Dutinový blok v podstate určuje tvar vonkajšej strany hotového plastového dielu vrátane dôležitých kozmetických detailov, na ktoré zákazníci upozorňujú. Keď horúci plast vstúpi do formy, tento starostlivo opracovaný diel ovláda hladkosť povrchu, zachováva presný tvar a udržiava konzistentné rozmery počas celého výrobného procesu. Kvalitný návrh dutiny pomáha predchádzať problémom ako dôlkovanie, kde materiál zapadá dovnútra, skrútenie pri ohýbaní súčiastok mimo tvaru alebo odlomeniny, ktoré vytvárajú nežiaducu nadbytočnú hmotu okolo okrajov. Rozloženie tlaku rovnomerne a riadenie tepla tu robí celý rozdiel. Voľba materiálu závisí od toho, čo vydrží opotrebovanie a zároveň sa dá dobre leštiť. Väčšina prevádzok dnes používa kalené nástrojové ocele. Pre bežné výrobné série je oceľ P20 dostatočne vhodná. Ak však potrebujú niečo odolnejšie pre extrémne podmienky alebo veľa cyklov, H13 sa stáva štandardnou voľbou. Niektoré špeciálne prípady vyžadujú namiesto toho verzie z nehrdzavejúcej ocele, najmä pri práci s náročnými živkami ako PVC alebo tými obsahujúcimi halogénové zmesi protipožiarnej ochrany, ktoré môžu so časom korodovať bežnú oceľ.
Jadro je umiestnené oproti dutine a vytvára všetky vnútorné detaily, ako sú otvory, žebra, výstupky a závleky, ktoré skutočne určujú, ako dobre daná súčiastka plní svoju funkciu a ako sa zapája pri montáži. Presné zarovnanie medzi jadrom a dutinou je veľmi dôležité, pretože zabraňuje tvorbe nežiaducej preliačiny a zabezpečuje rovnomernú hrúbku stien súčiastky. Pri zložitých konštrukciách použitie modulárnych jadier zjednodušuje údržbu a umožňuje konštruktérom upravovať návrhy bez nutnosti úplnej rekonštrukcie celého formy. Táto flexibilita poskytuje výrobným firmám výraznú výhodu pri realizácii špecializovaných projektov plastového vstrekovania, kde sa zmeny často vyskytujú.
Nástrojová oceľ je stále kráľom pri výrobe dutín a jadrových blokov, pretože tieto materiály ponúkajú presný kompromis medzi ľahkosťou obrábania, tvrdosťou v rozsahu približne 48 až 54 HRC a odolnosťou voči teplu. Pri výbere vhodnej ocele musia výrobcovia zvážiť niekoľko navzájom prepojených faktorov. Najprv ide o druh používaného polyméru – niektoré sú veľmi abrazívne, zatiaľ čo iné kov chemicky napádajú. Potom sa hodnotí počet vyrobených dielov predtým, ako sa vložka opotrebuje. Vezmime si napríklad oceľ H13, ktorá vydrží viac ako pol milióna výrobných cyklov. Dôležité sú tiež tepelné vlastnosti, keďže rôzne plasty vyžadujú rôzne rýchlosti chladenia počas výroby. Aby sa životnosť foriem ešte predĺžila, sú nevyhnutné povrchové úpravy. Techniky ako nitridácia alebo nanášanie tenkej vrstvy titán dusitanu chránia pred neprijemnými javmi, keď sa materiál prilepuje na povrch formy alebo keď sa opotrebúva vplyvom sklenených vlákien zmiešaných do plastu.
Submikrónové zarovnanie medzi dutinou a jadrom je nepostrádateľné pre vysoko presné formy. Nesúosnosť vyššia ako 0,005 mm ohrozuje nezhodu rozdelenej plochy, nerovnomernú hrúbku stien a predčasné opotrebenie formy. Štandardné postupy v priemysle zahŕňajú:
| Spôsob zarovnania | Rozsah tolerancií | Použitie v aplikácii |
|---|---|---|
| Vodidlá a pouzdrá | ±0.01 mm | Štandardné súčiastky |
| Zamykacie kuželové západky | ±0.005 mm | Komplexné geometrie |
| Kompenzáciu tepelného rozšírenia | ±0,002 mm | Vysokoteplotné materiály |
Tieto systémy zachovávajú polohovú stabilitu počas tepelných cyklov a mechanického zaťaženia – čo je kritické pre opakovateľnú rozmernú presnosť pri dlhých výrobných sériách.
Systém vtokov, ktorý pozostáva z prívodníka, rozvádzačov a vtokov, v podstate pôsobí ako diaľničná sieť pre roztavenú plastovú hmotu pri jej vstupovaní do formy. Keď sú rozvádzače plne kruhové a majú hladké prechody, pomáhajú vytvárať lepší laminárny tok. To znižuje problémy spôsobené strihovými silami a zachyteným vzduchom, ktoré môžu viesť k nepríjemným stehovým čiarám alebo neúplnému naplneniu, tzv. nedoliatiam. Kvalitný návrh týchto systémov eliminuje tie otravné mŕtve priestory, kde plast len dlho stojí. Kratšie časy pobytu znamenajú menšiu pravdepodobnosť rozkladu materiálu v priebehu času. Niektorí výrobcovia uvádzajú zníženie odpadu takmer na nulu pri porovnaní optimalizovaných systémov so starším konvenčným dizajnom, ktorý nebol správne vyvážený.
Systémy horúceho vedenia udržiavajú plast roztopený prostredníctvom vykurovaných rozvádzačov a trysiek, čo znamená, že nie je potrebné odstraňovať zvyšný ztuhnutý materiál. Tieto systémy skracujú čas cyklu približne o 12 až 30 percent, pretože eliminujú chladenie potrebné pri bežných studených vodičoch. To robí systémy horúceho vedenia vynikajúcou voľbou pri výrobe veľkých množstiev, alebo pri práci so špeciálnymi technickými plastami, ktoré negatívne reagujú na zmeny teploty v priebehu času. Na druhej strane sú systémy studeného vedenia omnoho jednoduchšie a lacnejšie na počiatku, no po každom lisovaní vytvárajú približne 15 až 40 percent odpadu a celkovo trvajú dlhšie. Napriek tomu si mnoho výrobcov ponecháva studené vodiče pre rýchle prototypovanie alebo malé série, keď investovanie veľkých finančných prostriedkov do špecializovaného nástroja nedáva ekonomický zmysel.
| Typ systému | Vznik odpadu | Vplyv cyklu času | Najlepšie prípady použitia |
|---|---|---|---|
| Studené vedenie | 15–40 % hmotnosti vstreku | +20–50 % fáza chladenia | Prototypy, malé série |
| Teplotný kanálik | ≤5 % strata materiálu | Optimalizované vylúčením chladenia | Veľké objemy, technické smoly |
Voľba typu vstrekovacieho hriazňa má veľký vplyv na to, ako bude finálny diel vyzerať, ako bude fungovať a ako vydrží v priebehu času. Poďme si to rozobrať. Ihlové hriazne sú vynikajúce pri práci s malými komponentmi, kde je potrebná presnosť. Hranné hriazne sú dosť spoľahlivé pre správny tok materiálu pozdĺž okrajov dielov a zjednodušujú odrezávanie po výrobe. Podvodné hriazne majú tú zaujímavú vlastnosť, že sa v podstate samy odstrihnú po vysunutí, takže na povrchu, ktorý je dôležitý, zostane len minimálny stôp. Ventilové hriazne rovnomerne rozvádzajú materiál cez tie problematické tenké steny, aj keď niekedy zanechajú určitú pracu s úpravou povrchu. A tu je niečo dôležité, na čo výrobcovia neustále myslia: každý dizajn hriazňa musí zostať v rámci určitých limitov, ktoré závisia od druhu používaného plastu. Príliš silný tlak pri materiáloch ako polycarbonát alebo PEEK môže spôsobiť problémy, napríklad zmeny farby alebo dokonca chemické poškodenie polymérnej štruktúry.
Správne umiestnenie vstupu znamená nájsť optimálne riešenie medzi štrukturálnou pevnosťou a vizuálnym vzhľadom súčiastky. Štrukturálne vstupy sa umiestňujú tam, kde môžu napájať hrubšie oblasti, čím sa zabráni vzniku dier a zabezpečí rovnomerné zaplnenie. Estetické vstupy sa umiestňujú na miesta, ktoré nikto nevidí, napríklad pod povrchy, okolo montážnych bodov alebo skryté za inými prvkami, a to bez narušenia toku materiálu. Aj štatistiky to potvrdzujú. Podľa ASM International približne 68 % povrchových chýb vzniká kvôli nevhodnému výberu umiestnenia vstupu. Preto sa mnohé výrobné spoločnosti dnes obracajú k pokročilým 3D simuláciám toku. Tieto nástroje umožňujú včasné odhalenie problémov, napríklad potenciálne miesta stýkania sa prúdov, miesta zaťaženia alebo skracovania, ešte pred tým, než sa začne vyrábať nástroj pre výrobnú sériu.
Aby sa minimalizovali tie otravné stopy brán, ktoré kazia vzhľad lisovaných súčiastok, musia výrobcovia kombinovať inteligentné riadenie procesu s kvalitným návrhom nástroja. Udržiavanie stabilných teplôt v okolí oblasti brány, ideálne v rozmedzí približne 2 stupňov Celzia, pomáha vyhnúť sa problémom ako predčasné tuhnutie alebo nadmerné strihové sily. Zmena tvaru brán na viac zúžený alebo kužeľovitý tvar ich uľahčuje odstránenie po formovaní. A väčšie brány vo všeobecnosti fungujú lepšie, pokiaľ zostávajú v rámci bezpečných hraníc strihu, pretože to zníži problémy so striekaním pri práci s určitými citlivými materiálmi. U súčiastok, kde je najdôležitejší vzhľad, dodatočný krok leštenia môže znížiť zvyškové stopy na hĺbku pod 0,05 milimetra, čo je pre ľudské oko prakticky neviditeľné. Táto úroveň podrobností je kritická pre výrobky, ktoré sa dostanú do rúk spotrebiteľov. Laserová technológia tu tiež priniesla veľký pokrok, keď v mnohých prípadoch znížila manuálnu dokončovaciu prácu približne na polovicu, čo je obzvlášť cenné pri práci s malými bránami na presných komponentoch, kde tradičné metódy jednoducho nestačia.
Usporiadanie chladiacich kanálov pravdepodobne predstavuje najväčší rozdiel pri skrátení časov cyklov a zlepšovaní kvality dielov. Správny postup znamená vedenie týchto kanálov tesne pri skutočnom tvare dielu, najmä okolo hrubších oblastí, ale zároveň opatrné vyhýbanie sa problémom s vysúvačmi, posuvnými mechanizmami alebo inými dôležitými časťami konštrukcie formy. Keď sa teplo rovnomerne odvádza z celej formy, pomáha to zabrániť nerovnomernému smršťovaniu a skresleniu, ktoré môžu pokaziť hotové výrobky. Niektorí výrobcovia prechádzajú na mediálne materiály namiesto bežnej nástrojovej ocele, pretože lepšie vedú teplo. Tieto mediálne zliatiny, ako napríklad Glidcop alebo AMPCO, dokážu prenášať teplo približne o 40 % rýchlejšie ako štandardné možnosti. To predstavuje významný rozdiel pri spracovaní určitých náročných plastov, ako je PPS alebo kvapalokryštalické polyméry, ktoré vyžadujú presnú kontrolu teploty počas výroby.
S kovovým 3D tlačením prichádza schopnosť vytvárať chladiace kanály prispôsobené skutočnému tvaru súčiastky, namiesto jednoduchého vŕtania priamych otvorov. To znamená žiadne horúce miesta počas výroby a časy chladenia sa znížia odkiaľkoľvek od 25 % až približne na 70 % oproti tradičným metódam. Spôsob, akým sú tieto kanály navrhnuté, skutočne pomáha zachovať lepšiu rozmerovú presnosť a hladšie povrchy, čo je obzvlášť viditeľné pri práci na súčiastkach s nepravidelnými tvarmi alebo komplexnými geometriami. Áno, počiatočná investícia je stále dosť vysoká pre malé sériové výroby, no situácia sa rýchlo mení, keď sa výrobcovia dostanú k väčším objemom, kde najväčší význam má presnosť. Keď každá sekunda záleží a každá kvalitná súčiastka sa premietne do konečného výsledku, tieto úspory sa v priebehu času skutočne začnú nasčítavať.
Tepelná disipácia dominuje vstrekovaciemu procesu — tvorí približne 60 % celkového času. Keďže tuhnutie sleduje dobre známe fyzikálne zákony (určené hrúbkou dielu a tepelnou vodivosťou), chladenie nie je možné urýchliť za hranice materiálových limitov. To znamená, že najúčinnejším prostriedkom na optimalizáciu cyklu je inteligentný návrh kanálov, nie rýchlejšie stroje.
Správne nastavenie vysúvacieho systému znamená použiť presne taký tlak, ktorý vytlačí súčiastky, aniž by na nich zanechal stopy alebo poškodil ich povrch. Vysúvacie kolíky fungujú najlepšie, keď sú umiestnené v oblastiach, kde nie je dôležitý vzhľad. Pre tie náročnejšie miesta vo vnútri foriem pomáhajú špeciálne rukávy chrániť krehké jadrové časti a zároveň umožňujú čistené uvoľnenie súčiastok s dlhými úzkymi kanálmi. Vyhadzovacie platne sú ďalšou kľúčovou súčasťou, najmä pri tenkých plastových doskách alebo veľkých plochých komponentoch, ktoré vyžadujú jemné zaobchádzanie počas vyberania. Keď tieto súčasti pracujú postupne, zvyčajne synchronizovane s otváraním formy, bránia tvorbe vzduchových bublín a zabezpečujú rovné vysúvanie bez skreslenia tvaru. Správne časovanie robí rozdiel medzi dokonalým výrobným behom a problémami so zaseknutými súčiastkami, ktoré si vyžadujú dodatočnú manuálnu prácu na opravu.
Správne nastavenie vyberacích uhlov medzi 1° a 2° zabezpečuje, že sa diely čisto vysúvajú z foriem. Bez správneho vyberacieho uhla na zvislých plochách môžu sily pri vysúvaní stúpnuť približne až trojnásobne, čo vedie k vážnym problémom, ako poškodenie povrchu, vznik trhlín alebo dokonca zlomenie jadier. To je najdôležitejšie pri náročných materiáloch, ktoré buď rýchlo opotrebúvajú formy, alebo sa výrazne zužujú pri chladení – napríklad sklolaminátové polyamidy alebo určité druhy polyetylénu. Pre každého, kto pracuje s výrobou plastových dielov injekčným lisovaním na mieru, nie je vyberací uhol niečo, čo sa pridáva na poslednú chvíľu. Skúsení inžinieri ho integrujú priamo do návrhu zvislých prvkov od samého začiatku. Spustia aj simulácie, aby overili, ako všetko funguje spoločne so systémom vysúvania a ako sa rôzne plasty správajú počas chladnutia a tuhnutia.
Kĺzky sú nevyhnutné, keď geometria dielu obsahuje prvky kolmé na smer otvárania formy – bočné otvory, západky, kliky alebo bočné zábrany – ktoré nie je možné vyrobiť priamy vysúvaním jadier. Pohybujú sa laterálne predtým pri otváraní formy vytvoria požadovaný tvar a potom sa vrátia späť, aby umožnili vysunutie dielu. Použitie kĺzkov je opodstatnené v prípadoch, keď:
Tri základné komponenty zabezpečujú spoľahlivosť a životnosť kĺzok:
Správne ztvrdnuté (48–52 HRC) a namazané, tieto komponenty vydržia viac ako 500 000 cyklov a zároveň zachovávajú opakovateľnosť na úrovni mikrónov.
Posuvné diely poskytujú dizajnérom väčšiu slobodu, ale zároveň prinášajú potenciálne problémy. Podľa odvetvových údajov približne 35 percent nečakanej výpadkovosti formy vzniká v dôsledku problémov s posuvnými dielmi, ako je ich zaseknutie, opotrebovanie alebo straty zarovnania. Niektorí dizajnéri navrhujú zjednodušiť diely tak, aby posuvné diely vôbec neboli potrebné. Odkazujú sa na štúdie, podľa ktorých zníženie zložitosti formy približne o 20 % viedlo k približne 42 % nižšiemu počtu porúch. Napriek tomu pri veľmi presných komponentoch, ako je lekárské vybavenie, objektívy kamier alebo lietadlové diely, posuvné diely nemajú náhradu. Najdôležitejšie nie je ich úplne vyhnúť, ale zabezpečiť, aby boli od začiatku správne vyrobené z odolných materiálov a aby bola po celú dobu ich životnosti dodržiavaná pravidelná kontrola a údržba.
Mikroventily sú v podstate plytké kanály, zvyčajne hlboké medzi 0,015 a 0,025 mm, umiestnené pozdĺž čiar rozdelenej formy, pri jadrách alebo vedľa vymieťacich kolíkov. Tieto malé prvky pomáhajú odstrániť zachytený vzduch počas plnenia formy. Ak tieto ventily chýbajú, stlačený vzduch sa môže veľmi zohriať, niekedy viac ako 400 stupňov Celzia, čo spôsobuje spaľovanie materiálu živice. To vedie k nepekným stopám spáleniny, dutinám vo vnútri dielov alebo oblastiam, kde sa materiál neporovná správne. Veľmi dôležité je tiež správne umiestnenie ventilov, pretože to zabraňuje tvorbe týchto neprijemných plynových bublín. Tieto plynové bubliny môžu oslabiť štrukturálnu pevnosť dielu a pokaziť povrchový vzhľad. U tenkostenných dielov, ktoré vyžadujú úzke tolerancie, je to ešte dôležitejšie, pretože akékoľvek vady sa stanú omnoho výraznejšími a problematickejšími.
Uhly na dieloch, zvyčajne okolo 1 až 3 stupne, ale niekedy až do 5 stupňov pre materiály ako polyetylén alebo polypropylén, ktoré sa dosť smršťujú, pomáhajú skoseniu zvislých stien, čím sa zníži trenie pri vytlačovaní dielu z formy. Ak tieto odlupovacie uhly nie sú dostatočné, stroj potrebuje štyrikrát vyššiu silu na vysunutie dielu a výrobné cykly trvajú o 15 % až 25 % dlhšie. Navyše sa formy rýchlejšie opotrebúvajú a diely sa poškodzujú častejšie. Ľudia často vnímajú odlupovanie len ako niečo, čo pomáha uvoľniť diely, no v skutočnosti ide o jednu zo základných zložiek správneho návrhu foriem, ktorú treba zohľadniť hneď na začiatku každého procesu vývoja výrobku.
Ventilácia sa často prehliada aj pri presných formách, pretože ľudia obávajú, že to môže veci skomplikovať alebo poškodiť povrchový vzhľad. Ale pozor: zachytený vzduch spôsobuje približne tretinu všetkých kosmetických problémov a postupne ničí oceľ, čo vedie k častejším opravám a vyšším nákladom v budúcnosti. Pri výrobe vlastných plastových súčiastok, ktoré vyžadujú tolerancie pod 0,1 milimetra, už správna ventilácia nie je len peknou pridanou hodnotou. Stáva sa absolútne nevyhnutnou pre hladký chod celého procesu, zabezpečenie správnej výroby súčiastok a predĺženie životnosti drahých foriem.
Zakalené nástrojové ocele ako P20 a H13 sa bežne používajú na dutiny a jadrá kvôli ich trvanlivosti a schopnosti odolávať teplu. Nerezová oceľ sa používa pri práci s koroze aktívnymi živmi.
Systémy studených vodičov sú jednoduchšie a lacnejšie, ale produkujú viac odpadu. Systémy horúcich vodičov skracujú čas cyklu a množstvo odpadu, ale majú vyššiu počiatočnú cenu.
Konformné chladiace kanály zvyšujú účinnosť chladenia tým, že kopírujú tvar dielu, čím sa znížia horúce miesta a skráti sa čas cyklu.
Posuvy pridávajú zložitosť a potenciálne problémy s spoľahlivosťou kvôli zarovnaniu a opotrebovaniu, no sú nevyhnutné pre diely so zložitými geometriami.
Horúce správy2024-04-25
2024-03-06
2024-03-06
2024-03-06
2024-03-06
2024-08-09
Hlavný produkt spoločnosti WishSINO: vstrekovacie formy, dizajn a vývoj výrobkov, 3D tlač, plastové vstrekované výrobky, IMD vstrekovanie, atď.
Autorské práva © 2024 WishSINO Technology Co., Limited Zásady ochrany súkromia
EN
AR
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
ID
LT
SK
SL
VI
TH
TR
AF
MS
GA
BN
HMN
LO
LA
MI
MN
NE
MY
UZ
