Vstrekovacie formy z plastu fungujú ako vysoko presné nástroje na tvarovanie horúcich termoplastov do konzistentných dielov pomocou techník vysokého tlaku. Proces sa začína, keď plastové granuly vstupujú do vyhrievanej komory, kde sa rotujúci skrut vyrába spolu všetko dovtedy, kým nevznikne hustá tekutina pripravená na lisovanie. Pri tlakoch v rozmedzí približne od 10-tisíc do 30-tisíc libier na štvorcový palec sa táto roztavená hmota vtláča do tesne uzavretej formovej dutiny. Keď je už vo vnútri, chladiace kanály pomáhajú ztuhnúť plastickej forme, po čom mechanické systémy vysunú hotový výrobok. To, čo celý tento cyklus robí tak cenným, je jeho schopnosť vyrábať komplikované diely s extrémne úzkymi toleranciami, niekedy až na plus alebo mínus 0,001 palca na palec merania. Automatizované výrobné linky môžu denne vyrobiť viac ako 10 000 jednotlivých dielov, čo robí túto metódu nevyhnutnou pre veľkoplošné výrobné operácie vo viacerých odvetviach.
Každý systém vstrekovania zahŕňa štyri základné podsystémy:
Ak sú tieto komponenty optimalizované, dosahujú sa časy cyklu kratšie ako 15 sekúnd pre malé diely, čím sa maximalizuje výrobná efektívnosť.
Prechod od CAD návrhu ku forme pripravenej na výrobu zahŕňa päť kritických fáz riadených podľa vedeckých princípov vstrekovania:
| Fáza dizajnu | Kľúčové úvahy | Metriky overenia |
|---|---|---|
| Uskutočniteľnosť | Rovnaká hrúbka steny (ideálna 1–5 mm), kresliace uhly (>1°), pomer polomerov | Analýza toku vstrekovaného materiálu pre správanie pri plnení |
| Prototypovanie | Posuvné mechanizmy, umiestnenie brány | Kontrola prvého kusu (±0,15 mm) |
| Výber ocele | Tvrdosť (28–52 HRC) a kompromisy s leštitelnosťou | Odhad životnosti nástroja (50-tisíc – 1 milión cyklov) |
| Obrábanie CNC/EDM | Tolerancia umiestnenia elektródy (±5 μm) | Overenie povrchovej úpravy (Ra 0,025–3,2 μm) |
| Validácia T0 | Chladiaci výkon (ΔT±1,5 °C), rovnováha vysúvania | Štatistická schopnosť procesu (Cpk≥1,67) |
Tento štruktúrovaný pracovný postup minimalizuje revízie a zabraňuje vzniku chýb, ako sú dôlky alebo skrútenie, čo zabezpečuje rozmernú stabilitu finálnych dielov.
Pri vstrekovom lisovaní dominujú plasty, najmä polypropylén (PP), ABS a polyetylén (PE), pretože ponúkajú presný pomer pevnosti, pružnosti a cenovej dostupnosti. Keď sa na výrobnej ploche situácia zhorší, do hry vstupujú nylón a polykarbonát vďaka svojej vynikajúcej odolnosti pre najnáročnejšie diely. A potom tu je PEEK, skratka pre polyeteréterketón, ktorý sa presadzuje ako materiál číslo jedna, keď teploty dosahujú takú výšku, že spôsobia roztavenie iných živíc. Každý plast sa inak správa pri toku do foriem a to má veľký význam pri návrhu nástrojov. Viskozita materiálu určuje, aký tlak je potrebné počas vstrekovania použiť, čo priamo ovplyvňuje umiestnenie vstrekovacích hradiel a stupeň zložitosti nástroja pre dosiahnutie správnych výsledkov formovania.
Výber správnych materiálov znamená prispôsobiť mechanické vlastnosti súčiastky podmienkam, ktorým bude v reálnom svete vystavená. Pri autodiely, ktoré prichádzajú do kontaktu s palivom, je nevyhnutná chemická odolnosť. Vonkajšie výrobky veľmi profitujú z plastov stabilizovaných proti UV žiareniu, keďže slnečné svetlo môže v priebehu času výrazne rozkladať bežné polyméry. Pri lekárskych prístrojoch hľadáme špeciálne živice, ktoré v tele nevyvolajú negatívne reakcie a spĺňajú všetky prísné regulačné požiadavky. Nedávna štúdia spoločnosti Polymer Processing Society odhalila niečo dosť šokujúce – približne 42 percent súčiastok, ktoré zlyhali pred očakávanou životnosťou, zlyhali kvôli nesprávnemu výberu materiálu pre prostredie, v ktorom pracovali. Vezmime si napríklad elektrické komponenty. Tie často vyžadujú nehorľavé materiály a určité dielektrické vlastnosti. To ilustruje, ako veľmi rozhodnutia o materiáloch ovplyvňujú celý návrhový proces pri práci so systémami pre vstrekovanie termoplastov.
Podľa nedávnych priemyselných správ z roku 2023 môžu kompozity plnené sklom opotrebovať formy približne o 60 % viac ako bežné neplnené živice. To znamená, že výrobcovia často musia investovať do tvrdších ocelových foriem, aj keď sú na začiatku nákladnejšie. Čo sa týka kryštalických polymérov, ako je nylon, tieto materiály potrebujú navyše viac času na správne ochladenie kvôli tvorbe kryštálov počas spracovania. V dôsledku toho sa výrobné cykly predlžujú približne o 15 % až 25 %. Na druhej strane amorfné materiály sa pri zahriatí na určité teploty vymiešťujú omnoho rýchlejšie. Pri projektov vstrekovacieho lisovania s bežnými plastmi, ako je ABS alebo polypropylén, sa zmršťovanie zvyčajne pohybuje v rozmedzí približne 0,5 % až 3 %. Navrhovatelia musia pri tvorbe dutín zohľadniť toto zmršťovanie, aby hotové súčiastky zostali v rámci povolených tolerancií, zvyčajne najviac plus mínus 0,05 milimetra.
Keď sa produkty navrhujú s ohľadom na výrobu, firmy dosahujú lepšie výsledky svojich výrobných procesov. Vyriešenie výrobnosti na začiatku pomáha inžinierom ušetriť peniaze na náprave problémov neskôr a rýchlejšie dostať produkty na trh. Podľa niektorých nedávnych výskumov publikovaných v časopise Polymer Processing Journal minulý rok môže zavedenie týchto návrhových postupov skrátiť výrobné cykly približne o 30 %. Na čo sa výrobcovia najviac sústredia? Na zníženie komplikovaných podrezov a zabezpečenie, aby súčasti zodpovedali štandardným špecifikáciám. Tento prístup nie len predlžuje životnosť foriem, ale zaručuje aj konzistentnú kvalitu vo všetkých várkach. Mnoho firiem zistilo, že premýšľanie o tom, ako bude niečo vyrobené už počas fázy návrhu, šetrí problémy neskôr.
Efektívny DFM začína spoločnými kontrolami medzi dizajnovými a nástrojárskymi tímami ešte pred výrobou prototypov. Zdôrazňuje zjednodušenie montáže, výber materiálov vhodných pre vysoké objemy výroby a vyhýbanie sa ostrým hranám, ktoré zhoršujú tok materiálu. Pri termoplastovom lisovaní sa uprednostňujú žebra pred hrubými stenami, čím sa zachová pevnosť, a zároveň sa skracuje čas chladenia a zníži spotreba materiálu.
Udržiavanie stien v konštantnej hrúbke medzi 1,5 a 4 milimetrami pomáha vyhnúť sa frustrujúcim problémom s krčením a dôlkami na povrchu, s ktorými nikto nechce pracovať. Pokiaľ ide o vyberacie skosenia, odporúča sa cca 1 až 3 stupne na každej strane, aby sa diely po vysunutí ľahko uvoľnili. Ak sa hrúbka jednotlivých častí príliš líši, často sa vyskytujú dutiny alebo ešte horšie, škaredé povrchové chyby po výrobe. Umiestnenie vysúvacieho kolíka je ďalším kritickým faktorom. Rozmiestnite ich rovnomerne po povrchu formy – vo väčšine prípadov dobre funguje približne 4 až 8 kolíkov na štvorcový meter – čo zabraňuje deformácii dielov pri ich vytlačení. Pre dlhodobú spoľahlivosť sa ako materiál pre tieto kolíky stále používa kalená oceľ, keďže vydrží stovky tisíc cyklov, kým bude potrebná akákoľvek údržba.
| Konštrukčný parameter | Prevencia defektov | Optimálny rozsah |
|---|---|---|
| Hrúbka steny | Krčenie/dôlky | 1,5–4 mm |
| Vyberací uhol | Stopy trenia | 1°–3° na stranu |
| Hustota vysúvačov | Deformácia dielu | 4–8 kolíkov/m² |
Zohľadnite smršťovanie materiálu počas návrhu dutiny – príslušne zväčšite formy. Kritické rozmery by mali spĺňať normy ISO 20457 (±0,05–0,15 mm), čo sa dosiahne udržiavaním teploty formy v rozmedzí ±5 °C. Znížte skreslenie vyvážením chladiacich kanálov, pričom hrubšie časti ochladzujte o 70 % rýchlejšie, aby sa zabezpečilo rovnomerné tuhnutie.
Strategické umiestnenie rozdeľovacej roviny minimalizuje viditeľné švy a riziko preplnenia. Plochy s presným broušením s plochosťou pod 0,02 mm bránia vzniku preplnenia, zatiaľ čo vetiaci žľaby (0,015–0,03 mm hlboké) odstraňujú zachytený vzduch. Geometrické vylepšenia, ako napríklad kužeľovité jadrá, zjednodušujú nástroje a skracujú čas cyklu o 18 % ( správa o efektivite nástrojov 2022 ).
Voľba vstrekovacieho kanála ovplyvňuje nielen výkon, ale aj vzhľad v injekčné formy z plastu systémoch. Bežné typy zahŕňajú:
Správne umiestnenie vstupu pomáha znížiť tie otravné problémy s tokom vďaka analýze výpočtovej dynamiky tekutín. Väčšina výrobcov foriem vie z vlastnej skúsenosti, že jednostranné vstupy spôsobujú spojové čiary približne v 8 zo 10 prípadov, podľa štúdií Moldflow. Preto sa mnohí prepnú na dvojité vstupy, ktoré posúvajú tieto spojové čiary preč z dôležitých oblastí, kde by mohli spôsobiť problémy. Pri nastavovaní vstupov ich umiestňovanie blízko hrubších častí formy umožňuje únik zachytenej vzduchové bubliny správnym smerom k výfukom. U tenkostenných súčiastok je najlepšie umiestniť vstupy okolo okrajov, čo zabezpečuje rovnomerný tok materiálu po celej súčiastke bez vytvárania tlakových nerovnováh.
Rovnomerné plnenie dutiny zabezpečuje konzistentné rozloženie tlaku a minimalizuje vnútorné napätia. Nevyvážené toky spôsobujú:
| Problém s tokom | Dôsledok | Rozlíšenie |
|---|---|---|
| Premenné rýchlosti plnenia | Rozdiely v krútení | Upravte priemery rozvádzačov |
| Predčasné tuhnutie čela | Neúplné naplnenie | Zväčšite veľkosť vstupu o 20–30 % |
Podľa noriem spoločnosti Society of Plastics Engineers viac ako 60 % rozmerových chýb pochádza z nevyvážených systémov. Súčasné plnenie znižuje vnútorné napätie o 34 % a skracuje čas cyklu o 19 %.
Obrábanie s počítačovým číselným riadením (CNC) dokáže rezať kalenú oceľ s presnosťou približne plus alebo mínus 0,005 mm pomocou automatizovaných nástrojov, ktoré všetci poznáme. To robí CNC vynikajúcim pri zložitých tvaroch a umožňuje rýchlejšie dokončenie prác pri základných návrhoch foriem. Ďalšou metódou je obrábanie elektrickým výbojom, známe ako EDM. Na rozdiel od tradičných rezacích metód EDM pracuje vytváraním malých iskier medzi elektródami, ktoré postupne tavia kov kúsok po kúsku. Tento proces zvláda veľmi tvrdé materiály, ktoré by poškodili bežné rezné nástroje. Pre výrobcov, ktorí pracujú na detailných povrchoch alebo mimoriadne jemných úpravách, šetrí EDM veľa času, pretože nie je potrebné stráviť hodiny dokončovaním súčiastok po obrábaní. Mnoho dielní prechádza na EDM, keď potrebujú dosiahnuť ešte niekoľko mikrónov vyššiu presnosť pri výrobe foriem.
Keď ide o vytváranie týchto štylových textúr na výrobkoch, výrobcovia často používajú povrchové úpravy, ako sú chemické leptanie a laserové gravírovanie. Tieto metódy umožňujú formám vytvárať všetko od jednoduchých logotypov až po komplikované vzory. Možnosti úpravy povrchu sa tiež veľmi líšia – od ultra hladkého SPI-C1 zrkadlového leštenia, ktoré je potrebné napríklad pre šošovky a zrkadlá, až po detailné drevené textúry, ktoré vyzerajú takmer identicky ako skutočné materiály. Mnoho dielní teraz spolieha na pokročilý softvér na analýzu toku v formách, aby zistili, kam tieto textúry umiestniť bez spôsobenia problémov počas výroby. Správne umiestnenie zabraňuje problémom s tokom materiálu a zároveň zabezpečuje, že diely vychádzajú esteticky spracované a konzistentne dodržiavajú rozmerové špecifikácie vo všetkých sériách.
Kalené ocele, ako napríklad H13 (~50 HRC), vydržia viac ako 500 000 cyklov v abrazívnych aplikáciách, ako sú sklenenými vláknami plnené polyméry, ale majú o 30–40 % vyššie výrobné náklady. Predkolené ocele, ako napríklad P20 (~32 HRC), znížia počiatočné náklady o 25 %, čo ich robí vhodnými pre prototypy alebo stredné sériové výroby. Voľba závisí od objemu výroby, abrazívnosti materiálu a cieľových nákladov.
| Faktor | Kalené ocele | Predkolené ocele |
|---|---|---|
| Odolnosť voči cyklom | 500 000+ cyklov | ≥300 000 cyklov |
| Čas obrábania | o 20–30 % dlhšia | Štandardná |
| Odolnosť pred opálením | Vysoká (plniče) | Mierne |
Formy, ktoré majú zabudované snímače tlaku a teploty, môžu sledovať podmienky v reálnom čase a vykonávať automatické úpravy, aby sa zabránilo problémom ako výstrelky alebo neplné odlievky. Tieto formy často obsahujú prispôsobené chladiace kanály vytvorené pomocou generatívneho návrhu, ktoré lepšie zvládajú tepelné zaťaženie a šetria približne 15 až dokonca 20 percent energie. Objavili sa aj nové kompozitné materiály na nástroje, ktoré sa po použití prirodzene rozkladajú. V porovnaní s bežnými kovovými zliatinami tak znížia uhlíkové emisie približne o 30 %, čo znamená, že výrobcovia s menšími sériami teraz majú k dispozícii ekologickejšie možnosti pre svoje procesy lisovania plastov.
Plastové vstrekovacie formy sú navrhnuté tak, aby tvarovali horúce termoplasty do konkrétnych, stále rovnakých dielov pomocou techník vysokého tlaku, pričom ich hlavným cieľom je zabezpečiť vysokú presnosť a efektivitu vo výrobe.
Bežné materiály zahŕňajú polypropylén (PP), ABS, polyetylén (PE), pričom odolnejšie materiály ako nylón, polycarbonát a PEEK sa používajú pre náročnejšie aplikácie.
Materiály ako sklenenými vláknami plnené kompozity môžu zvýšiť opotrebovanie formy a náklady, zatiaľ čo kryštalické polyméry predlžujú čas chladenia, čo ovplyvňuje výrobný cyklus. Amorfné materiály sa zvyčajne chladia rýchlejšie.
Účinný DFM zahŕňa zjednodušenie montáže, výber materiálov kompatibilných s vysokým objemom výroby a konštrukčné úpravy, ako je rovnomerná hrúbka stien, aby sa predišlo chybám a uľahčila výroba.
Inteligentné formy so senzormi vo forme môžu optimalizovať výrobu sledovaním a reálnym prispôsobením podmienok, čím výrazne znížia počet chýb a energetické náklady.
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
