť ekonomické pre formovanie desiatok alebo dokonca stotisíc súčiastok. Berýlium meď sa používa v oblastiach formy, ktoré vyžadujú rýchly odvod tepla, alebo v miestach, kde je vidieť najviac generovaného šmykového tepla. Formy môžu byť vyrobené buď CNC obrábaním alebo pomocou procesov elektrického výboja.

Dizajn formy

Forma pozostáva z dvoch primárnych komponentov, vstrekovacej formy (A doska) a ejektorovej formy (B doska). Tieto komponenty sa označujú aj ako zlievač a formovač. Plastová živica vstupuje do formy cez a sprue or brána vo vstrekovacej forme; lejacia hubica má tesne prilievať k dýze vstrekovacieho valca formovacieho stroja a umožniť, aby roztavený plast prúdil z valca do formy, tiež známy ako dutina. Vtokové puzdro smeruje roztavený plast do obrazov dutín cez kanály, ktoré sú obrábané do čelných plôch platní A a B. Tieto kanály umožňujú, aby pozdĺž nich prechádzal plast, preto sa o nich hovorí ako obežci. Roztavený plast preteká cez kanál a vstupuje do jedného alebo viacerých špecializovaných brán a do geometrie dutiny, aby vytvoril požadovanú časť.

Množstvo živice potrebné na vyplnenie vtoku, vtoku a dutín formy predstavuje „výstrel“. Zachytený vzduch vo forme môže unikať cez vetracie otvory, ktoré sú zabrúsené do deliacej línie formy, alebo okolo vyhadzovacích čapov a saní, ktoré sú o niečo menšie ako otvory, ktoré ich zachytávajú. Ak zadržaný vzduch nemôže uniknúť, je stlačený tlakom prichádzajúceho materiálu a stlačený do rohov dutiny, kde zabráni naplneniu a môže spôsobiť aj ďalšie chyby. Vzduch môže byť dokonca natoľko stlačený, že zapáli a spáli okolitý plastový materiál.

Na umožnenie odstránenia formovaného dielu z formy sa znaky formy nesmú navzájom previsnúť v smere, v ktorom sa forma otvára, pokiaľ časti formy nie sú navrhnuté tak, aby sa pri otváraní formy pohybovali medzi takýmito prevismi (použitím komponentov nazývaných Lifters). ).

Strany časti, ktoré sa javia rovnobežné so smerom ťahu (os jadrovej polohy (otvoru) alebo vložky je rovnobežná s pohybom formy smerom hore a dole pri jej otváraní a zatváraní) sú zvyčajne mierne zahnuté, nazývané prievan, aby sa uľahčilo uvoľnenie časti z formy. Nedostatočný prievan môže spôsobiť deformáciu alebo poškodenie. Ťah potrebný na uvoľnenie formy primárne závisí od hĺbky dutiny: čím hlbšia je dutina, tým viac je potrebný ťah. Pri určovaní požadovaného ťahu je potrebné zohľadniť aj zmrštenie. Ak je pokožka príliš tenká, potom má tvarovaná časť tendenciu zmenšovať sa na jadrách, ktoré sa tvoria, zatiaľ čo sa ochladzuje, a prilieha na tieto jadrá, alebo sa môže časť pri deformácii dutiny zdeformovať, skrútiť, vytvoriť pľuzgiere alebo prasknúť.

Forma je zvyčajne navrhnutá tak, aby tvarovaná časť spoľahlivo zostala na strane vyhadzovača (B) formy, keď sa otvára, a spolu s dielmi vyťahuje bežec a vtokové potrubie z (A) strany. Časť potom voľne spadne, keď sa vysunie zo strany (B). Brány do tunela, známe tiež ako podmorské alebo plesňové brány, sa nachádzajú pod deliacou čiarou alebo povrchom formy. Na povrchu formy na deliacej linke je vyrezaný otvor. Vylisovaná časť je vyrezaná (formou) z výsuvného systému po vysunutí z formy. Vyhadzovacie špendlíky, tiež známe ako vylamovacie špendlíky, sú kruhové špendlíky umiestnené v ktorejkoľvek polovici formy (zvyčajne v polovici vyhadzovača), ktoré vytláčajú hotový lisovaný výrobok alebo výsuvný systém z formy. Vyhodenie výrobku pomocou kolíkov, rukávov, sťahovačov atď. Môže spôsobiť nežiaduce dojmy alebo skreslenie, preto sa pri navrhovaní formy musí postupovať opatrne.

Štandardným spôsobom chladenia je vedenie chladiva (zvyčajne vody) cez sériu otvorov vyvŕtaných cez doskové formy a spojené hadicami, aby sa vytvorila súvislá cesta. Chladivo absorbuje teplo z formy (ktorá absorbovala teplo z horúceho plastu) a udržuje formu pri správnej teplote, aby tuhne z plastu najefektívnejšou rýchlosťou.

Na uľahčenie údržby a vetrania sa dutiny a jadrá delia na kúsky, nazývané vložkya podzostavy, nazývané tiež vložky, bloky, Alebo naháňať bloky, Nahradením vymeniteľných vložiek môže jedna forma vytvoriť niekoľko variácií tej istej časti.

Zložitejšie časti sú tvorené použitím zložitejších foriem. Môžu mať sekcie nazývané diapozitívy, ktoré sa pohybujú do dutiny kolmej na smer kreslenia, aby tvorili previsnuté časti dielu. Keď sa forma otvorí, sklíčka sa stiahnu z plastovej časti pomocou stacionárnych „uhlových kolíkov“ na stacionárnej polovici formy. Tieto kolíky vstupujú do štrbiny v diapozitívach a spôsobujú, že sa posúvače pohybujú dozadu, keď sa otvára pohyblivá polovica formy. Časť sa potom vysunie a forma sa uzavrie. Uzatváracia forma formy spôsobuje, že sa kĺzačky pohybujú dopredu pozdĺž uhlových kolíkov.

Niektoré formy umožňujú opätovné vloženie predtým tvarovaných dielov, aby sa okolo prvej časti mohla vytvoriť nová plastová vrstva. Toto sa často označuje ako pretlačovanie. Tento systém umožňuje výrobu jednodielnych pneumatík a kolies.

Formy na dva alebo viac brokov sú určené na „pretvarovanie“ v rámci jedného formovacieho cyklu a musia sa spracovávať na špecializovaných vstrekovacích strojoch s dvoma alebo viacerými vstrekovacími jednotkami. Tento proces je vlastne proces vstrekovania uskutočňovaný dvakrát, a preto má oveľa menšiu mieru chyby. V prvom kroku sa materiál základnej farby vytvaruje do základného tvaru, ktorý obsahuje medzery pre druhý záber. Potom sa do týchto priestorov vstrekuje druhý materiál, inej farby. Napríklad tlačidlá a kľúče vyrobené týmto spôsobom majú značky, ktoré sa nemôžu opotrebovať a pri vysokom použití zostávajú čitateľné.

Forma môže produkovať niekoľko kópií rovnakých častí v jednom „zábere“. Počet „odtlačkov“ vo forme tejto časti sa často nesprávne nazýva kavitácia. Nástroj s jedným odtlačkom sa bude často nazývať forma s jedným otlačkom (dutina). Forma s 2 alebo viacerými dutinami rovnakých častí bude pravdepodobne označovaná ako forma s viacnásobným pôsobením (dutina). Niektoré formy s extrémne vysokým objemom výroby (ako formy na uzávery fliaš) môžu mať viac ako 128 dutín.

V niektorých prípadoch formovanie viacerých dutín vytvorí sériu rôznych častí toho istého nástroja. Niektorí výrobcovia nástrojov nazývajú tieto formy rodinnými formami, pretože všetky časti sú spojené. Príklady zahŕňajú súpravy plastových modelov.

Skladovanie plesní

Výrobcovia vynakladajú veľké úsilie na ochranu vlastných foriem z dôvodu ich vysokých priemerných nákladov. Dokonalá teplota a vlhkosť vzduchu sa udržiavajú, aby sa zaistila najdlhšia možná životnosť každej vlastnej formy. Vlastné formy, ako napríklad formy používané na vstrekovanie gumy, sa skladujú v prostredí s kontrolovanou teplotou a vlhkosťou, aby sa zabránilo deformácii.

Materiály nástrojov

Často sa používa nástrojová oceľ. Mäkká oceľ, hliník, nikel alebo epoxid sú vhodné iba pre prototypy alebo veľmi krátke výrobné série. Moderný tvrdý hliník (zliatiny 7075 a 2024) so ​​správnym dizajnom formy môže pri správnej údržbe formy ľahko vyrobiť formy so životnosťou 100,000 XNUMX a viac.

obrábanie

Formy sa vyrábajú dvoma hlavnými metódami: štandardným opracovaním a EDM. Štandardné obrábanie v jeho konvenčnej forme je historicky metódou výroby vstrekovacích foriem. S technologickým vývojom sa CNC obrábanie stalo dominantným prostriedkom výroby zložitejších foriem s presnejšími detailmi formy v kratšom čase ako tradičné metódy.

Proces výroby elektrickým výbojom (EDM) alebo proces erózie iskier sa vo výrobe foriem rozšíril. Tento proces umožňuje formovanie predtvrdených foriem tak, že nie je potrebné žiadne tepelné spracovanie, a tiež umožňuje vytváranie tvarov, ktoré sa ťažko opracovávajú. Zmeny vytvrdenej formy bežným vŕtaním a mletím zvyčajne vyžadujú žíhanie na zmäkčenie formy a následným tepelným spracovaním na opätovné vytvrdnutie. EDM je jednoduchý proces, pri ktorom sa tvarovaná elektróda, obvykle vyrobená z medi alebo grafitu, veľmi pomaly spúšťa na povrch formy (v priebehu mnohých hodín), ktorý sa ponorí do parafínového oleja (petrolej). Napätie privedené medzi nástroj a formu spôsobuje eróziu povrchu formy v opačnom tvare elektródy.

Štát

Počet dutín zabudovaných do formy bude priamo korelovať s nákladmi na formovanie. Menej dutín vyžaduje oveľa menej nástrojov, takže obmedzenie počtu dutín zasa bude mať za následok nižšie počiatočné výrobné náklady na vytvorenie vstrekovacej formy.

Pretože počet dutín hrá zásadnú úlohu pri nákladoch na tvarovanie, zvyšuje sa aj zložitosť dizajnu súčasti. Zložitosť môže byť zapracovaná do mnohých faktorov, ako sú povrchové úpravy, požiadavky na toleranciu, vnútorné alebo vonkajšie závity, jemné detaily alebo počet podrezaní, ktoré môžu byť začlenené.

Ďalšie podrobnosti, ako sú zárezy alebo akékoľvek ďalšie znaky spôsobujúce ďalšie nástroje, zvyšujú náklady na formovanie. Povrchová úprava jadra a dutiny foriem bude ďalej ovplyvňovať náklady.

Proces formovania gumou vstrekovaním poskytuje vysoký výťažok trvanlivých výrobkov, čo z neho robí najefektívnejší a nákladovo najefektívnejší spôsob formovania. Konzistentné vulkanizačné procesy zahŕňajúce presnú reguláciu teploty významne redukujú všetok odpadový materiál.

Proces vstrekovania

Pri vstrekovacom liatí sa granulovaný plast privádza núteným piestom z násypky do vyhrievaného valca. Keď sa granule pomaly pohybujú dopredu pomocou skrutkového piestu, plast sa tlačí do vyhrievanej komory, kde sa taví. Ako sa piest posúva, roztavený plast je tlačený cez dýzu, ktorá spočíva oproti forme, čo umožňuje, aby vstupoval do dutiny formy cez systém vtoku a bežec. Forma zostáva studená, takže plastický materiál tuhne takmer ihneď po naplnení formy.

Vstrekovací cyklus

Sekvencia udalostí počas vstrekovacej formy plastovej časti sa nazýva cyklus vstrekovania. Cyklus sa začína, keď sa forma uzavrie, a potom sa vstrekuje polymér do dutiny formy. Po vyplnení dutiny sa udržiava prídržný tlak, aby sa kompenzovalo zmršťovanie materiálu. V nasledujúcom kroku sa skrutka otočí a ďalšiu dávku privádza k prednej skrutke. To spôsobí, že sa skrutka stiahne, keď sa pripraví ďalšia strela. Akonáhle je diel dostatočne chladný, forma sa otvorí a diel sa vysunie.

Vedecké verzus tradičné formovanie

Injekčná časť procesu formovania sa tradične uskutočňovala pri jednom konštantnom tlaku na vyplnenie a zabalenie dutiny. Táto metóda však umožňovala veľké rozdiely v rozmeroch od cyklu k cyklu. V súčasnosti sa viac používa vedecké alebo oddelené tvarovanie, metóda propagovaná spoločnosťou RJG Inc. V tomto prípade sa vstrekovanie plastu „oddeľuje“ do etáp, aby sa umožnila lepšia kontrola rozmerov súčiastok a viac cyklov medzi cyklami (bežne sa nazýva „shot-to“). -shot v priemysle) konzistencia. Najskôr sa dutina naplní na približne 98% pomocou riadenia rýchlosti (rýchlosti). Aj keď by tlak mal byť dostatočný na to, aby umožňoval požadovanú rýchlosť, obmedzenia tlaku v tomto štádiu sú nežiaduce. Akonáhle je dutina plná na 98%, stroj prepne z riadenia rýchlosti na riadenie tlaku, kde je dutina „zbalená“ pri konštantnom tlaku, kde je potrebná dostatočná rýchlosť na dosiahnutie požadovaných tlakov. To umožňuje ovládať rozmery súčiastok s presnosťou na tisíciny palca alebo lepšie.

Rôzne typy procesov vstrekovania

Aj keď väčšina postupov tvarovania vstrekovaním je opísaná vyššie v popise konvenčného spôsobu, existuje niekoľko dôležitých variácií tvarovania vrátane, ale nielen:

• Tlakové liatie
• Vstrekovanie kovov
• Tenkovrstvové vstrekovanie
• Vstrekovanie tekutého silikónového kaučuku

Úplnejší zoznam procesov vstrekovania plastov nájdete tu:

Riešenie problémov s procesom

Rovnako ako všetky priemyselné procesy, aj vstrekovanie môže vytvárať chybné diely. V oblasti vstrekovacieho liatia sa odstraňovanie problémov často uskutočňuje skúmaním defektných častí na konkrétne defekty a riešením týchto defektov pomocou konštrukcie formy alebo charakteristík samotného procesu. Pokusy sa často uskutočňujú pred úplnou výrobou v snahe predpovedať chyby a určiť príslušné špecifikácie, ktoré sa majú použiť v procese vstrekovania.

Pri prvom plnení novej alebo neznámej formy, kde nie je známa veľkosť výstrelu pre túto formu, môže technik / nastavovač nástrojov vykonať skúšobnú prevádzku pred úplnou výrobnou sériou. Začína s malou hmotnosťou výstrelu a plní sa postupne, až kým nie je pleseň plná na 95 až 99%. Akonáhle sa to dosiahne, použije sa malé množstvo zadržovacieho tlaku a doba zadržania sa predlžuje, až kým nedôjde k zamrznutiu brány (doba tuhnutia). Čas zastavenia brány je možné určiť zvýšením doby zadržania a následným zvážením súčasti. Ak sa hmotnosť dielu nezmení, je známe, že hradlo zamrzlo a do dielu sa už nevstrekuje žiadny ďalší materiál. Čas tuhnutia brány je dôležitý, pretože určuje čas cyklu a kvalitu a konzistenciu produktu, čo je samo o sebe dôležitým problémom v ekonomike výrobného procesu. Prídržný tlak sa zvyšuje, až kým nie sú diely bez umývadiel a kým sa nedosiahne hmotnosť dielu.

Chyby formovania

Vstrekovanie plastov je komplexná technológia s možnými výrobnými problémami. Môžu byť spôsobené buď chybami vo formách, alebo častejšie samotným formovacím procesom.

Metódy, ako napríklad priemyselné CT skenovanie, môžu pomôcť pri hľadaní týchto defektov externe aj interne.

tolerancia

Tolerancia tvarovania je špecifikovaná odchýlka v parametroch, ako sú rozmery, hmotnosti, tvary alebo uhly atď. Na maximalizáciu kontroly pri nastavovaní tolerancií je obvykle minimálna a maximálna hranica hrúbky na základe použitého procesu. Vstrekovanie je zvyčajne schopné tolerancií ekvivalentných stupňu IT asi 9–14. Možná tolerancia termoplastu alebo termosetu je ± 0.200 až ± 0.500 milimetra. V špecializovaných aplikáciách sa pri hromadnej výrobe dosahujú tolerancie až ± 5 µm na oboch priemeroch a lineárnych vlastnostiach. Je možné dosiahnuť povrchové úpravy od 0.0500 do 0.1000 XNUMX µm alebo lepšie. Možné sú aj drsné alebo kamienkové povrchy.

Požiadavky na napájanie

Sila potrebná na tento proces vstrekovania závisí od mnohých vecí a líši sa medzi použitými materiálmi. Referenčná príručka k výrobným procesom uvádza, že požiadavky na výkon závisia od „špecifickej hmotnosti materiálu, bodu topenia, tepelnej vodivosti, veľkosti dielu a rýchlosti formovania“. Nižšie je uvedená tabuľka na strane 243 s rovnakým odkazom, ako už bola spomenutá vyššie, ktorá najlepšie ilustruje charakteristiky súvisiace s výkonom potrebným pre najbežnejšie používané materiály.

Robotické formovanie

Automatizácia znamená, že menšia veľkosť častí umožňuje mobilnému inšpekčnému systému rýchlejšie preskúmať viac častí. Okrem montáže inšpekčných systémov na automatické zariadenia môžu viacosové roboty odstrániť časti z formy a umiestniť ich pre ďalšie procesy.

Medzi konkrétne príklady patrí odstránenie častí z formy bezprostredne po ich vytvorení, ako aj použitie systémov strojového videnia. Robot uchopí dielec po tom, čo boli vyhadzovacie kolíky vysunuté, aby sa diel uvoľnil z formy. Potom ich presunie buď do chovného miesta, alebo priamo do kontrolného systému. Výber závisí od typu produktu, ako aj od celkového usporiadania výrobného zariadenia. Vision systémy namontované na robotoch majú výrazne vylepšenú kontrolu kvality vložených výliskov. Mobilný robot dokáže presnejšie určiť presnosť umiestnenia kovového komponentu a kontrolovať rýchlejšie ako ľudská plechovka.

Galéria