jaký je proces vstřikování?

Většina plastových dílů se vyrábí vstřikováním. Ne všechny, ale naprostá většina pevných plastových součástí, se kterými se denně setkáváte, pochází z tohoto procesu-pouzder na telefony, automobilové ozdoby, lékařské přístroje, kryty spotřebičů, hračky. Pokud existuje plastový díl v množství větším než několik tisíc kusů, pravděpodobně ho někdo vstřikoval.

Koncept je natolik přímočarý, že jej můžete vysvětlit za třicet sekund: zahřejte plast, dokud se nerozpustí, vtlačte ho do ocelové formy, nechte vychladnout, otevřete formu, vyjměte součást, opakujte. Tento cyklus provádíme tisíckrát denně na desítkách strojů. Ale propast mezi pochopením konceptu a skutečnou konzistentní výrobou dobrých dílů je místo, kde žije většina inženýrů.

Skutečný proces

Surovina přichází jako malé pelety, typicky o průměru 2-3 mm. Ty se naplní do násypky, která se plní do vyhřívaného sudu obsahujícího velký šroub. Šnek slouží dvojím účelům – otáčí se, aby dopravoval pelety dopředu, zatímco tření a vnější ohřívače vše roztaví na homogenní hmotu, poté funguje jako plunžr pro vstřikování taveniny do formy.

Když se forma zavře a zahájí se vstřikování, roztavený plast putuje kanálky zvanými běžci, dokud nedosáhne vtoku- úzkého omezení, které řídí tok do skutečné dutiny součásti. Plnění probíhá rychle, obvykle několik sekund. Plast, který se dotýká studených stěn formy, začne okamžitě tuhnout, zatímco materiál uprostřed teče. Vznikne tak zmrzlá kůže, která s postupujícím plněním houstne. Pokud je rychlost vstřikování špatná, dochází ke krátkým výstřelům, proudění nebo spáleninám od zachyceného vzduchu.

Poté, co se dutina naplní, stroj udržuje tlak, aby zabalil další materiál, protože se plast během ochlazování smršťuje. Tato fáze balení pokračuje, dokud brána nezamrzne a neuzavře se. Pak čekáte. Chlazení obvykle představuje 70–80 % celkové doby cyklu, protože plast špatně vede teplo a díl nemůžete vysunout, dokud nebude dostatečně tuhý, aby přežil bez deformace. 30sekundový cyklus může zahrnovat 3 sekundy plnění a 25 sekund chlazení.

Nakonec se forma otevře, vyhazovací kolíky vytlačí díl, forma se opět zavře a celá věc se opakuje. Doby cyklu se pohybují od méně než 10 sekund u tenkých jednoduchých dílů až po několik minut u tlustých složitých dílů.

Kde obtížnost skutečně žije

Při čtení tohoto popisu to zní, jako by stroj dělal všechno. Nakládejte pelety, mačkejte tlačítka, sbírejte díly. Některé operace probíhají tímto způsobem pro jednoduché geometrie s odpouštěcími materiály. Ale většina produkce zahrnuje neustálou pozornost k proměnným, které interagují způsoby, které nejsou vždy intuitivní.

Zvyšte teplotu taveniny a plast snadněji teče, což pomáhá plnit tenké části. Vyšší teplota však znamená delší chlazení a hrozí degradace materiálu. Zvyšte rychlost vstřikování, aby se naplnila dříve, než zmrzlá kůže příliš zhoustne a můžete způsobit střihové zahřívání nebo tryskání. Přidejte větší tlak na balení, abyste zabránili stopám po dřezu, a nyní bojujete s bleskem, kdy se plast stlačuje mezi polovinami formy.

Vědecká metodologie formování-propagovaná lidmi, jako je John Bozzelli a organizacemi jako RJG Inc.{2}}Přistupuje k tomu systematicky pomocí senzorů tlaku v dutině a zdokumentovaných experimentů spíše než nastavování metodou pokus{3}}-omyl. Disciplína dělá skutečný rozdíl v konzistenci výroby.

Vady mají více vzájemně se ovlivňujících příčin. Značky dřezu indikují nedostatečné zabalení do silných sekcí, ale jejich upevnění může vyžadovat změny tlaku, času, teploty a chlazení současně. Deformace se často objevuje několik hodin po vyhození, jak se vnitřní napětí uvolňuje-díl vypadá dobře, když vychází z formy a pak se postupně deformuje. Podle údajů společnosti Society of Plastics Engineers tvoří samotné povrchové vady téměř 40 % zamítnutých vstřikovacích forem-v celém průmyslu.

Samotná forma

Náklady na nástroje dominují ekonomice vstřikování pro malé až střední objemy. Jednoduchá-dutinová hliníková prototypová forma může stát 2 000-5 000 USD. Výrobní ocelové formy s více dutinami stojí 25 000 $-100 000 nebo výrazně více u složitých konfigurací – společnost Formlabs zveřejnila údaje, které ukazují rozsahy až 100 $,000+ pro vícedutinové výrobní nástroje (formlabs.com).

Konstrukce forem přímo určuje, co můžete vyrábět. Dva-desky desek zvládají většinu standardních dílů. Tři-deskové formy automaticky oddělují vodicí lišty od dílů. Boční akce a zvedáky umožňují podříznutí, která se nemohou uvolnit v normálním- směru otevírání formy. Systémy horkých vtoků eliminují odpad vtoků, ale zvyšují náklady a složitost údržby.

Umístění brány,-kde plast vstupuje do dutiny,-ovlivňuje vzhled i strukturální integritu. Brány zanechávají stopy svědků, takže kosmetické povrchy potřebují brány skryté jinde. Umístění vtoku také určuje vzory proudění, umístění svarových linií a orientaci vláken ve vyztužených materiálech.

Uspořádání chladicího kanálu uvnitř formy přímo ovlivňuje dobu cyklu. Kanály blíže k povrchu dutiny rychleji odvádějí teplo, ale oslabují ocel. Většina návrhů umisťuje kanály 15-25 mm od povrchů dutin jako kompromis. Konformní chlazení, které sleduje obrysy součásti namísto přímých vrtaných otvorů, může výrazně zkrátit dobu cyklu u složitých geometrií.