Plastikinių liejimo formų liejimas: visa, ką reikia žinoti prieš užsakant

Suprantant plastikinių liejimo formų pagrindus

Kas yra plastikinė liejimo forma ir kaip ji veikia

Plastikinių liejimo formų darbo principas – tai labai tikslūs įrankiai, kurie aukšto slėgio metodais formuoja karštą termoplastiką į vientisus detalių gabalus. Procesas prasideda tada, kai plastiko granulės patenka į šildomą kamerą, kur sukantis sraigtai viską sumaišo ir ištirpdo iki tankios skystos masės, pasiruošusios formavimui. Slėgiui svyruojant nuo apie 10 tūkstančių iki 30 tūkstančių svarų kvadratiniam colio, šis išlydytas plastikas įspaudžiamas į sandariai uždarytą formos ertmę. Pakliuvęs vidun, aušinimo kanalai padeda plastikui sukiesti, po ko mechaniniai mechanizmai išstumia pagamintą gaminį. Visa šią ciklą daro itin vertingą gebėjimas gaminti sudėtingas dalis su labai siaurais leidžiamaisiais nuokrypiais, kartais siekiančiais ±0,001 colio vienam coliui. Automatizuotos gamybos linijos gali pagaminti daugiau nei 10 000 atskirų detalių kasdien, todėl šis metodas yra būtinas didelės apimties gamybai įvairiose pramonės šakose.

Termoplastikinio liejimo formavimo sistemų pagrindiniai komponentai

Kiekviena injekcinio formavimo sistema integruoja keturias pagrindines posistemės:

1. SIDABRAVIMO VIENAS : Hidrauliniai arba elektriniai mechanizmai, kurie užtikrina formos puses jėga iki 8 000 tonų
2. Injekcijos blokas : Įrenginys su kūgio sraigtu ir cilindro šildytuvais, kuris tirpdo medžiagą ir dozuoja ją su ±0,5 % tikslumu pagal porcijos svorį
3. Formos montavimas : Tiksliai apdirbta plieninė arba aliumininė įranga, turinti ertmes, aušinimo kanalus, išstūmimo brokas ir ventiliacijos angas
4. Valdymo sistema : Programuojami loginiai valdikliai reguliuoja temperatūrą, slėgį, injekcijos greitį (±0,05 mm/sek. tikslumu) ir ciklo fazes

Optimaliai sureguliavus šiuos komponentus, mažų detalių ciklo trukmė gali būti mažesnė nei 15 sekundžių, maksimaliai padidinant gamybos efektyvumą.

Formos projektavimas ir įranga: nuo koncepcijos iki pasiruošimo gamybai

Pereinant nuo CAD projekto prie gamybai tinkamos formos, vadovaujamasi mokslinio formavimo principais ir vykdomos penkios kritinės fazės:

Ši struktūruota darbo eiga sumažina perdarbus ir neleidžia defektams, tokiems kaip įdubimai ar deformacijos, užtikrindama galutinių detalių matmeninę stabilumą.

Medžiagos parinkimas optimaliam plastikinių formų našumui

Dažniausiai naudojami termoplastikai liejimui į formas

Įpurškimo formavimo procese plastikai daugiausiai yra polipropilenas (PP), ABS ir polietilenas (PE), nes jie pasiekia tinkamą stiprumo, lankstumo ir prieinamumo pusiausvyrą. Kai gamybos salėje kyla sunkumų, nilonas ir polikarbonatas atsiranda su išskirtine ilgaamžiškumu ypač reikalaujantiems detalių tipams. O tada yra PEEK, trumpinys nuo polieterio eterio ketono, kuris išsiskiria kaip pagrindinis medžiagos pasirinkimas, kai temperatūros pakankamai aukštos, kad ištirpintų kitus dervų tipus. Kiekvienas plastikas skirtingai tekėja per formas, ir tai labai svarbu projektuojant įrankius. Medžiagos klampumas nustato, kiek slėgio reikia taikyti įpurškimo metu, kas tiesiogiai veikia, kur turi būti įrengiami įleidžiami kanalai ir kiek sudėtinga turi būti forma, kad būtų pasiekti tinkami formavimo rezultatai.

Plastikų parinkimo atitikimas detalės funkcijai ir aplinkai

Pasirinkdami tinkamas medžiagas reikia suderinti tai, ko reikia daliai mechaniniu požiūriu, su sąlygomis, kurioms ji susidurs realiame pasaulyje. Automobilių detalėms, kurios liečiasi su kuru, būtina cheminė atsparumas. Išorėje naudojamiems produktams labai naudingos UV stabilizuotos plastikos, nes saulės šviesa ilgainiui gali stipriai suskaidyti įprastus polimerus. Kalbant apie medicinos įrangą, reikia atsižvelgti į specialias dervas, kurios organizme nekeltų neigiamų reakcijų ir atitiktų visas griežtas reglamentines nuostatas. Paskutinysis Polimerų apdorojimo draugijos tyrimas iš tikrųjų parodė kažką pribloškiančio – apie 42 procentai detalių, sugedančių anksčiau nei numatytas jų tarnavimo laikas, tai dėl netinkamo medžiagų pasirinkimo veikimo aplinkai. Paimkime, pavyzdžiui, elektrines komponentes. Jos dažnai reikalauja ugniai atsparių medžiagų, taip pat tam tikrų dielektrinių savybių. Tai parodo, kiek medžiagų pasirinkimas lemia visą konstravimo procesą, kai dirbama su termoplastinių liejimo formavimo sistemomis.

Medžiagos pasirinkimo poveikis formos dėvėjimuisi ir ciklo trukmei

Pagal 2023 metų pramonės ataskaitas stiklu pripildytos kompozicinės medžiagos gali sunaikinti formas apie 60 % labiau nei įprastos nepripildytos dervos. Tai reiškia, kad gamintojams dažnai tenka investuoti į kietesnes plienines formas, nors jų pradinė kaina yra didesnė. Kai kalba eina apie kristalinius polimerus, tokius kaip nilonas, šios medžiagos reikalauja papildomo laiko tinkamam aušimui dėl to, kaip jos sudaro kristalus per apdorojimą. Dėl to gamybos ciklai pratęsiami tarp 15 % ir 25 %. Kita vertus, amorfinės medžiagos, esant tam tikrai temperatūrai, paprastai išstumiamos žymiai greičiau. Liejimui formomis naudojant įprastas plastikines medžiagas, tokius kaip ABS ar polipropilenas, susitraukimas paprastai yra nuo 0,5 % iki 3 %. Projektuotojai turi tai atsižvelgti kurpdami ertmes, kad galutiniai gaminiai išliktų priimtinose ribose, paprastai ne daugiau kaip ±0,05 milimetrų.

Gaminimo galimybės projektavimas (GDG) ir matmenų tikslumas

Kai gaminiai yra suprojektuoti atsižvelgiant į gamybą, įmonės gauna geresnių rezultatų iš savo gamybos procesų. Iš pradžių išsiaiškinus, ar galima gaminti, inžinieriai sutaupys pinigų, kai vėliau bus išspręstos problemos, ir greičiau pristatys produktus į rinką. Remiantis neseniai paskelbtais tyrimais, paskelbtaisiais "Polymer Processing Journal" pernai, šių projektavimo metodų taikymas gali sumažinti gamybos ciklus apie 30%. Į ką daugiausia orientuojasi gamintojai? Sumažinti tuos sudėtingus subcuts ir įsitikinti, kad dalys atitinka standartines specifikacijas. Šis metodas ne tik leidžia pelėms ilgesnės trukmės, bet ir užtikrina vienodą kokybės lygį visose partijose. Daugelis parduotuvių pastebėjo, kad galvojus apie tai, kaip kažkas bus pagaminta, kai dar ruošiasi piešti, ateityje nesusirūpinama galvos skausmomis.

Pagrindiniai gamybos projektavimo principai (DFM)

Veiksmingas DFM prasideda bendrais dizaino ir įrankių komandų apžvalgomis prieš pradedant prototipavimą. Tai apima montavimo supaprastinimą, aukšto apimties suderinamų medžiagų parinkimą ir aštrių kampų vengimą, kurie trukdo tekėjimui. Termoplastiniame formavime vietoj storų sienelių naudojamos pertvaros, kad būtų išlaikyta stiprybė, sumažinamas aušinimo laikas ir medžiagų sunaudojimas.

Sienelių storis, ištraukimo kampai ir išstūmimas: defektų vengimas

Sienas laikant nuolatine storumo riba tarp 1,5 ir 4 milimetrų, galima išvengti varginančių išlinkimo problemų ir įdubimo žymių, su kuriomis niekas nenori susidurti. Kalbant apie ištraukimo kampus, kiekvienoje pusėje rekomenduojama naudoti apie 1–3 laipsnių kampą, kad detalės būtų lengvai išstumiamos be trinties. Jei sekcijų storis per daug skiriasi, dažnai atsiranda ertmės ar dar blogiau – negražūs paviršiaus defektai po gamybos. Išstūmiklių taškų išdėstymas taip pat yra svarbus veiksnys. Juos reikia tolygiai paskirstyti ant formos paviršiaus – daugeliu atveju gerai veikia 4–8 taškai kvadratiniam pėdai, kas neleidžia detalėms iškrypti, kai jos išstumiamos. Ilgalaikiam patikimumui šiems taškams vis dar geriausias pasirinkimas yra kalibruota plieninė medžiaga, nes ji atlaiko šimtus tūkstančių ciklų, kol prireikia bet kokios priežiūros.

Tikslumo tolerancijų, susitraukimo ir išlinkimo valdymas kritinėse matmenyse

Atsižvelkite į medžiagos susitraukimą formuojant ertmę – atitinkamai padidinkite formos matmenis. Svarbiausi matmenys turi atitikti ISO 20457 standartus (±0,05–0,15 mm), kurių pasiekiamumas užtikrinamas palaikant formos temperatūrą ±5 °C ribose. Sumažinkite išlinkimą subalansavę aušinimo kanalus, 70 % greitesniam aušinimui taikant storesnes dalis, kad skatintų vientisą sukietėjimą.

Skeliamosios linijos, liejimo liekanų kontrolė ir formos geometrijos optimizavimas

Strategiškai pasirinkta skeliamoji linija sumažina matomas siūles ir liejimo liekanų riziką. Tiksliai apdirbti paviršiai su mažesne nei 0,02 mm plokštuma neleidžia susidaryti liekanoms, o išleidimo grioveliai (0,015–0,03 mm gylio) pašalina užčiuoptą orą. Geometriniai patobulinimai, tokie kaip koniniai branduoliai, supaprastina įrangą ir 18 % sumažina ciklo trukmę ( 2022 metų įrangos efektyvumo ataskaita ).

Įtekėjimo kanalų strategijos ir tekėjimo optimizavimas formos projektavime

Įtekėjimo kanalų tipai ir jų poveikis pripildymo kokybei bei išvaizdai

Įtekėjimo kanalų pasirinkimas veikia tiek našumą, tiek išvaizdą plastikinė injekcinė pelėšlė sistemos. Dažniausi tipai yra:

• Briaunos / lazdelės įtekėjimo kanalai : Patikimas storoms sekcijoms, tačiau palieka matomus pėdsakus
• Po vandeniu veikiantys/ankšto formos liemenys : Leidžia automatinį atjungimą, naudojant paslėptus įėjimo taškus
• Taškiniai liemenys : Palieka minimalius matomus pėdsakus, idealūs estetinėms paviršių sritims
  Ventiliatoriaus formos liemenys neleidžia sustingti plūduriuojant platesnėse dalyse, o per maži taškiniai liemenys gali apriboti srautą. „Plastic International“ tyrimas (2023 m.) parodė, kad po vandeniu veikiantys liemenys vartotojo produktuose sumažino matomus defektus 47 %, palyginti su rankiniu būdu nupjautomis atplėšomis.

Strategiškai parinkta liemenų išdėstymo vieta, siekiant sumažinti suvirinimo linijas ir oro spąstus

Teisingas vartų išdėstymas padeda sumažinti erzinančias tekėjimo problemas dėka skaičiavimo hidrodinamikos analizės. Dauguma formų gamintojų iš patirties žino, kad vienas galinis vartai pagal Moldflow tyrimus maždaug 8 kartus iš 10 sukuria suvirinimo linijas. Todėl daugelis pereina prie dviejų vartų, kurie perkelia šias suvirinimo linijas nuo svarbių vietų, kurios gali sukelti problemas. Derinant vartus, juos reikia dėti arti storesnių formos dalių, kad užblokuotas oras tinkamai galėtų išeiti link išleidimo angų. Plonų sienučių komponentams geriausiai tinka vartų išdėstymas kraštuose, nes tai užtikrina tolygų medžiagos tekėjimą per visą detalę, nekurdant slėgio disbalanso.

Pildymo schemų ir slėgio pasiskirstymo subalansavimas

Vienodas ertmės užpildymas užtikrina nuoseklų slėgio pasiskirstymą ir mažina vidinius įtempimus. Nesubalansuotas tekėjimas sukelia:

Pagal Plastikinių medžiagų inžinierių draugijos standartus, daugiau nei 60 % matmenų klaidų atsiranda dėl nebalansuotų sistemų. Vienalaikis pildymas sumažina vidinius įtempimus 34 % ir sutrumpina ciklo trukmę 19 %.

Pažangios formavimo technikos ir ateities tendencijos plastikinių liejimo formose

CNC apdirbimas ir EDM: tikslūs metodai formų gamyboje

Kompiuterinio skaičiavimo skirstymo apdirbimas pjauna kietintą plieną su apie plius arba minus 0,005 mm tikslumu naudojant tas automatizuotas priemones, apie kurias visi žinome. Dėl to CNC puikiai tinka sudėtingoms formoms ir leidžia greičiau atlikti darbus, susijusius su paprastais formos modeliais. Tada yra elektroerozinis apdirbimas, arba EDM, kaip jį vadina žmonės. Vietoj tradicinių pjaustymo metodų EDM veikia sukurdamas mažyčius kibirkščiavimus tarp elektrodų, kurie tiesiogiai ištirpdo metalą po truputį. Šis procesas puikiai susidoroja su labai atspariais medžiagomis, kurios sugadintų įprastą pjaunamąją įrangą. Gamintojams, dirbantiems su detalėmis paviršiaus raštais ar itin smulkiais elementais, EDM sutaupo daug laiko, nes jiems nereikia praleisti valandų, apdorinant detalių paviršius po apdirbimo. Daugelis įmonių ima verčiau naudoti EDM, kai reikia papildomų mikronų tikslumo savo formų darbuose.

Paviršiaus apdaila, tekstūrizavimas ir estetinė personalizacija

Kurdami šiuos prekės ženklo tekstūras ant produktų, gamintojai dažnai pasitelkia paviršiaus apdorojimo metodus, tokius kaip cheminis raižymas ir lazerinis graviravimas. Šios technikos leidžia formoms sukurti viską – nuo paprastų logotipų iki sudėtingų raštų. Taip pat labai skiriasi ir galutinė apdaila – nuo ultragladžios SPI-C1 veidrodinio poliravimo, reikalingo dalykams kaip lęšiai ir veidrodžiai, iki detalių medienos tekštelėjimo efektų, kurie atrodo beveik tapačiai kaip tikros medžiagos. Dabartiniais laikais daugelis įmonių remiasi pažangia įrankių srauto programine įranga, kad nustatytų, kur šios tekstūros turėtų būti patalpintos, nekeldamos problemų gamybos metu. Teisinga vietos parinktis užkerta kelią medžiagos srauto problemoms, tuo pačiu užtikrinant, kad detalės išeitų estetiškai patrauklios ir atitiktų matmenų specifikacijas nuosekliai visose partijose.

Kietinti ir prieškietinti plienai: ilgaamžiškumo ir kainos kompromisai

Užkaltojo plieno rūšys, tokios kaip H13 (~50 HRC), išlaiko daugiau nei 500 000 ciklų šlifavimo sąlygose, pvz., stiklu pripildytuose polimeruose, tačiau jų gamybos kaina yra 30–40 % didesnė. Prieš užkalti paruoštas plienas, toks kaip P20 (~32 HRC), sumažina pradinius kaštus 25 %, todėl tinka prototipams ar vidutinio tūrio serijoms. Pasirinkimas priklauso nuo gamybos apimties, medžiagos šlumbos ir kainos tikslų.

Išmanieji Formai, Įformės Jutikliai ir Tvarus Formų Projektavimas

Įterpti slėgio ir temperatūros jutikliai formose gali stebėti sąlygas realiu laiku, automatiškai atlikdami koregavimus, kad būtų išvengta tokių problemų kaip perpildymas ar nepilnai užpildyti ertmės. Šios formos dažnai turi adaptuotus aušinimo kanalus, sukurtus generatyvaus projektavimo metodais, kurie geriau veikia šiluminiu požiūriu ir sutaupo apie 15–20 procentų energijos sąnaudų. Taip pat atsirado naujų kompozitinių medžiagų įrankiams, kurios naudojimo pabaigoje natūraliai skyla. Jos sumažina anglies išmetimą maždaug 30 procentų, palyginti su įprastinėmis metalinėmis lydiniais, todėl gamintojai, planuojantys mažesnius gamybos ciklus, dabar turi žalesnių alternatyvų savo liejimo injekcijomis procesams.

DUK

Kokia yra plastikinių liejimo injekcijomis formų pagrindinė paskirtis?

Plastikinės liejimo injekcijomis formos sukurtos tam, kad karštą termoplastiką formuotų į specifinius, nuoseklius detalių elementus naudojant aukšto slėgio technikas, užtikrinant didelį tikslumą ir efektyvumą gamyboje.

Kokios medžiagos dažniausiai naudojamos plastikiniame liejime injekcijomis?

Dažniausiai naudojamos medžiagos yra polipropileno (PP), ABS, polietilenas (PE), o reikalaujančioms aplikacijoms – atsparesnės medžiagos, tokios kaip nilonas, polikarbonatas ir PEEK.

Kaip medžiagos pasirinkimas veikia formos nusidėvėjimą ir gamybos ciklą?

Medžiagos, tokios kaip stiklu pildyti kompozitai, gali padidinti formos nusidėvėjimą ir sąnaudas, o kristaliniai polimerai pailgina aušinimo laiką, kas veikia gamybos ciklą. Amorfinės medžiagos paprastai vėsta greičiau.

Kokie veiksniai yra vertinami projektuojant gamybai (DFM)?

Veiksmingas DFM apima surinkimo supaprastinimą, aukšto apimties suderinamų medžiagų atranką ir konstrukcinius pakeitimus, pvz., vientisą sienelių storį, kad būtų išvengta defektų ir palengvinta gamyba.

Kokios yra protingų formų ir formos viduje esančių jutiklių naudos?

Protingos formos su integruotais jutikliais gali optimizuoti gamybą, stebėdamos ir koreguodamos sąlygas realiuoju laiku, žymiai sumažindamos defektus ir energijos sąnaudas.