Ubrizgavanje

by / Petak, 25 ožujka 2016 / Nalazi se u Proces

Injekcijsko lijevanje (injekcijsko prešanje u SAD-u) je proizvodni postupak za izradu dijelova ubrizgavanjem materijala u kalup. Injekcijsko lijevanje može se izvesti s mnoštvom materijala, uključujući metale (za koje se postupak naziva diecasting), čaše, elastomere, konfekcije i najčešće termoplastične i termoreaktivne polimere. Materijal za dio dovodi se u zagrijanu bačvu, miješa se i tjera u šupljinu kalupa, gdje se hladi i stvrdne do konfiguracije šupljine. Nakon što proizvod dizajnira, obično, industrijski dizajner ili inženjer, kalupe izrađuje kalup (ili izrađivač alata) od metala, obično ili čelika ili aluminija, i precizno obrađuje kako bi oblikovao značajke željenog dijela. Injekcijsko prešanje široko se koristi za proizvodnju raznih dijelova, od najmanjih komponenata do cijelih karoserijskih ploča automobila. Napredak tehnologije 3D ispisa, koristeći fotopolimere koji se ne tope tijekom ubrizgavanja u kalup neke termoplastike niže temperature, može se koristiti za neke jednostavne kalupe za ubrizgavanje.

Pojednostavljeni dijagram postupka

Dijelovi za brizganje moraju biti vrlo pažljivo dizajnirani kako bi se olakšao postupak lijevanja; materijal koji se koristi za dio, željeni oblik i značajke dijela, materijal kalupa i svojstva stroja za lijevanje moraju se uzeti u obzir. Svestranost injekcijskog lijevanja omogućena je ovom širinom dizajnerskih razmatranja i mogućnosti.

Aplikacije

Injekcijsko lijevanje koristi se za stvaranje mnogih stvari kao što su žičane kaleme, pakiranje, poklopci za boce, dijelovi i dijelovi automobila, igraće igračke, džepni češeri, neki glazbeni instrumenti (i njihovi dijelovi), jednodijelne stolice i mali stolovi, spremnici za pohranu, mehanički dijelovi (uključujući zupčanike) i većina drugih plastičnih proizvoda koji su danas dostupni. Injekcijsko lijevanje najčešća je moderna metoda izrade plastičnih dijelova; idealan je za proizvodnju velikih količina istog predmeta.

Karakteristike procesa

Brizgavanje koristi ram ili vijak klip za prisilno stapanje plastika materijal u šupljinu kalupa; to se učvršćuje u oblik koji se uklapa u konturu kalupa. Najčešće se koristi za obradu i termoplastičnih i termoreaktivnih polimera, pri čemu je upotrijebljeni volumen znatno veći. Termoplasti su rašireni zbog karakteristika zbog kojih su vrlo pogodni za injekcijsko prešanje, poput lakoće recikliranja, svestranosti koja im omogućuje upotrebu u širokom spektru primjena, i njihova sposobnost omekšavanja i strujanja zagrijavanjem. Termoplasti također imaju element sigurnosti u odnosu na termosetove; ako se termoreaktivni polimer ne izbaci iz cijevi za ubrizgavanje pravodobno, može doći do kemijskog umrežavanja zbog čega će vijak i nepovratni ventili zaskočiti i potencijalno oštetiti stroj za brizganje.

Injekcijsko prešanje sastoji se od ubrizgavanja sirovine pod visokim pritiskom u kalup koji oblikuje polimer u željeni oblik. Kalupi mogu biti jedne šupljine ili više šupljina. U više kalupa za šupljinu, svaka šupljina može biti identična i činiti iste dijelove ili može biti jedinstvena i tvoriti više različitih geometrija tijekom jednog ciklusa. Kalupi su obično izrađeni od alatnih čelika, ali nehrđajući čelici i aluminijski kalupi prikladni su za određene primjene. Aluminijski kalupi obično nisu prikladni za proizvodnju velike količine ili dijelove s uskim tolerancijama dimenzija, jer imaju inferiorna mehanička svojstva i skloniji su trošenju, oštećenjima i deformacijama tijekom ciklusa ubrizgavanja i stezanja; međutim, aluminijski kalupi su isplativi u primjenama male količine, jer su troškovi i vrijeme izrade kalupa znatno smanjeni. Mnogi su čelični kalupi dizajnirani da tijekom svog života obrade više od milijun dijelova, a njihova izrada može koštati stotine tisuća dolara.

Kada termoplastike su oblikovani, tipično peletizirana sirovina se kroz lijevak dovodi u zagrijanu cijev s klipnim vijkom. Na ulazu u bačvu temperatura se povećava, a Van der Waalsove sile koje se opiru relativnom protoku pojedinih lanaca slabe kao rezultat povećanog prostora između molekula pri višim stanjima toplinske energije. Ovim postupkom smanjuje se njegova viskoznost, što omogućuje polimeru protok s pogonskom silom jedinice za ubrizgavanje. Vijak isporučuje sirovinu prema naprijed, miješa i homogenizira toplinsku i viskoznu raspodjelu polimera te smanjuje potrebno vrijeme zagrijavanja mehaničkim rezanjem materijala i dodavanjem značajne količine zagrijavanja na trenje polimeru. Materijal se uvlači naprijed kroz nepovratni ventil i skuplja na prednjoj strani vijka u volumen poznat kao a šut. Sačma je volumen materijala koji se koristi za popunjavanje šupljine kalupa, nadoknađivanje skupljanja i osiguranje jastuka (približno 10% ukupnog volumena sačme, koji ostaje u cijevi i sprečava vijak da spusti dno) za prijenos tlaka od vijka do šupljine kalupa. Kad se skupi dovoljno materijala, on se velikim pritiskom i brzinom silom uvlači u šupljinu koja tvori dio. Kako bi se spriječili skokovi tlaka, postupak obično koristi položaj prijenosa koji odgovara 95–98% pune šupljine, gdje se vijak prebacuje s konstantne brzine na regulaciju konstantnog tlaka. Često su vremena ubrizgavanja ispod 1 sekunde. Jednom kada vijak dosegne položaj prijenosa, primjenjuje se tlak pakiranja, koji dovršava punjenje kalupa i nadoknađuje termičko skupljanje, koje je za termoplastiku prilično veliko u odnosu na mnoge druge materijale. Pritisak pakiranja primjenjuje se dok se otvor (ulaz u šupljinu) ne učvrsti. Zbog male veličine, vrata su obično prvo mjesto koje se stvrdnu kroz cijelu debljinu. Nakon što se kapija učvrsti, više materijala ne može ući u šupljinu; u skladu s tim, vijak uzvraća i dobiva materijal za sljedeći ciklus dok se materijal u kalupu hladi tako da se može izbaciti i biti dimenzijski stabilan. Ovo trajanje hlađenja dramatično se smanjuje upotrebom rashladnih vodova koji cirkuliraju vodu ili ulje iz vanjskog regulatora temperature. Jednom kada se postigne potrebna temperatura, kalup se otvara i niz iglica, čahura, skidača itd. Pomiče se prema naprijed za odljevljivanje predmeta. Zatim se kalup zatvara i postupak se ponavlja.

Za termosetove se obično dvije različite kemijske komponente ubrizgavaju u bačvu. Te komponente odmah započinju nepovratne kemijske reakcije, koje na kraju umrežavaju materijal u jedinstvenu mrežu molekula. Kako se kemijska reakcija odvija, dvije komponente tekućine trajno se pretvaraju u viskoelastičnu krutu tvar. Očvršćivanje u cijevi za ubrizgavanje i vijku može biti problematično i imati financijske posljedice; stoga je od velike važnosti minimalizacija stvrdnjavanja s termosetom unutar cijevi. To obično znači da su vrijeme zadržavanja i temperatura kemijskih prekursora svedeni na minimum u jedinici za ubrizgavanje. Vrijeme zadržavanja može se smanjiti smanjivanjem zapreminskog volumena cijevi i povećavanjem vremena ciklusa. Ti su čimbenici doveli do upotrebe toplinski izolirane jedinice za hladno ubrizgavanje koja ubrizgava reagirajuće kemikalije u termički izolirani vrući kalup, što povećava brzinu kemijskih reakcija i rezultira kraćim vremenom potrebnim za postizanje skrućene termootporne komponente. Nakon što se dio skrutne, ventili se zatvaraju kako bi izolirali sustav ubrizgavanja i kemijske prekursore, a kalup se otvorio za izbacivanje oblikovanih dijelova. Zatim se kalup zatvara i postupak se ponavlja.

Prethodno oblikovani ili obrađeni dijelovi mogu se umetnuti u šupljinu dok je kalup otvoren, što omogućava da se materijal ubrizgan u sljedećem ciklusu formira i stvrdne oko njih. Taj je postupak poznat kao Umetnite oblikovanje i omogućuje da jedan dio sadrži više materijala. Ovaj se postupak često koristi za izradu plastičnih dijelova s ​​izbočenim metalnim vijcima, koji omogućuju njihovo učvršćivanje i otvrdnjavanje više puta. Ova se tehnika također može koristiti za označavanje u kalupu, a poklopci filmova mogu se također pričvrstiti na oblikovane plastične posude.

Na završnom dijelu obično su prisutni razdjelni vodovi, oznake zavojnice, oznake vrata i oznake izbacivača. Nijedna od ovih značajki nije obično željena, ali je neizbježna zbog prirode postupka. Oznake vrata pojavljuju se na vratima koji spajaju kanale za dovod taline (izljev i klizač) u šupljinu koja tvori dio. Oznake razdjelne crte i izbacivača rezultat su sitnih neusklađenosti, istrošenosti, plinovitih otvora, zazora za susjedne dijelove u relativnom kretanju i / ili razlika u dimenzijama površina spajanja koje dolaze u kontakt s ubrizganim polimerom. Razlike u dimenzijama mogu se pripisati neujednačenim deformacijama izazvanim tlakom tijekom ubrizgavanja, tolerancijama obrade i nejednolikoj toplinskoj ekspanziji i stezanju dijelova kalupa, koji tijekom faze ubrizgavanja, pakiranja, hlađenja i izbacivanja doživljavaju brzo ciklično . Dijelovi kalupa često su izrađeni od materijala s različitim koeficijentima toplinskog širenja. Ti se čimbenici ne mogu istodobno uzeti u obzir bez astronomskih povećanja troškova dizajna, izrade, obrade i praćenja kvalitete. Vješti dizajner kalupa i dijelova postavit će ove estetske štete na skrivena područja ako je to moguće.

Povijest

Američki izumitelj John Wesley Hyatt, zajedno sa svojim bratom Isaiahom, Hyatt je patentirao prvi stroj za injekcijsko prešanje 1872. Ovaj je stroj bio relativno jednostavan u usporedbi s današnjim strojevima: radio je poput velike hipodermijske igle, koristeći klip za ubrizgavanje plastike kroz zagrijani cilindar u kalup. Industrija je polako napredovala tijekom godina, proizvodeći proizvode kao što su držači za ovratnike, gumbi i češljevi za kosu.

Njemački kemičari Arthur Eichengrün i Theodore Becker izumili su 1903. prve topive oblike celuloznog acetata, koji su bili puno manje zapaljivi od celuloznog nitrata. Na kraju je bio dostupan u obliku praška iz kojeg je bilo lako ulijevati. Arthur Eichengrün razvio je prvu prešu za injekcijsko lijevanje 1919. 1939. Arthur Eichengrün patentirao je injekcijsko prešanje plastificiranog celuloznog acetata.

Industrija se brzo širila 1940-ih jer je Drugi svjetski rat stvorio veliku potražnju za jeftinim proizvodima masovne proizvodnje. Godine 1946. američki izumitelj James Watson Hendry izgradio je prvi stroj za ubrizgavanje vijaka, koji je omogućio mnogo precizniju kontrolu brzine ubrizgavanja i kvalitete proizvedenih proizvoda. Ovaj stroj je također omogućio miješanje materijala prije injektiranja, tako da se obojena ili reciklirana plastika mogla dodati izvornom materijalu i temeljito miješati prije ubrizgavanja. Danas strojevi za ubrizgavanje vijaka čine ogromnu većinu svih strojeva za ubrizgavanje. U 1970-ima Hendry je razvio prvi postupak injekcijskog lijevanja potpomognut plinom koji je omogućio proizvodnju složenih, šupljih predmeta koji su se brzo ohladili. To je uvelike poboljšalo fleksibilnost dizajna, kao i čvrstoću i završnu obradu proizvedenih dijelova uz smanjenje vremena proizvodnje, troškova, težine i otpada.

Industrija ubrizgavanja plastike razvijala se tijekom godina od proizvodnje češljanja i gumba do proizvodnje širokog spektra proizvoda za mnoge industrije, uključujući automobilsku, medicinsku, zrakoplovnu, potrošačke proizvode, igračke, vodovod, ambalažu i građevinarstvo.

Primjeri polimera koji su najprikladniji za taj postupak

Može se upotrijebiti većina polimera, koji se ponekad nazivaju i smolama, uključujući svu termoplastiku, neke termosetove i neke elastomere. Od 1995. godine ukupan broj raspoloživih materijala za injekcijsko prešanje povećavao se brzinom od 750 godišnje; bilo je dostupno približno 18,000 XNUMX materijala kad je taj trend započeo. Dostupni materijali uključuju legure ili mješavine prethodno razvijenih materijala, tako da dizajneri proizvoda mogu izabrati materijal s najboljim nizom svojstava iz širokog izbora. Glavni kriteriji za odabir materijala su čvrstoća i funkcija koja je potrebna za završni dio, kao i trošak, ali svaki materijal ima različite parametre za oblikovanje koji se moraju uzeti u obzir. Uobičajeni polimeri poput epoksida i fenola primjeri su termoreaktivne plastike, dok su najlon, polietilen i polistiren termoplastični. Do razmjerno nedavno plastične opruge nisu bile moguće, ali napredak u svojstvima polimera čini ih sada prilično praktičnima. Primjene uključuju kopče za sidrenje i odspajanje traka vanjske opreme.

Oprema

Otvoreni kalup za papir otvoren u stroju za oblikovanje; mlaznica je vidljiva s desne strane

Strojevi za ubrizgavanje u kalupe sastoje se od spremnika za materijal, cilindra za ubrizgavanje ili klipa na vijak i jedinice za grijanje. Poznate i kao preše, drže kalupe u kojima su oblikovani dijelovi. Preše su ocijenjene tonažom, što izražava količinu sile stezanja koju stroj može izvršiti. Ova sila drži kalup zatvorenim tijekom postupka ubrizgavanja. Tonaža može varirati od manje od 5 tona do preko 9,000 tona, s tim da se veći podaci koriste u razmjerno malo proizvodnih operacija. Ukupna potrebna sila stezanja određuje se projiciranom površinom dijela koji se lijeva. Ovo projicirano područje pomnoži se silom stezanja od 1.8 do 7.2 tone za svaki kvadratni centimetar projiciranih površina. U pravilu, 4 ili 5 tona / in2 može se koristiti za većinu proizvoda. Ako je plastični materijal vrlo krut, trebat će mu veći pritisak ubrizgavanja kako bi se ispunio kalup, a time i veća tona stezanja da kalup drži zatvorenim. Potrebna sila također se može odrediti korištenim materijalom i veličinom dijela; veći dijelovi zahtijevaju veću silu stezanja.

Kalup

Kalup or umrijeti su uobičajeni izrazi koji se koriste za opisivanje alata koji se koristi za proizvodnju plastičnih dijelova u kalupu.

Budući da su kalupi skupi za proizvodnju, obično su se koristili samo u masovnoj proizvodnji gdje su se proizvodile tisuće dijelova. Tipični kalupi izrađeni su od kaljenog čelika, prethodno kaljenog čelika, aluminija i / ili legure berilij-bakra. Izbor materijala za izradu kalupa prvenstveno je ekonomija; općenito, čelični kalupi koštaju više za izradu, ali njihov duži vijek trajanja nadoknadit će veći početni trošak u odnosu na veći broj dijelova izrađenih prije trošenja. Prethodno kaljeni čelični kalupi manje su otporni na habanje i koriste se za potrebe manjeg volumena ili veće dijelove; njihova je tipična tvrdoća čelika 38–45 na skali Rockwell-C. Kaludi od kaljenog čelika se nakon obrade termički obrađuju; oni su daleko superiorniji u pogledu otpornosti na habanje i vijeka trajanja. Tipična tvrdoća kreće se između 50 i 60 Rockwell-C (HRC). Aluminijski kalupi mogu koštati znatno manje, a kada se projektiraju i obrade modernom računalnom opremom, mogu biti ekonomični za oblikovanje desetaka ili čak stotina tisuća dijelova. Berilijev bakar koristi se u područjima kalupa koja zahtijevaju brzo uklanjanje topline ili područjima na kojima se stvara najviše posmične topline. Kalupi se mogu proizvesti bilo CNC obradom ili primjenom obrada električnog pražnjenja.

Dizajn kalupa

Standardni alat za dvije ploče - jezgra i šupljina su umetci u osnovi kalupa - "obiteljski kalup" od pet različitih dijelova

Kalup se sastoji od dvije glavne komponente, kalupa za ubrizgavanje (A ploča) i kalupa za izbacivanje (B ploča). Te se komponente nazivaju i trunuti i izrađivač kalupa. Plastična smola ulazi u kalup preko a spru or kapija u kalupu za ubrizgavanje; čahura je postavljena čvrsto na mlaznicu mlaznice za injektiranje stroja za oblikovanje i kako bi se rastaljena plastika mogla isticati iz bačve u kalup, također poznat kao šupljina. Prolazna cijev usmjerava rastopljenu plastiku na slike šupljine kroz kanale koji su obrađeni u površine A i B ploča. Ti kanali omogućuju provlačenje plastike duž njih, pa se nazivajutrkača. Rastopljena plastika teče kroz klizač i ulazi u jedan ili više specijaliziranih vrata i u geometriju šupljine kako bi se oblikovao željeni dio.

Količina smole potrebna za popunjavanje lišća, vodilice i šupljina kalupa obuhvaća "pucanj". Zarobljeni zrak u kalupu može izlaziti kroz otvore za zrak koji su uzemljeni u razdjelnu liniju kalupa ili oko izbacivačkih klinova i klizača koji su nešto manji od rupa na kojima se nalaze. Ako zarobljeni zrak ne smije izaći, stlačen je pritiskom ulaznog materijala i istisnut u kutove šupljine, gdje sprečava punjenje, a može uzrokovati i druge nedostatke. Zrak se čak može toliko stlačiti da zapali i izgori okolni plastični materijal.

Kako bi se omogućilo uklanjanje oblikovanog dijela iz kalupa, značajke kalupa ne smiju se previsoko nadvijati u smjeru u kojem se otvori kalup, osim ako dijelovi kalupa nisu dizajnirani za pomicanje između takvih nadvojaka kada se otvori kalup (koristeći komponente nazvane dizači ).

Strane dijela koji se pojavljuju paralelno s smjerom vučenja (os ležišta (rupa) ili umetak je paralelna s kretanjem plijesni prema gore i dolje dok se otvara i zatvara) su obično blago pod kutom, nazivaju se propuhom, kako bi se olakšalo oslobađanje dijela iz kalupa. Nedovoljan propuh može prouzročiti deformacije ili oštećenja. Propuh potreban za oslobađanje kalupa prvenstveno ovisi o dubini šupljine: što je šupljina dublja, to je potrebno više propuha. Skupljanje se također mora uzeti u obzir pri određivanju potrebnog propuha. Ako je koža previše tanka, tada će se oblikovani dio smanjiti na jezgre koje nastaju tijekom hlađenja i prianjanja na te jezgre, jer se dio može iskriviti, iskriviti, stvoriti u mjehurićima ili puknuti kad se šupljina povuče.

Sprue, trkač i kapije u stvarnom proizvodu za brizganje

Kalup je obično dizajniran tako da lijevani dio pouzdano ostaje na izbacivačkoj (B) strani kalupa kada se otvori i izvlači klizač i izljev iz (A) strane zajedno s dijelovima. Dio tada slobodno pada kad se izbaci sa (B) strane. Vrata tunela, poznata i kao vrata podmornice ili kalupa, nalaze se ispod razdjelnice ili površine kalupa. Otvor se obrađuje na površini kalupa na liniji razdvajanja. Kalupljeni dio izrezuje se (kalupom) iz sustava klizača pri izbacivanju iz kalupa. Igle za izbacivanje, poznate i kao nokaut-igle, kružne su igle smještene u bilo koju polovicu kalupa (obično polovica izbacivača), koje potiskuju gotov lijevani proizvod ili sustav klizanja iz kalupa. Izbacivanje proizvoda pomoću igle, rukava, striptizeta itd. Može izazvati nepoželjne utiske ili izobličenja, tako da morate biti oprezni prilikom dizajniranja kalupa.

Standardna metoda hlađenja je prolazak rashladne tekućine (obično vode) kroz niz rupa izbušenih kroz pločice kalupa i spojenih crijevima kako bi se stvorio kontinuirani put. Rashladno sredstvo apsorbira toplinu iz kalupa (koji je apsorbirao toplinu iz vruće plastike) i održava kalup na odgovarajućoj temperaturi da očvrsne plastiku po najučinkovitijoj brzini.

Radi lakšeg održavanja i odzračivanja, šupljine i jezgre dijele se na komade, tzv umetcii podsklope, također pozvane umetci, blokovi, ili juriti blokove, Zamjenom zamjenjivih umetaka, jedan kalup može napraviti više varijacija istog dijela.

Složeniji dijelovi nastaju pomoću složenijih kalupa. Oni mogu imati dijelove koji se nazivaju klizači, koji se kreću u šupljinu okomito na smjer izvlačenja, kako bi tvorili značajke koje se prekrivaju. Kad se kalup otvori, klizači se odvlače od plastičnog dijela pomoću nepokretnih kutnih klinova na nepomičnoj polovici kalupa. Ove igle ulaze u utor u klizače i uzrokuju pomicanje klizača unatrag kada se otvori pomična polovica kalupa. Dio se zatim izbacuje i kalup se zatvara. Djelovanje zatvaranja kalupa uzrokuje pomicanje klizača prema naprijed duž kutnih zatika.

Neki kalupi omogućuju ponovno umetanje prethodno oblikovanih dijelova kako bi se stvorio novi plastični sloj oko prvog dijela. To se često naziva prekomjerno oblikovanje. Ovaj sustav može omogućiti proizvodnju jednodijelnih guma i kotača.

Dvije pucajuće injekcijske tipkovnice s tipkovnice računala

Kalupi s dvije ili više špica dizajnirani su da se "preformiraju" u jednom ciklusu kalupa i moraju se obrađivati ​​na specijaliziranim strojevima za kalupiranje s dvije ili više jedinica za ubrizgavanje. Ovaj je postupak zapravo postupak brizganja koji se izvodi dva puta i stoga ima puno manju pogrešku. U prvom koraku materijal osnovne boje oblikovan je u osnovni oblik koji sadrži prostore za drugi kadar. Potom se u te prostore ubrizgava drugi materijal, druge boje. Na primjer, tipke i tipke izrađene ovim postupkom imaju oznake koje se ne mogu istrošiti i ostaju čitljive pri intenzivnoj upotrebi.

Kalup može proizvesti nekoliko kopija istih dijelova u jednom "hicu". Broj "otisaka" u kalupu tog dijela često se pogrešno naziva kavitacijom. Alat s jednim otiskom često će se zvati kalup za jedan otisak (šupljina). Kalup s 2 ili više šupljina istih dijelova vjerojatno će se nazivati ​​kalupom višestrukih otvora (šupljina). Neki kalupi za iznimno velik volumen proizvodnje (poput onih za poklopce za boce) mogu imati preko 128 šupljina.

U nekim slučajevima alat s više šupljina oblikuje niz različitih dijelova u istom alatu. Neki proizvođači alata nazivaju ove plijesni obiteljskim kalupima jer su svi dijelovi povezani. Primjeri uključuju plastične setove modela.

Prostor za pohranu kalupa

Proizvođači se jako trude zaštititi prilagođene plijesni zbog visokih prosječnih troškova. Savršena razina temperature i vlažnosti održava se kako bi se osigurao najduži mogući životni vijek svakog kalupa po mjeri. Prilagođeni kalupi, poput onih koji se koriste za brizganje gume, pohranjuju se u okruženjima pod utjecajem temperature i vlage kako bi se spriječilo zakrivljenje.

Materijali alata

Berilijev-bakreni umetak (žuti) na kalupu za brizganje za ABS smolu

Često se koristi alatni čelik. Blagi čelik, aluminij, nikal ili epoksi prikladni su samo za prototip ili vrlo kratke proizvodne cikluse. Suvremeni tvrdi aluminij (legure 7075 i 2024) s pravilnim dizajnom kalupa, lako može izraditi kalupe sposobne za 100,000 XNUMX ili više životnih vijeka uz pravilno održavanje kalupa.

Strojna

Kalupi se grade kroz dvije glavne metode: standardnu ​​obradu i EDM. Standardna obrada, u svom konvencionalnom obliku, povijesno je bila metoda izrade kalupa za ubrizgavanje. S tehnološkim razvojem, CNC obrada postala je prevladavajuće sredstvo za izradu složenijih kalupa s preciznijim detaljima kalupa za manje vremena od tradicionalnih metoda.

Obrada električnog pražnjenja (EDM) ili postupak erozije iskre postala je široka primjena u izradi kalupa. Osim što omogućuje oblikovanje teško oblikovanih oblika, postupak omogućuje oblikovanje prethodno očvrslih kalupa tako da nije potrebna toplinska obrada. Promjene u očvrslom kalupu uobičajenim bušenjem i glodanjem obično zahtijevaju žarenje kako bi se kalup omekšao, nakon čega slijedi toplinska obrada da se ponovo očvrsne. EDM je jednostavan postupak u kojem se oblikovana elektroda, obično izrađena od bakra ili grafita, vrlo sporo spušta na površinu kalupa (tokom više sati), koja je uronjena u parafinsko ulje (kerozin). Napon koji se primjenjuje između alata i plijesni uzrokuje iskriranje erozije površine kalupa u obrnutom obliku elektrode.

Koštati

Broj šupljina ugrađenih u kalup izravno će korelirati u troškovima lijevanja. Manje šupljina zahtijeva daleko manje alata, tako da ograničavanje broja šupljina zauzvrat rezultira manjim početnim troškovima proizvodnje za izradu kalupa za ubrizgavanje.

Kako broj šupljina igra vitalnu ulogu u troškovima oblikovanja, tako ima i složenost dizajna dijela. Složenost se može ugraditi u mnoge čimbenike kao što su završna obrada površine, zahtjevi za tolerancijom, unutarnji ili vanjski navoji, fini detalji ili broj podrezivanja koji se mogu ugraditi.

Daljnji detalji, poput podrezanja ili bilo koje značajke koja uzrokuje dodatno postavljanje alata, povećati će cijenu kalupa. Površinska obrada jezgre i šupljine kalupa dodatno će utjecati na cijenu.

Postupak lijevanja gumenim gumama daje visoki prinos trajnih proizvoda, što ga čini najučinkovitijom i najisplativijom metodom lijevanja. Dosljedni postupci vulkanizacije koji uključuju preciznu kontrolu temperature značajno smanjuju sav otpadni materijal.

Postupak ubrizgavanja

Mala glodalica za ubrizgavanje koja prikazuje mjesto za dovod, mlaznicu i odmrzavanje

Uz injekcijsko prešanje, granulirana plastika se prisilnim repom dovodi iz spremnika u grijanu bačvu. Kako se granule polako pomiču naprijed pomoću klipnog vijka, plastika se tjera u grijanu komoru, gdje se topi. Kako klip napreduje, rastopljena plastika forsirana je kroz mlaznicu koja se naslanja na kalup, omogućujući joj da uđe u šupljinu kalupa kroz kapiju i sustav vodilice. Kalup ostaje hladan pa se plastika otvrdne gotovo čim se kalup napuni.

Ciklus injekcijskog lijevanja

Slijed događaja tijekom injekcijskog kalupa u plastičnom dijelu naziva se ciklusom injekcijskog lijevanja. Ciklus započinje kada se kalup zatvori, nakon čega slijedi ubrizgavanje polimera u šupljinu kalupa. Nakon što se šupljina napuni, održava se zadržavajući tlak da se nadoknadi skupljanje materijala. U sljedećem koraku vijak se okreće, dovodeći sljedeći hitac na prednji vijak. Zbog toga se vijak povlači kako se priprema sljedeći hitac. Nakon što se dio dovoljno ohladi, kalup se otvara i dio se izbacuje.

Znanstveno nasuprot tradicionalnom oblikovanju

Tradicionalno, dio ubrizgavanja u postupak oblikovanja izvodi se pod stalnim pritiskom da se šupljina popuni i zapakira. Ova je metoda, međutim, omogućila velike razlike u dimenzijama od ciklusa do ciklusa. Sada se češće koristi znanstveno ili nerazdvojeno oblikovanje, metoda koju je pionir RJG Inc. U ovom se ubrizgavanje plastike "razdvaja" u faze kako bi se omogućila bolja kontrola dimenzija dijela i više ciklusa u ciklus (obično se naziva pucanje u -shot u industriji) dosljednost. Prvo se šupljina ispuni do približno 98% punjenja pomoću regulacije brzine (brzine). Iako bi tlak trebao biti dovoljan da omogući željenu brzinu, ograničenja tlaka tijekom ove faze su nepoželjna. Nakon što je šupljina napunjena 98%, stroj prelazi s regulacije brzine na kontrolu tlaka, gdje se šupljina "pakira" pod stalnim tlakom, gdje je potrebna dovoljna brzina za postizanje željenih tlakova. To omogućuje kontrolu dimenzija dijelova s ​​točnošću od tisućinki inča ili bolje.

Različite vrste procesa injekcijskog lijevanja

Iako je većina postupaka injekcijskog lijevanja obuhvaćena gore opisanim uobičajenim postupkom, postoji nekoliko važnih varijacija lijevanja koje uključuju, ali nisu ograničene na:

  • Lijevanje u kalupu
  • Metalno injekcijsko lijevanje
  • Brizganje u tankom zidu
  • Injekcijsko lijevanje tekuće silikonske gume

Ovdje je sveobuhvatniji popis procesa injekcijskog lijevanja:

Rješavanje problema procesa

Kao i svi industrijski procesi, injekcijsko lijevanje može stvoriti nedostatne dijelove. U području injekcijskog lijevanja, uklanjanje problema često se vrši ispitivanjem neispravnih dijelova za određene nedostatke i rješavanjem tih oštećenja dizajnom kalupa ili karakteristikama samog postupka. Ispitivanja se često provode prije nego što se puna proizvodnja pokrene kako bi se predvidio nedostatak i odredile odgovarajuće specifikacije koje će se koristiti u postupku ubrizgavanja.

Pri prvom punjenju novog ili nepoznatog kalupa, gdje je nepoznata veličina pucnja za taj kalup, tehničar / postavljač alata može izvršiti probno pokretanje prije pune proizvodnje. Počinje s malom težinom pucanja i puni postupno dok kalup nije pun do 95 do 99%. Jednom kada se to postigne, primijenit će se mala količina pritiska za zadržavanje i vrijeme zadržavanja povećavati dok se ne dogodi smrzavanje vrata (vrijeme skrućivanja). Vrijeme zamrzavanja vrata može se odrediti povećanjem vremena zadržavanja, a zatim vaganjem dijela. Kad se težina dijela ne promijeni, tada se zna da su se vrata smrznula i da se u taj dio više ne ubrizgava materijal. Vrijeme skrućivanja vrata je važno, jer ono određuje vrijeme ciklusa te kvalitetu i konzistentnost proizvoda, što je samo po sebi važno pitanje u ekonomiji proizvodnog procesa. Pritisak držanja povećava se sve dok dijelovi ne ostanu bez umivaonika i dok se ne postigne težina dijela.

Kvarovi na prekrivanju

Brizgavanje složena je tehnologija s mogućim problemima u proizvodnji. Mogu biti uzrokovane nedostacima u kalupu ili češće samim postupkom lijevanja.

Kvarovi na prekrivanju Alternativno ime Opisi Uzroci
žulj žestok Podignuta ili slojevita zona na površini dijela Alat ili materijal je previše vruć, često uzrokovan nedostatkom hlađenja oko alata ili neispravnim grijačem
Tragovi opeklina Izgaranje zraka / plinsko gorivo / dizelsko gorivo Crno ili smeđe spaljena područja na dijelu koji se nalazi na najudaljenijim mjestima od vrata ili gdje je zarobljen zrak Alat nedostaje odzračivanjem, brzina ubrizgavanja je prevelika
Pločice u boji (SAD) Pruge u boji (UK) Lokalizirana promjena boje / boje Masterbatch se ne miješa pravilno, ili je materijala ponestalo i počinje prolaziti kao samo prirodno. Prethodni obojeni materijal "vuče" se u mlaznicu ili nepovratni ventil.
delaminacije Tanki slojevi poput slojeva formirani u dijelu zida Zagađenje materijala, npr. PP pomiješano s ABS-om, vrlo je opasno ako se dio koristi za sigurnosno kritičnu primjenu, jer materijal ima vrlo malu čvrstoću kada se taloži, jer se materijali ne mogu lijepiti
Bljesak neravni Višak materijala u tankom sloju koji prelazi normalnu geometriju dijela Kalup je prekopakiran ili je linija alata na alatu oštećena, prevelika brzina ubrizgavanja / ubrizgava se materijal, sila stezanja preniska. Također mogu uzrokovati prljavština i onečišćenja oko alatnih površina.
Ugrađeni kontaminanti Ugrađene čestice Strane čestice (izgorjeli materijal ili drugo) ugrađene u dio Čestice na površini alata, kontaminirani materijal ili strane nečistoće u cijevi ili prevelika smična toplina koja gori materijal prije ubrizgavanja
Oznake protoka Linija protoka Valovite linije ili uzorci u smjeru "off tone" Brzina ubrizgavanja je prespora (plastika se previše ohladila tijekom ubrizgavanja, brzine ubrizgavanja trebaju biti postavljene onoliko brzo koliko je to prikladno za postupak i materijal koji se koristi)
Vrata rumenila Halo ili rumenilo Kružni uzorak oko vrata, obično je problem samo na kalupu za vruće trkače Brzina ubrizgavanja je prebrza, veličina vrata / sprue / trkača je premala ili je temperatura taline / kalupa preniska.
Visokotlačne Dio deformiran turbulentnim protokom materijala. Loš dizajn alata, položaj vrata ili nosač. Brzina ubrizgavanja postavljena je previsoka. Loš dizajn vrata koji uzrokuju premalo nabreknuća i rezultirajući mlazom.
Pletene linije Linija za zavarivanje Male linije na stražnjoj strani klinova jezgre ili prozora u dijelovima koji izgledaju samo kao linije. Uzrokovano prednjom otopinom koja teče oko predmeta koji ponosno stoji u plastičnom dijelu, kao i na kraju ispuna, gdje se prednji dio taline ponovno spaja. Može se smanjiti ili eliminirati ispitivanjem protoka kalupa kada je kalup u fazi dizajna. Nakon što je kalup izrađen i vrata su postavljena, nedostatak se može smanjiti samo promjenom taline i temperature kalupa.
Degradacija polimera Raspad polimera od hidrolize, oksidacije itd. Prekomjerna voda u zrncima, prekomjerne temperature u bačvi, prekomjerne brzine vijaka uzrokujući veliku toplinu smicanja, materijalu je dozvoljeno da predugo sjedi u bačvi, previše se koristi.
Tragovi sudopera [Odvodi] Lokalizirana depresija (u debljim zonama) Vrijeme / pritisak pritiska preniski, vrijeme hlađenja prekratko, bez vrućih trkača to također može biti uzrokovano postavljanjem previsoke temperature vrata. Prekomjerni materijal ili zidovi su previše debeli.
Kratki hitac Kalup bez punjenja ili kratkog oblika Djelomični dio Nedostatak materijala, brzina ubrizgavanja ili nizak tlak, kalup prehladan, nedostaju otvori za plin
Splay oznake Splash mark ili srebrne pruge Obično se pojavljuje kao srebrna pruga duž uzorka protoka, no ovisno o vrsti i boji materijala može predstavljati kao male mjehuriće uzrokovane zarobljenom vlagom. Vlaga u materijalu, obično kada se higroskopne smole nepravilno suše. Zarobljavanje plina u područjima s "rebrima" zbog prekomjerne brzine ubrizgavanja u ta područja. Materijal je prevruć ili se previše striže.
Škrtost Gudačka ili dugačka vrata Niz poput ostatka od prethodnog prijenosa snimke u novom kadru Previsoka temperatura mlaznice. Vrata se nisu smrznula, nema dekompresije vijka, nema pucanja ventila, loše postavljanje traka grijača unutar alata.
šupljina Prazan prostor unutar dijela (obično se koristi zračni džep) Nedostatak pritiska za držanje (pritisak za zadržavanje koristi se za spakiranje dijela tijekom vremena zadržavanja). Prebrzo punjenje, ne dopuštajući postavljanje rubova dijela. Također plijesan možda nije registrirana (kada se dvije polovice ne centriraju pravilno i dijelovi zidova nisu iste debljine). Dati podaci su općepoznati, Ispravak: nedostatak pritiska u paketu (koji ne zadržava) (pritisak u paketu koristi se za pakiranje iako je to dio tijekom vremena zadržavanja). Prebrzo punjenje ne uzrokuje ovo stanje, jer je praznina sudoper koji se nije imao gdje dogoditi. Drugim riječima, kako se dio skuplja, smola se odvojila od sebe jer u šupljini nije bilo dovoljno smole. Praznina se može dogoditi na bilo kojem području ili dio nije ograničen debljinom već protokom smole i toplinskom vodljivošću, no vjerojatnije je da će se dogoditi na debljim područjima poput rebara ili izbočina. Dodatni osnovni uzroci praznina su netapanje na bazenu topljenja.
Linija zavarivanja Pletena linija / Meld line / Transfer line Diskolorirana linija na kojoj se sastaju dvije tokove fronte Temperatura plijesni ili materijala postavlja se prenisko (materijal je hladan kad se susretne, pa se ne lijepi). Vrijeme za prijelaz između ubrizgavanja i prijenosa (na pakiranje i držanje) je prerano.
savijanje uvijanje Iskrivljeni dio Hlađenje je prekratko, materijal je previše vruć, nedostatak hlađenja oko alata, nepravilne temperature vode (dijelovi se naginju prema vrućoj strani alata) Neravnomjerno skupljanje između dijelova dijela

Metode poput industrijskog CT skeniranja mogu pomoći u pronalaženju ovih oštećenja izvana i iznutra.

tolerancije

Tolerancija lijevanja je određeni popust na odstupanje u parametrima kao što su dimenzije, težina, oblici ili kutovi itd. Da bi se maksimizirala kontrola u podešavanju tolerancija, obično se postavlja minimalno i maksimalno ograničenje debljine, na temelju korištenog postupka. Injekcijsko prešanje obično ima tolerancije jednake IT stupnju od oko 9-14. Moguća tolerancija termoplasta ili termoseta je ± 0.200 do ± 0.500 milimetara. U specijaliziranim se primjenama u masovnoj proizvodnji postižu tolerancije od ± 5 µm na oba promjera i linearne značajke. Mogu se dobiti površinske obrade od 0.0500 do 0.1000 µm ili bolje. Moguće su i hrapave ili šljunčane površine.

Vrsta lijevanja Tipično [mm] Moguće [mm]
termoplastika ± 0.500 ± 0.200
temperaturno ovisno ± 0.500 ± 0.200

Zahtjevi napajanja

Snaga potrebna za ovaj postupak injekcijskog lijevanja ovisi o mnogim stvarima i varira od materijala koji se koristi. Vodič za proizvodne procese navodi da zahtjevi za snagom ovise o "specifičnoj težini materijala, talištu, toplinskoj vodljivosti, veličini dijela i brzini oblikovanja." Ispod je tablica sa stranice 243 iste reference kao što je prethodno spomenuto koja najbolje ilustrira karakteristike relevantne za snagu potrebnu za najčešće korištene materijale.

Materijal Specifična gravitacija Talište (° F) Talište (° C)
Epoxy 1.12 1.24 se 248 120
fenolni 1.34 1.95 se 248 120
Najlon 1.01 1.15 se 381 509 se 194 265 se
Polietilen 0.91 0.965 se 230 243 se 110 117 se
Polistiren 1.04 1.07 se 338 170

Robotsko oblikovanje

Automatizacija znači da manja veličina dijelova omogućuje mobilnom inspekcijskom sustavu da brže pregleda više dijelova. Osim postavljanja inspekcijskih sustava na automatske uređaje, višeosni roboti mogu ukloniti dijelove iz kalupa i postaviti ih za daljnje procese.

Specifični slučajevi uključuju uklanjanje dijelova iz kalupa odmah nakon što su dijelovi stvoreni, kao i primjenu sustava strojnog vida. Robot hvata dio nakon što su izvučeni pinovi za izbacivanje kako bi dio oslobodio kalup. Potom ih premješta u mjesto držanja ili izravno na inspekcijski sustav. Izbor ovisi o vrsti proizvoda kao i općenitom rasporedu proizvodne opreme. Vision sustavi montirani na robote uvelike su poboljšali kontrolu kvalitete za umetnute dijelove. Mobilni robot može preciznije odrediti točnost postavljanja metalne komponente i pregledati brže nego što to može čovjek.

Galerija


Ako su vam potrebne dodatne informacije ili imate bilo kakva pitanja, prijedloge ili komentare, kontaktirajte nas na:
Kontakt detalji
VRH

ZABORAVILI DETALJE?