Khối khoang cơ bản định hình phần bên ngoài của chi tiết nhựa hoàn chỉnh, bao gồm các chi tiết thẩm mỹ quan trọng mà khách hàng dễ nhận thấy. Khi nhựa nóng được đưa vào khuôn, bộ phận được gia công chính xác này sẽ kiểm soát độ nhẵn mịn của bề mặt, duy trì độ chính xác về hình dạng và đảm bảo kích thước ổn định trong suốt quá trình sản xuất. Thiết kế khoang tốt giúp ngăn ngừa các vấn đề như dấu lõm do vật liệu co vào phía trong, biến dạng khi chi tiết bị cong vênh, hay ba via tạo ra vật liệu dư thừa không mong muốn xung quanh các cạnh. Cách thức phân bố áp lực đồng đều và quản lý nhiệt độ là yếu tố then chốt ở đây. Việc lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào khả năng chịu mài mòn và vẫn có thể đánh bóng tốt. Hầu hết các xưởng hiện nay sử dụng thép dụng cụ đã tôi cứng. Đối với các đợt sản xuất trung bình, thép P20 đủ đáp ứng yêu cầu. Tuy nhiên, nếu cần vật liệu bền hơn cho điều kiện làm việc khắc nghiệt hoặc số chu kỳ lớn, H13 trở thành lựa chọn tiêu chuẩn. Một số trường hợp đặc biệt đòi hỏi phiên bản bằng thép không gỉ, đặc biệt khi làm việc với các loại nhựa khó xử lý như PVC hoặc những loại chứa chất chống cháy halogen có thể gây ăn mòn thép thông thường theo thời gian.
Lõi được đặt đối diện với lòng khuôn và tạo ra tất cả các chi tiết bên trong như lỗ, gân, bệ đỡ và phần undercut, những yếu tố này thực sự quyết định hiệu suất hoạt động và độ chính xác khi lắp ráp của một bộ phận. Việc căn chỉnh chính xác giữa lõi và lòng khuôn là rất quan trọng vì nó ngăn ngừa hiện tượng vảy thừa (flash) không mong muốn và đảm bảo độ dày thành sản phẩm đồng đều. Khi xử lý các thiết kế phức tạp, việc sử dụng lõi dạng mô-đun sẽ giúp thuận tiện hơn cho công tác bảo trì và cho phép các kỹ sư thiết kế điều chỉnh ý tưởng mà không cần phải xây dựng lại toàn bộ khuôn. Tính linh hoạt này mang lại lợi thế rõ rệt cho các nhà sản xuất khi thực hiện các dự án ép phun nhựa theo yêu cầu, nơi mà thay đổi thường xuyên xảy ra.
Thép dụng cụ vẫn là lựa chọn hàng đầu khi chế tạo các khối lòng khuôn và lõi khuôn vì những vật liệu này mang lại sự cân bằng lý tưởng giữa độ dễ gia công, phạm vi độ cứng khoảng 48 đến 54 HRC, và khả năng chịu nhiệt tốt. Khi lựa chọn loại thép phù hợp, các nhà sản xuất cần xem xét nhiều yếu tố có liên quan mật thiết với nhau. Trước tiên là loại polymer được sử dụng — một số loại có tính mài mòn cao trong khi các loại khác lại ăn mòn kim loại về mặt hóa học. Tiếp theo là số lượng sản phẩm sẽ được sản xuất trước khi khuôn bị mài mòn. Ví dụ như thép H13, loại này có thể chịu được hơn nửa triệu chu kỳ sản xuất. Tính chất nhiệt cũng rất quan trọng vì các loại nhựa khác nhau đòi hỏi tốc độ làm nguội khác nhau trong quá trình sản xuất. Để kéo dài tuổi thọ khuôn hơn nữa, việc xử lý bề mặt trở nên thiết yếu. Các kỹ thuật như nitride hóa hoặc phủ một lớp mỏng titanium nitride giúp bảo vệ khỏi những vấn đề khó chịu như vật liệu bám dính vào bề mặt khuôn hoặc bị mài mòn do các sợi thủy tinh trộn trong nhựa.
Việc căn chỉnh ở mức dưới một micrômét giữa khoang và lõi là yêu cầu bắt buộc đối với các khuôn chính xác cao. Sai lệch vượt quá 0,005 mm có nguy cơ gây ra lỗi khớp đường chia, độ dày thành không đồng đều và mài mòn khuôn sớm. Các phương pháp tiêu chuẩn ngành bao gồm:
| Phương pháp căn chỉnh | Phạm vi dung sai | Ứng dụng và trường hợp sử dụng |
|---|---|---|
| Chốt dẫn và bạc dẫn | ±0.01 mm | Các thành phần tiêu chuẩn |
| Khóa hình bậc liên kết | ±0.005 mm | Địa hình phức tạp |
| Bù giãn nở nhiệt | ±0.002 mm | Vật liệu chịu nhiệt độ cao |
Các hệ thống này duy trì độ chính xác vị trí trong suốt quá trình thay đổi nhiệt độ và tải cơ học — yếu tố then chốt để đảm bảo độ chính xác kích thước lặp lại trong các chuỗi sản xuất dài hạn.
Hệ thống kênh dẫn, bao gồm ống dẫn chính, kênh dẫn và cổng, về cơ bản đóng vai trò như hệ thống đường cao tốc để đưa nhựa nóng chảy vào buồng khuôn. Khi các kênh dẫn có dạng tròn đầy và thu hẹp mượt mà, chúng giúp tạo ra dòng chảy tầng tốt hơn. Điều này giảm thiểu các vấn đề do lực cắt và không khí bị mắc kẹt gây ra, vốn có thể dẫn đến các đường hàn khó chịu hoặc hiện tượng điền đầy không hoàn chỉnh mà chúng ta gọi là thiếu vật liệu. Việc thiết kế cẩn thận các hệ thống này sẽ loại bỏ những điểm chết khó chịu nơi nhựa bị ứ đọng quá lâu. Thời gian lưu ngắn hơn đồng nghĩa với việc giảm nguy cơ vật liệu bị phân hủy theo thời gian. Một số nhà sản xuất báo cáo mức giảm phế liệu gần như triệt để khi so sánh các hệ thống đã được tối ưu hóa với các thiết kế cũ kỹ không được cân bằng đúng cách.
Các hệ thống phụt nóng giữ nhựa ở trạng thái nóng chảy thông qua các tấm phân phối và đầu phun được đun nóng, điều này có nghĩa là không có vật liệu lưu đạo đông cứng nào còn sót lại để xử lý. Các hệ thống này giúp giảm thời gian chu kỳ từ khoảng 12 đến có thể tới 30 phần trăm vì chúng loại bỏ bước làm nguội cần thiết đối với các lưu đạo lạnh thông thường. Điều đó khiến các hệ thống phụt nóng trở thành lựa chọn lý tưởng khi sản xuất số lượng lớn hoặc làm việc với các loại nhựa kỹ thuật đặc biệt dễ phản ứng xấu với sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian. Ngược lại, các lưu đạo lạnh đơn giản hơn nhiều về cấu tạo và rẻ hơn ban đầu, nhưng chúng tạo ra lượng phế phẩm khoảng 15 đến 40 phần trăm sau mỗi chu kỳ đúc và tổng thời gian kéo dài hơn. Tuy nhiên, nhiều nhà sản xuất vẫn sử dụng lưu đạo lạnh cho các công việc mẫu nhanh hoặc lô nhỏ, nơi mà chi tiêu lớn cho dụng cụ chuyên dụng là không hợp lý về mặt tài chính.
| Loại hệ thống | Phát sinh chất thải | Tác động thời gian chu kỳ | Các trường hợp sử dụng tốt nhất |
|---|---|---|---|
| Lưu đạo lạnh | 15-40% trọng lượng lần tiêm | +20-50% giai đoạn làm nguội | Mẫu thử, lô nhỏ |
| Hot runner | ≤5% hao hụt vật liệu | Tối ưu hóa nhờ loại bỏ làm nguội | Sản lượng cao, nhựa kỹ thuật |
Việc lựa chọn loại cổng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng cuối cùng của chi tiết về hình dáng, hiệu năng và độ bền theo thời gian. Hãy phân tích kỹ hơn một chút. Cổng chốt hoạt động rất tốt khi xử lý các bộ phận nhỏ cần độ chính xác cao. Cổng cạnh khá đáng tin cậy trong việc đảm bảo vật liệu chảy đều dọc theo các mép của chi tiết và giúp việc cắt bỏ dễ dàng hơn sau sản xuất. Cổng ngầm có đặc điểm thú vị là tự tách ra trong quá trình đẩy sản phẩm ra, do đó hầu như không để lại dấu vết nào trên bề mặt quan trọng. Cổng quạt phân bố vật liệu đều đặn trên những vách mỏng phức tạp, mặc dù đôi khi chúng để lại một ít công việc dọn dẹp sau đó. Và đây là điều quan trọng mà các nhà sản xuất luôn ghi nhớ: mỗi thiết kế cổng cần phải nằm trong giới hạn nhất định tùy thuộc vào loại nhựa đang được sử dụng. Nếu ép quá mức với các vật liệu như polycarbonate hoặc PEEK, hãy cẩn thận với các vấn đề như thay đổi màu sắc hoặc thậm chí hư hại hóa học cấu trúc polymer.
Việc xác định đúng vị trí cổng đồng nghĩa với việc tìm ra điểm cân bằng tối ưu giữa độ bền cấu trúc và tính thẩm mỹ của chi tiết. Các cổng cấu trúc được đặt ở những vị trí có thể cấp liệu vào các vùng dày hơn để ngăn ngừa hiện tượng lõm bề mặt và đảm bảo vật liệu điền đầy đồng đều. Các cổng thẩm mỹ được bố trí ở những nơi không ai nhìn thấy, chẳng hạn như phía dưới bề mặt, xung quanh các điểm lắp ráp hoặc giấu sau các chi tiết khác mà không làm ảnh hưởng đến dòng chảy vật liệu. Các con số cũng chứng minh điều này. Theo ASM International, khoảng 68% các khuyết tật bề mặt là do lựa chọn vị trí cổng không phù hợp. Đó là lý do tại sao ngày càng nhiều nhà sản xuất hiện nay sử dụng các mô phỏng dòng chảy 3D tiên tiến. Những công cụ này giúp phát hiện sớm các vấn đề, hiển thị trước các đường nối (knit lines), điểm chịu ứng suất và các vấn đề co ngót ngay từ trước khi bắt đầu chế tạo khuôn cho sản xuất hàng loạt.
Để giảm thiểu những vết lộ cổng gây mất thẩm mỹ trên các chi tiết đúc, các nhà sản xuất cần kết hợp kiểm soát quy trình thông minh với thiết kế khuôn tốt. Duy trì nhiệt độ ổn định xung quanh khu vực cổng, lý tưởng nhất là trong khoảng 2 độ C, sẽ giúp tránh các vấn đề như đông đặc sớm hoặc lực cắt quá mức. Thay đổi hình dạng cổng sang dạng thuôn hoặc hình nón sẽ giúp dễ tháo gỡ hơn sau khi đúc. Cổng lớn hơn nói chung cũng hoạt động tốt hơn, miễn là vẫn nằm trong giới hạn cắt an toàn, vì điều này làm giảm hiện tượng bạc màu do ứng suất khi làm việc với một số vật liệu nhạy cảm nhất định. Đối với các chi tiết mà tính thẩm mỹ là yếu tố quan trọng nhất, một bước đánh bóng bổ sung có thể làm giảm các vết còn sót lại xuống dưới 0,05 milimét độ sâu, mức gần như không nhìn thấy bằng mắt thường. Mức độ chi tiết này rất quan trọng đối với các sản phẩm cuối cùng đến tay người tiêu dùng. Công nghệ laser cũng đã tạo ra sự khác biệt lớn ở đây, giúp giảm khoảng một nửa khối lượng công việc hoàn thiện thủ công trong nhiều trường hợp, đặc biệt có giá trị khi xử lý các cổng nhỏ trên các bộ phận chính xác mà các phương pháp truyền thống không thể thực hiện được.
Việc bố trí các kênh làm mát có lẽ tạo ra sự khác biệt lớn nhất khi cố gắng rút ngắn thời gian chu kỳ và cải thiện chất lượng chi tiết. Thực hành tốt nghĩa là đi các kênh này gần sát với hình dạng thực tế của chi tiết, đặc biệt là ở những vùng dày hơn, nhưng đồng thời cũng cần cẩn thận để tránh va chạm với chốt đẩy, cơ cấu trượt hoặc các bộ phận quan trọng khác của kết cấu khuôn. Khi nhiệt được tản đều trên toàn bộ khuôn, điều này giúp ngăn ngừa hiện tượng co ngót không đều và cong vênh—những vấn đề có thể làm hỏng sản phẩm hoàn chỉnh. Một số nhà sản xuất chuyển sang sử dụng vật liệu nền đồng thay vì thép công cụ thông thường vì chúng dẫn nhiệt tốt hơn. Các hợp kim đồng như Glidcop hay AMPCO có thể truyền nhiệt nhanh hơn khoảng 40% so với các lựa chọn tiêu chuẩn. Điều này tạo nên sự khác biệt rõ rệt đối với một số loại nhựa khó xử lý như PPS hay polymer tinh thể lỏng, vốn đòi hỏi kiểm soát nhiệt độ chính xác trong quá trình sản xuất.
Với in 3D kim loại, người ta có thể tạo ra các kênh làm mát dạng khuôn theo sát hình dạng thực tế của chi tiết thay vì chỉ khoan các lỗ thẳng. Điều này đồng nghĩa với việc không còn hiện tượng điểm nóng hình thành trong quá trình sản xuất và thời gian làm mát giảm từ 25% xuống đến khoảng 70% so với các phương pháp truyền thống. Cách thiết kế các kênh này thực sự giúp duy trì độ chính xác về kích thước tốt hơn và bề mặt nhẵn mịn hơn, đặc biệt rõ rệt khi gia công các chi tiết có hình dạng bất quy tắc hoặc hình học phức tạp. Chắc chắn rằng chi phí ban đầu vẫn khá cao đối với các lô sản xuất nhỏ, nhưng mọi thứ thay đổi khá nhanh khi các nhà sản xuất chuyển sang sản lượng lớn hơn, nơi độ chính xác là yếu tố quan trọng nhất. Khi từng giây đều quan trọng và mỗi sản phẩm đạt chất lượng đều góp phần vào lợi nhuận, những khoản tiết kiệm này thực sự cộng dồn đáng kể theo thời gian.
Tản nhiệt chi phối chu kỳ ép phun — chiếm khoảng 60% tổng thời gian. Vì quá trình đóng rắn tuân theo các nguyên lý vật lý đã được hiểu rõ (phụ thuộc vào độ dày chi tiết và khả năng khuếch tán nhiệt), nên làm nguội không thể nhanh hơn giới hạn của vật liệu. Điều đó khiến thiết kế kênh thông minh — chứ không phải máy móc nhanh hơn — trở thành yếu tố hiệu quả nhất để tối ưu hóa chu kỳ.
Thiết lập hệ thống đẩy ra chính xác nghĩa là áp dụng lực vừa đủ để đẩy các chi tiết ra ngoài mà không để lại dấu vết hay gây hư hại. Các chốt đẩy hoạt động hiệu quả nhất khi chúng nhắm vào những khu vực mà tính thẩm mỹ không quá quan trọng. Đối với những vị trí khó tiếp cận bên trong khuôn, các ống lót đặc biệt giúp bảo vệ các phần lõi mỏng manh đồng thời cho phép các chi tiết có kênh dài, hẹp được tách ra một cách sạch sẽ. Tấm đẩy cũng là một thành phần quan trọng khác, đặc biệt đối với những vật như tấm nhựa mỏng hoặc các bộ phận phẳng lớn cần được xử lý nhẹ nhàng trong quá trình tháo gỡ. Khi các bộ phận này hoạt động theo trình tự, thường được điều phối theo thời điểm mở khuôn, sẽ ngăn ngừa sự hình thành túi khí và đảm bảo mọi thứ được lấy ra một cách thẳng đều, không bị cong vênh. Việc sắp xếp trình tự đúng đắn tạo nên sự khác biệt giữa một chuỗi sản xuất hoàn hảo và tình trạng các chi tiết bị kẹt, đòi hỏi thêm nhân công để khắc phục.
Việc thiết kế đúng các góc thoát từ 0,5 đến 3 độ sẽ tạo nên sự khác biệt lớn khi các chi tiết cần được lấy ra sạch khỏi khuôn. Nếu không có độ thoát phù hợp trên các bề mặt đứng, lực đẩy ra có thể tăng lên khoảng ba lần, dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng về sau như hư hỏng bề mặt, nứt vỡ hoặc thậm chí gãy lõi. Điều này đặc biệt quan trọng với các vật liệu khó xử lý, dễ mài mòn nhanh hoặc co ngót nhiều trong quá trình làm nguội, ví dụ như nylon pha sợi thủy tinh hoặc một số loại polyethylene nhất định. Đối với bất kỳ ai làm việc trong lĩnh vực ép phun nhựa theo yêu cầu, độ thoát không phải là yếu tố được thêm vào vào phút cuối. Các kỹ sư giỏi sẽ tích hợp ngay độ thoát vào các chi tiết đứng ngay từ đầu. Họ cũng thực hiện mô phỏng để kiểm tra cách mọi thứ hoạt động đồng bộ giữa hệ thống đẩy và hành vi của các loại nhựa khác nhau khi chúng nguội và đông đặc.
Các con trượt là yếu tố thiết yếu khi hình dạng chi tiết bao gồm các đặc điểm vuông góc với hướng mở khuôn — các lỗ bên, khóa cài, khớp nối nhanh hoặc các phần lõm ngang — mà không thể tạo được bằng lõi kéo thẳng. Chúng di chuyển theo hướng ngang trước đây khi mở khuôn, tạo hình đặc điểm, sau đó rút lui để cho phép đẩy chi tiết ra. Các con trượt được sử dụng khi:
Ba thành phần chính đảm bảo độ tin cậy và tuổi thọ của con trượt:
Được tôi cứng đúng cách (48–52 HRC) và bôi trơn đầy đủ, các bộ phận này duy trì hoạt động trên 500.000 chu kỳ trong khi vẫn đảm bảo độ lặp lại ở mức micromet.
Các thanh trượt mang lại sự tự do hơn cho nhà thiết kế nhưng đồng thời cũng tiềm ẩn những điểm dễ gặp sự cố. Theo số liệu trong ngành, khoảng 35 phần trăm thời gian ngừng hoạt động khuôn bất ngờ xuất phát từ các vấn đề liên quan đến thanh trượt như bị kẹt, mài mòn hoặc lệch khỏi vị trí đúng. Một số nhà thiết kế đề xuất đơn giản hóa chi tiết để loại bỏ hoàn toàn nhu cầu sử dụng thanh trượt. Họ dẫn chứng các nghiên cứu cho thấy việc giảm độ phức tạp của khuôn khoảng 20 phần trăm đã giúp giảm khoảng 42 phần trăm số lần hỏng hóc. Tuy nhiên, đối với các sản phẩm đòi hỏi độ chính xác cao như thiết bị y tế, thấu kính máy ảnh hay bộ phận máy bay, thanh trượt vẫn không thể thay thế được. Điều quan trọng nhất không phải là loại bỏ hoàn toàn chúng, mà là đảm bảo chúng được thiết kế đúng ngay từ đầu bằng vật liệu bền chắc và duy trì kiểm tra, bảo trì định kỳ trong suốt vòng đời sử dụng.
Các khe thông hơi vi mô về cơ bản là những rãnh nông, thường có độ sâu từ 0,015 đến 0,025 mm, được đặt dọc theo các đường chia khuôn, gần các lõi hoặc bên cạnh các chốt đẩy. Những chi tiết nhỏ này giúp loại bỏ không khí bị mắc kẹt khi buồng khuôn được điền đầy. Khi những khe thông hơi này không tồn tại, không khí bị nén sẽ trở nên cực kỳ nóng, đôi khi vượt quá 400 độ C, làm cháy vật liệu nhựa. Điều này dẫn đến các vết cháy xém kém thẩm mỹ, các khoảng trống bên trong chi tiết hoặc những vùng vật liệu không điền đầy đúng cách. Việc xác định vị trí thông hơi hợp lý cũng rất quan trọng, vì nó ngăn chặn sự hình thành các túi khí khó chịu. Những túi khí này có thể làm giảm độ bền kết cấu của chi tiết và làm hỏng bề mặt sản phẩm. Đối với các chi tiết mỏng yêu cầu dung sai chặt chẽ, vấn đề này còn quan trọng hơn, bởi bất kỳ khuyết tật nào cũng trở nên rõ rệt và nghiêm trọng hơn.
Các góc trên các chi tiết, thường vào khoảng 1 đến 3 độ nhưng đôi khi có thể lên tới 5 độ đối với các vật liệu như polyethylene hoặc polypropylene vốn co ngót khá nhiều, giúp tạo độ dốc cho các mặt đứng nhằm giảm ma sát khi đẩy chi tiết ra khỏi khuôn. Khi các góc thoát này không đủ, máy cần lực đẩy ra lớn hơn tới bốn lần, và chu kỳ sản xuất kéo dài thêm từ 15% đến 25%. Ngoài ra, khuôn bị mài mòn nhanh hơn và các chi tiết cũng dễ bị hư hỏng hơn. Nhiều người thường chỉ xem góc thoát như một yếu tố hỗ trợ tháo rời chi tiết, nhưng thực ra đây là một trong những nền tảng cơ bản của thiết kế khuôn tốt, cần được xem xét ngay từ giai đoạn đầu của quá trình phát triển sản phẩm.
Việc thoát khí thường bị bỏ qua ngay cả trong các khuôn chính xác vì mọi người lo rằng điều này sẽ làm phức tạp thêm hoặc ảnh hưởng đến bề mặt sản phẩm. Nhưng vấn đề ở đây là: không khí bị mắc kẹt gây ra khoảng một phần ba các sự cố về ngoại quan và dần bào mòn thép theo thời gian, dẫn đến việc sửa chữa thường xuyên hơn và chi phí cao hơn trong dài hạn. Khi làm việc với các chi tiết nhựa tùy chỉnh yêu cầu dung sai dưới 0,1 milimét, việc thoát khí đúng cách không còn chỉ là một yếu tố mong muốn nữa. Nó trở thành điều absolutely cần thiết để duy trì quá trình sản xuất vận hành trơn tru, đảm bảo các chi tiết được tạo ra chính xác và kéo dài tuổi thọ của những bộ khuôn đắt tiền.
Các loại thép công cụ tôi cứng như P20 và H13 thường được dùng cho lòng khuôn và lõi khuôn nhờ độ bền và khả năng chịu nhiệt tốt. Thép không gỉ được sử dụng khi làm việc với các loại nhựa ăn mòn.
Các hệ thống cold runner đơn giản và rẻ hơn nhưng tạo ra nhiều phế liệu hơn. Các hệ thống hot runner giảm thời gian chu kỳ và lượng phế liệu nhưng có chi phí ban đầu cao hơn.
Các kênh làm nguội conformal cải thiện hiệu quả làm nguội bằng cách bám theo hình dạng của chi tiết, giảm các điểm nóng và thời gian chu kỳ.
Slide làm tăng độ phức tạp và các vấn đề tiềm ẩn về độ tin cậy do lệch và mài mòn, nhưng chúng rất cần thiết đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp.
Tin Tức Nổi Bật2024-04-25
2024-03-06
2024-03-06
2024-03-06
2024-03-06
2024-08-09
Sản phẩm chính của WishSINO bao gồm Khuôn ép phun, Thiết kế và Phát triển sản phẩm, In 3D, Sản phẩm ép phun nhựa, Khuôn IMD, v.v.
Thành phố dongguan, tỉnh guangdong, Trung Quốc
Bản quyền © 2024 bởi Công ty TNHH Công nghệ WishSINO Chính sách bảo mật
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
