Injekční

Vstřikování plastů (vstřikování v USA) je výrobní proces pro výrobu dílů vstřikováním materiálu do formy. Vstřikování se může provádět s řadou materiálů, včetně kovů (pro které se tento proces nazývá lití do formy), sklenic, elastomerů, cukrovinek a nejčastěji termoplastických a termosetových polymerů. Materiál pro část je přiváděn do vyhřívaného válce, smíchán a tlačen do dutiny formy, kde se ochladí a ztvrdne do konfigurace dutiny. Poté, co je produkt navržen, obvykle průmyslovým návrhářem nebo inženýr, formy jsou vyráběny formovacím strojem (nebo výrobcem nástrojů) z kovu, obvykle buď oceli nebo hliníku, a jsou přesně opracovány, aby vytvořily rysy požadované součásti. Vstřikování plastů je široce používáno pro výrobu různých dílů, od nejmenších komponentů až po celé panely karoserie automobilů. U některých jednoduchých vstřikovacích forem lze použít pokroky v technologii 3D tisku využívající fotopolymery, které se během vstřikování některých nízkoteplotních termoplastů neroztaví.

Díly, které mají být vstřikovány, musí být navrženy velmi pečlivě, aby se usnadnil proces formování; musí se vzít v úvahu materiál použitý pro součást, požadovaný tvar a vlastnosti součásti, materiál formy a vlastnosti formovacího stroje. Všestrannost vstřikování je usnadněna touto šířkou konstrukčních úvah a možností.

Aplikace

Vstřikování se používá k vytváření mnoha věcí, jako jsou cívky drátu, obal, uzávěry lahví, automobilové díly a součásti, Gameboys, kapesní hřebeny, některé hudební nástroje (a jejich části), jednodílné židle a stolky, úložné kontejnery, mechanické části (včetně ozubených kol) a většina dalších plastových výrobků, které jsou dnes k dispozici. Vstřikování je nejběžnějším moderním způsobem výroby plastových dílů; je ideální pro výrobu velkých objemů stejného objektu.

Vlastnosti procesu

Vstřikování do formy používá píst nebo šroubový píst k vynucení roztavení plastický materiál do dutiny formy; toto tuhne do tvaru, který odpovídá obrysu formy. Nejběžněji se používá ke zpracování jak termoplastických, tak termosetových polymerů, přičemž použitý objem je podstatně vyšší. Termoplasty převládají díky vlastnostem, díky nimž jsou velmi vhodné pro vstřikování, jako je snadnost jejich recyklace, jejich univerzálnost umožňující jejich použití v nejrůznějších aplikacích, a jejich schopnost měknout a proudit při zahřívání. Termoplasty mají také prvek bezpečnosti nad termosety; pokud termosetový polymer není vstřikován ze vstřikovacího válce včas, může dojít k chemickému zesítění, které způsobí zadření šneku a zpětných ventilů a potenciální poškození vstřikovacího stroje.

Vstřikovací lisování sestává z vysokotlakého vstřikování suroviny do formy, která tvaruje polymer do požadovaného tvaru. Formy mohou mít jednu dutinu nebo více dutin. Ve formách s více dutinami může být každá dutina identická a může tvořit stejné součásti nebo může být jedinečná a může vytvářet více různých geometrií během jednoho cyklu. Formy se obvykle vyrábějí z nástrojových ocelí, ale nerezové oceli a hliníkové formy jsou vhodné pro určité aplikace. Hliníkové formy se obvykle nehodí pro velkoobjemovou výrobu nebo díly s úzkými rozměrovými tolerancemi, protože mají horší mechanické vlastnosti a jsou náchylnější k opotřebení, poškození a deformaci během vstřikovacích a upínacích cyklů; hliníkové formy jsou však nákladově efektivní v maloobjemových aplikacích, protože náklady na výrobu forem a čas jsou výrazně sníženy. Mnoho ocelových forem je navrženo tak, aby během jejich životnosti zpracovalo více než milion dílů a jejich výroba může stát stovky tisíc dolarů.

Kdy termoplasty jsou lisované, typicky peletizovaná surovina se přivádí násypkou do vyhřívaného sudu s vratným šnekem. Při vstupu do hlavně se teplota zvyšuje a Van der Waalsovy síly, které odolávají relativnímu toku jednotlivých řetězců, jsou oslabeny v důsledku zvětšení prostoru mezi molekulami při vyšších stavech tepelné energie. Tento proces snižuje jeho viskozitu, což umožňuje polymeru proudit s hnací silou vstřikovací jednotky. Šnek dodává surovinu dopředu, mísí a homogenizuje tepelné a viskózní distribuce polymeru a snižuje požadovanou dobu ohřevu mechanickým stříháním materiálu a přidáním významného množství třecího zahřátí do polymeru. Materiál se přivádí dopředu zpětným ventilem a shromažďuje se v přední části šroubu do objemu známého jako a výstřel. Výstřel je objem materiálu, který se používá k vyplnění dutiny formy, kompenzuje smrštění a poskytuje polštář (přibližně 10% z celkového objemu výstřelu, který zůstává v hlavni a brání dnu šroubu směrem dolů) k přenosu tlaku ze šroubu do dutiny formy. Když se nashromáždí dostatek materiálu, je materiál tlačen pod vysokým tlakem a rychlostí do dutiny tvořící součást. Aby se zabránilo skokům v tlaku, proces obvykle používá přenosovou polohu odpovídající 95–98% plné dutině, kde se šroub posouvá z konstantní rychlosti na regulaci konstantního tlaku. Časy vstřikování jsou často výrazně pod 1 sekundou. Jakmile šroub dosáhne přepravní polohy, použije se těsnicí tlak, který dokončí plnění formy a vyrovná tepelné smrštění, které je u termoplastů poměrně vysoké ve srovnání s mnoha jinými materiály. Těsnicí tlak je vyvíjen, dokud brána (vstup do dutiny) neztuhne. Díky své malé velikosti je brána obvykle prvním místem, kde tuhne v celé své tloušťce. Jakmile brána ztuhne, nemůže do dutiny vstoupit žádný další materiál; v souladu s tím šroub oplácí a získává materiál pro další cyklus, zatímco materiál ve formě ochlazuje, takže jej lze vysunout a být rozměrově stabilní. Tato doba chlazení je dramaticky snížena použitím chladicích potrubí, která cirkulují vodou nebo olejem z externího regulátoru teploty. Jakmile je dosaženo požadované teploty, forma se otevře a řada kolíků, objímek, odizolovacích nástrojů atd. Je poháněna dopředu k odformování předmětu. Poté se forma zavře a postup se opakuje.

U termosetů se obvykle vstřikují do válce dvě různé chemické složky. Tyto složky okamžitě začínají nevratnými chemickými reakcemi, které nakonec zesíťují materiál do jediné spojené sítě molekul. Když nastane chemická reakce, obě složky tekutiny se trvale přeměňují na viskoelastickou pevnou látku. Tuhnutí ve vstřikovacím válci a šroubu může být problematické a může mít finanční dopady; proto je nezbytné minimalizovat vytvrzování termosetu uvnitř válce. To obvykle znamená, že doba zdržení a teplota chemických prekurzorů jsou v injekční jednotce minimalizovány. Doba zdržení může být snížena minimalizací objemové kapacity hlavně a maximalizací dob cyklu. Tyto faktory vedly k použití tepelně izolované studené vstřikovací jednotky, která vstřikuje reagující chemikálie do tepelně izolované horké formy, což zvyšuje rychlost chemických reakcí a vede ke kratší době potřebné k dosažení ztuhlé termosetové složky. Po ztuhnutí dílu se ventily uzavírají, aby izolovaly vstřikovací systém a chemické prekurzory, a forma se otevře, aby se vytvarované díly vysunuly. Poté se forma zavře a proces se opakuje.

Předlisované nebo obrobené komponenty mohou být vloženy do dutiny, když je forma otevřená, což umožňuje, aby se materiál vstřikovaný v dalším cyklu formoval a tuhnul kolem nich. Tento proces je známý jako Vložte lištu a umožňuje, aby jednotlivé části obsahovaly více materiálů. Tento proces se často používá k vytváření plastových dílů s vyčnívajícími kovovými šrouby, které umožňují jejich opakované upevnění a uvolnění. Tato technika může být také použita pro značení ve formě a víčka fólie mohou být také připevněna k formovaným plastovým nádobám.

Na závěrečné části je obvykle přítomna dělící čára, vtokové potrubí, značky brány a značky vyhazovače. Žádná z těchto funkcí není obvykle žádoucí, ale vzhledem k povaze procesu je nevyhnutelná. Značky brány se vyskytují u brány, která spojuje kanály pro dodávání taveniny (vtokové potrubí a vtokový kanál) s dutinou tvořící součást. Značky dělicí čáry a čepu ejektoru jsou výsledkem nepatrného nesouososti, opotřebení, plynných průduchů, vůlí pro sousední části v relativním pohybu a / nebo rozměrových rozdílů protilehlých povrchů kontaktujících vstřikovaný polymer. Rozměrové rozdíly lze připsat nerovnoměrné deformaci vyvolané tlakem během vstřikování, tolerancím obrábění a nerovnoměrné tepelné roztažnosti a smrštění součástí formy, u nichž dochází k rychlému cyklování během fáze vstřikování, balení, chlazení a vyhazování . Součásti formy jsou často konstruovány z materiálů různých koeficientů tepelné roztažnosti. Tyto faktory nelze současně zohlednit bez astronomického zvýšení nákladů na design, výrobu, zpracování a sledování kvality. Dovedný návrhář forem a dílů umístí tyto estetické škodliviny do skrytých oblastí, pokud je to možné.

Historie

Americký vynálezce John Wesley Hyatt společně se svým bratrem Isaiahem patentoval Hyatt první vstřikovací stroj v roce 1872. Tento stroj byl ve srovnání se stroji používanými dnes relativně jednoduchý: fungoval jako velká injekční jehla a pomocí pístu vstřikoval plast přes zahřátý válec do formy. Průmysl v průběhu let postupoval pomalu a vyráběl produkty, jako jsou límcové opěrky, knoflíky a hřebeny na vlasy.

Němečtí chemici Arthur Eichengrün a Theodore Becker vynalezli první rozpustné formy acetátu celulózy v roce 1903, což bylo mnohem méně hořlavé než dusičnan celulózy. Nakonec byl k dispozici v práškové formě, ze které byl snadno vstřikován. Arthur Eichengrün vyvinul první vstřikovací lis v roce 1919. V roce 1939 Arthur Eichengrün patentoval vstřikování plastikovaného acetátu celulózy.

Odvětví se rychle rozšířilo ve 1940. letech XNUMX. století, protože druhá světová válka vytvořila obrovskou poptávku po levných hromadně vyráběných výrobcích. V roce 1946 postavil americký vynálezce James Watson Hendry první stroj na vstřikování šroubů, který umožnil mnohem přesnější kontrolu nad rychlostí vstřikování a kvalitou vyráběných předmětů. Tento stroj také umožnil smíchání materiálu před vstřikováním, takže barevný nebo recyklovaný plast mohl být přidán k panenskému materiálu a důkladně promíchán před vstříknutím. V dnešní době představují šnekové vstřikovací stroje velkou většinu vstřikovacích strojů. V 1970. letech XNUMX. století Hendry pokračoval ve vývoji prvního procesu vstřikovacího lití za pomoci plynu, který umožnil výrobu komplexních dutých předmětů, které se rychle ochladily. To výrazně zlepšilo flexibilitu designu, pevnost a povrchovou úpravu vyrobených dílů a současně snížilo dobu výroby, náklady, hmotnost a plýtvání.

Odvětví vstřikování plastů se v průběhu let vyvinulo z výroby hřebenů a knoflíků do výroby široké škály produktů pro mnoho průmyslových odvětví, včetně automobilového průmyslu, zdravotnictví, letectví, spotřebního zboží, hraček, instalatérství, balení a stavebnictví.

Příklady polymerů, které jsou pro tento proces nejvhodnější

Lze použít většinu polymerů, někdy označovaných jako pryskyřice, včetně všech termoplastů, některých termosetů a některých elastomerů. Od roku 1995 se celkový počet dostupných materiálů pro vstřikování zvýšil o 750 ročně; když začal tento trend, bylo k dispozici přibližně 18,000 XNUMX materiálů. Dostupné materiály zahrnují slitiny nebo směsi dříve vyvinutých materiálů, takže návrháři produktů si mohou vybrat materiál s nejlepší sadou vlastností z velkého výběru. Hlavními kritérii pro výběr materiálu jsou pevnost a funkce požadovaná pro konečnou část, jakož i cena, ale také každý materiál má odlišné parametry pro formování, které je třeba vzít v úvahu. Běžné polymery, jako je epoxid a fenol, jsou příklady termosetových plastů, zatímco nylon, polyethylen a polystyren jsou termoplasty. Až do poměrně nedávné doby nebyly plastové pružiny možné, ale díky pokrokům ve vlastnostech polymerů jsou nyní docela praktické. Mezi aplikace patří spony pro ukotvení a odpojení popruhu venkovního zařízení.

Zařízení

Vstřikovací stroje se skládají z násypky materiálu, vstřikovacího pístu nebo šroubového pístu a topné jednotky. Také známé jako lisy, drží formy, ve kterých jsou tvarovány součásti. Lisy jsou dimenzovány podle tonáže, což vyjadřuje velikost upínací síly, kterou může stroj vyvinout. Tato síla udržuje formu během procesu vstřikování uzavřenou. Tonáž se může pohybovat od méně než 5 tun do více než 9,000 1.8 tun, přičemž vyšší čísla se používají při relativně malém počtu výrobních operací. Celková potřebná upínací síla je určena promítnutou plochou tvarovaného dílu. Tato promítnutá plocha se vynásobí svěrnou silou od 7.2 do 4 tuny na každý čtvereční centimetr promítaných ploch. Zpravidla 5 nebo XNUMX tun / in² lze použít pro většinu produktů. Pokud je plastový materiál velmi tuhý, bude vyžadovat větší vstřikovací tlak k naplnění formy, a tedy více upínací tonáže, aby se forma udržovala uzavřená. Požadovanou sílu lze také určit podle použitého materiálu a velikosti dílu; větší díly vyžadují vyšší upínací sílu.

Plíseň

Plíseň or zemřít jsou běžné pojmy používané k popisu nástroje používaného k výrobě plastových dílů při lisování.

Vzhledem k tomu, že výroba forem byla nákladná, obvykle se používaly pouze při hromadné výrobě, kde se vyráběly tisíce dílů. Typické formy jsou vyrobeny z tvrzené oceli, předtvrzené oceli, hliníku a / nebo slitiny berylia a mědi. Volba materiálu, ze kterého se forma vyrábí, je primárně ekonomická; ocelové formy obecně stojí více za konstrukci, ale jejich delší životnost vykompenzuje vyšší počáteční náklady u vyššího počtu dílů vyrobených před opotřebením. Předtvrzené ocelové formy jsou méně odolné proti opotřebení a používají se pro menší požadavky na objem nebo pro větší součásti; jejich typická tvrdost oceli je 38–45 podle stupnice Rockwell-C. Formy z kalené oceli jsou po obrábění tepelně ošetřeny; jsou mnohem lepší, pokud jde o odolnost proti opotřebení a životnost. Typická tvrdost se pohybuje mezi 50 a 60 Rockwell-C (HRC). Hliníkové formy mohou stát podstatně méně, a pokud jsou navrženy a vyrobeny pomocí moderního počítačového vybavení, mohou být ekonomické pro formování desítek nebo dokonce stovek tisíc dílů. Beryliová měď se používá v oblastech formy, které vyžadují rychlý odvod tepla, nebo v oblastech, kde je nejvíce generováno smykové teplo. Formy mohou být vyráběny buď CNC obráběním nebo pomocí procesů obrábění elektrickým výbojem.

Design formy

Forma se skládá ze dvou primárních komponent, vstřikovací formy (deska A) a vyhazovací formy (deska B). Tyto součásti jsou také označovány jako formovat a formovač. Plastická pryskyřice vstupuje do formy skrz a smrk or brána ve vstřikovací formě; pouzdro vtoku má těsně přiléhat k trysce vstřikovacího válce formovacího stroje a umožnit toku roztaveného plastu z válce do formy, také známý jako dutina. Vtokové pouzdro nasměruje roztavený plast na obrazy dutin kanály, které jsou obrobeny do čelních ploch desek A a B. Tyto kanály umožňují, aby po nich běžel plast, takže se o nich říkáběžci. Roztavený plast protéká běžcem a vstupuje do jedné nebo více specializovaných bran a do geometrie dutiny, aby vytvořil požadovanou část.

Množství pryskyřice potřebné k naplnění vtoku, vtoku a dutin formy zahrnuje „výstřel“. Zachycený vzduch ve formě může unikat ventilačními otvory, které jsou broušeny do dělící linie formy, nebo kolem vyhazovacích čepů a saní, které jsou o něco menší než otvory, které je drží. Pokud zachycený vzduch nesmí uniknout, je stlačen tlakem přicházejícího materiálu a stlačen do rohů dutiny, kde brání plnění a může také způsobit další vady. Vzduch může být dokonce tak stlačený, že zapálí a spálí okolní plastový materiál.

Aby se umožnilo vyjmutí výlisku z formy, nesmí se prvky formy vzájemně přesahovat ve směru, ve kterém se forma otevírá, pokud nejsou části formy navrženy tak, aby se při otevírání formy pohybovaly mezi těmito přesahy (pomocí komponent zvaných Lifters) ).

Strany části, které se objevují rovnoběžně se směrem tažení (osa jádrové polohy (díry) nebo vložky je rovnoběžná s pohybem formy nahoru a dolů při otevírání a zavírání) jsou obvykle mírně zalomené, nazývané ponor, aby se usnadnilo uvolnění součásti z formy. Nedostatečný tah může způsobit deformaci nebo poškození. Tah potřebný pro uvolnění formy je primárně závislý na hloubce dutiny: čím hlubší je dutina, tím větší je nutný tah. Při určování požadovaného ponoru je třeba vzít v úvahu také smrštění. Pokud je kůže příliš tenká, pak bude mít tvarovaná část tendenci se smršťovat na jádra, která se tvoří, zatímco se ochlazuje, a přilne k těmto jádrům, nebo se část může při vytažení dutiny deformovat, zkroutit, puchýřit nebo prasknout.

Forma je obvykle navržena tak, aby tvarovaná část spolehlivě zůstala na straně ejektoru (B) formy, když se otevře, a spolu s částmi vytahuje běhoun a vtokové potrubí ze strany (A). Část poté při vysunutí ze strany (B) volně padá. Brány tunelu, známé také jako ponorky nebo brány do formy, jsou umístěny pod dělící čarou nebo povrchem formy. Na povrchu formy na dělící linii je obroben otvor. Vylisovaná část je vyříznuta (formou) z výsuvného systému při vysunutí z formy. Vyhazovací kolíky, také známé jako vylamovací kolíky, jsou kruhové kolíky umístěné v jedné polovině formy (obvykle v polovině vyhazovače), které vytlačují hotový lisovaný výrobek nebo výsuvný systém z formy. Vysunutí předmětu pomocí kolíků, rukávů, odpružovačů atd. Může způsobit nežádoucí otisky nebo zkreslení, takže při navrhování formy je třeba věnovat pozornost.

Standardní způsob chlazení spočívá v tom, že chladivo (obvykle voda) prochází řadou otvorů vyvrtaných přes desky formy a spojenými hadicemi, aby vytvořily spojitou cestu. Chladivo absorbuje teplo z formy (které absorbovalo teplo z horkého plastu) a udržuje formu na správné teplotě, aby ztuhnul plast nejefektivnějším tempem.

Pro usnadnění údržby a odvětrání se dutiny a jádra dělí na kousky vložkya podsestavy, také nazývané vložky, blokynebo honit bloky. Nahrazením vyměnitelných vložek může jedna forma vytvořit několik variant stejné části.

Složitější části se vytvářejí pomocí složitějších forem. Mohou mít sekce nazývané diapozitivy, které se pohybují do dutiny kolmé ke směru tažení, aby vytvořily převislé části součásti. Když je forma otevřena, sklíčka jsou stažena pryč z plastové části pomocí stacionárních „úhlových kolíků“ na nepohyblivé polovině formy. Tyto kolíky vstupují do štěrbiny v diapozitivech a způsobují, že se diapozitivy pohybují dozadu, když se otevře pohybující se polovina formy. Část se poté vysune a forma se uzavře. Uzavírací účinek formy způsobuje, že se saně posouvají dopředu podél úhelníků.

Některé formy umožňují opětovné vložení dříve tvarovaných dílů, aby se kolem první části mohla vytvořit nová plastová vrstva. Toto je často označováno jako přetvarování. Tento systém umožňuje výrobu jednodílných pneumatik a kol.

Formy na dva nebo více broků jsou navrženy tak, aby „formovaly“ během jednoho formovacího cyklu a musí být zpracovány na specializovaných vstřikovacích strojích se dvěma nebo více vstřikovacími jednotkami. Tento proces je ve skutečnosti proces vstřikování prováděný dvakrát, a proto má mnohem menší míru chyby. V prvním kroku je základní barevný materiál formován do základního tvaru, který obsahuje mezery pro druhý snímek. Potom je do těchto prostor vstřikován druhý materiál jiné barvy. Například tlačítka a klávesy vyrobené tímto procesem mají označení, která se nemohou opotřebovat a zůstávají čitelná při vysokém používání.

Forma může vyrobit několik kopií stejných dílů v jediném „výstřelu“. Počet „otisků“ ve formě této části se často nesprávně označuje jako kavitace. Nástroj s jedním otiskem se často nazývá forma s jedním otiskem (dutinou). Forma se 2 nebo více dutinami stejných částí bude pravděpodobně označována jako forma s vícenásobným otiskem (dutina). Některé formy s extrémně velkým objemem výroby (jako formy pro uzávěry lahví) mohou mít přes 128 dutin.

V některých případech vícenásobné dutinové nástroje vytvoří řadu různých částí ve stejném nástroji. Někteří výrobci nástrojů nazývají tyto formy rodinnými formami, protože všechny části spolu souvisejí. Příklady zahrnují plastové modelové sady.

Skladování plísní

Výrobci jdou do velkých délek, aby chránili vlastní formy kvůli vysokým průměrným nákladům. Perfektní úroveň teploty a vlhkosti je udržována, aby byla zajištěna co možná nejdelší životnost pro každou vlastní formu. Vlastní formy, jako jsou formy používané pro vstřikování pryže, se ukládají v prostředí s kontrolovanou teplotou a vlhkostí, aby se zabránilo deformaci.

Nástrojové materiály

Často se používá nástrojová ocel. Mírná ocel, hliník, nikl nebo epoxid jsou vhodné pouze pro prototypy nebo velmi krátké výrobní série. Moderní tvrdý hliník (slitiny 7075 a 2024) se správným designem formy může při správné údržbě formy snadno vyrobit formy s životností 100,000 XNUMX nebo více dílů.

obrábění

Formy jsou konstruovány dvěma hlavními metodami: standardní obrábění a EDM. Standardní obrábění, v jeho konvenční formě, bylo historicky metodou vytváření vstřikovacích forem. S technologickým vývojem se CNC obrábění stalo dominantním prostředkem výroby složitějších forem s přesnějšími detaily formy za méně času než tradiční metody.

Proces výroby elektrického výboje (EDM) nebo proces eroze jisker se široce používá při výrobě forem. Kromě toho, že umožňuje vytváření těžko zpracovatelných tvarů, způsob umožňuje tvarování předem vytvrzených forem, takže není nutné žádné tepelné zpracování. Změny tvrzené formy konvenčním vrtáním a frézováním obvykle vyžadují žíhání k změkčení formy a následnému tepelnému zpracování pro opětovné vytvrzení. EDM je jednoduchý proces, při kterém se tvarovaná elektroda, obvykle vyrobená z mědi nebo grafitu, velmi pomalu spouští na povrch formy (po dobu mnoha hodin), která se ponoří do parafinového oleje (petrolej). Napětí aplikované mezi nástrojem a formou způsobuje jiskrovou erozi povrchu formy v inverzním tvaru elektrody.

Stát

Počet dutin zabudovaných do formy přímo koreluje s náklady na formování. Méně dutin vyžaduje mnohem méně nástrojů, takže omezení počtu dutin zase povede k nižším počátečním výrobním nákladům na výrobu vstřikovací formy.

Vzhledem k tomu, že počet dutin hraje zásadní roli v nákladech na formování, hraje to i složitost konstrukce součásti. Složitost může být začleněna do mnoha faktorů, jako je povrchová úprava, požadavky na toleranci, vnitřní nebo vnější závity, jemné detaily nebo počet podřezů, které mohou být začleněny.

Další podrobnosti, jako jsou podříznutí nebo jakýkoli prvek způsobující další nástroje, zvýší náklady na formu. Povrchová úprava jádra a dutiny forem dále ovlivní náklady.

Proces formování pryže vstřikováním vytváří vysoký výnos trvanlivých produktů, což z něj činí nejúčinnější a nákladově nejefektivnější způsob formování. Konzistentní vulkanizační procesy zahrnující přesnou regulaci teploty významně redukují veškerý odpadní materiál.

Vstřikovací proces

Při vstřikovacím lití je granulovaný plast přiváděn nuceným pístem z násypky do vyhřívaného válce. Když se granule pomalu pohybují vpřed šroubovým pístem, plast se tlačí do vyhřívané komory, kde se taví. Jak píst postupuje, roztavený plast je tlačen tryskou, která spočívá na formě, což mu umožňuje vstoupit do dutiny formy skrz systém vrat a běžec. Forma zůstává studená, takže plast ztuhne téměř ihned po naplnění formy.

Vstřikovací cyklus

Sled událostí během vstřikovací formy plastové části se nazývá cyklus vstřikování. Cyklus začíná, když se forma uzavře, následuje injekce polymeru do dutiny formy. Jakmile je dutina vyplněna, udržuje se udržovací tlak, aby se kompenzovalo smrštění materiálu. V dalším kroku se šroub otáčí a další výstřel přivádí na přední šroub. To způsobí, že se šroub při zasunutí dalšího výstřelu zatáhne. Jakmile je součást dostatečně vychladlá, forma se otevře a část se vysune.

Vědecké versus tradiční formování

Vstřikovací část procesu formování se tradičně prováděla pod jedním konstantním tlakem k vyplnění a zabalení dutiny. Tato metoda však umožňovala velké rozdíly v rozměrech od cyklu k cyklu. Nyní se běžněji používá vědecké nebo oddělené formování, metoda propagovaná společností RJG Inc. V tomto případě je vstřikování plastu „oddělené“ do fází, což umožňuje lepší kontrolu rozměrů dílů a více cyklů k cyklu (běžně se nazývá shot-to) -shot v oboru) konzistence. Nejprve je dutina naplněna na přibližně 98% pomocí ovládání rychlosti (rychlosti). Přestože by tlak měl být dostatečný k dosažení požadované rychlosti, tlaková omezení během této fáze jsou nežádoucí. Jakmile je dutina plná na 98%, stroj přepne z řízení rychlosti na řízení tlaku, kde je dutina „zabalena“ při konstantním tlaku, kde je vyžadována dostatečná rychlost k dosažení požadovaných tlaků. To umožňuje ovládat rozměry dílů s přesností na tisíciny palce nebo lepší.

Různé typy vstřikovacích procesů

Ačkoli většina procesů vstřikovacího lití je pokryta výše popsaným konvenčním popisem procesu, existuje několik důležitých variací formování, mimo jiné:

• Odlévání
• Vstřikování kovů
• Tenkostěnné vstřikování
• Vstřikování tekutého silikonového kaučuku

Podrobnější seznam procesů vstřikování plastů lze nalézt zde:

Odstraňování problémů s procesem

Stejně jako všechny průmyslové procesy může i vstřikování vyrábět vadné součásti. V oblasti vstřikovacího lití je odstraňování problémů často prováděno zkoumáním vadných částí na konkrétní defekty a řešením těchto defektů s návrhem formy nebo charakteristikami samotného procesu. Zkoušky se často provádějí před úplnou výrobou ve snaze předvídat vady a určit příslušné specifikace, které se mají použít v procesu vstřikování.

Při prvním plnění nové nebo neznámé formy, kde velikost výstřelu pro tuto formu není známa, může technik / seřizovač nástrojů provést zkušební provoz před úplnou výrobní sérií. Začíná s malou zátěží a postupně se plní, dokud není forma plná na 95 až 99%. Jakmile je toho dosaženo, bude aplikováno malé množství přidržovacího tlaku a prodlužovací doba bude prodloužena, dokud nedojde k zamrznutí brány (doba tuhnutí). Čas zmrazení brány lze určit zvýšením doby zadržení a následným zvážením součásti. Když se hmotnost dílu nezmění, je pak známo, že brána zamrzla a do dílu se nevstřikuje žádný další materiál. Doba tuhnutí brány je důležitá, protože určuje dobu cyklu a kvalitu a konzistenci produktu, což je samo o sobě důležitou otázkou v ekonomice výrobního procesu. Přidržovací tlak se zvyšuje, dokud nejsou díly bez dřezů a je dosaženo hmotnosti dílu.

Formovací vady

Vstřikování je komplexní technologie s možnými výrobními problémy. Mohou být způsobeny buď vadami forem, nebo častěji samotným procesem formování.

Metody, jako je průmyslové CT skenování, mohou pomoci při hledání těchto defektů externě i interně.

Tolerance

Tolerance tvarování je specifikovaná odchylka v parametrech, jako jsou rozměry, hmotnosti, tvary nebo úhly atd. Pro maximalizaci kontroly při nastavování tolerancí je obvykle minimální a maximální mez tloušťky na základě použitého procesu. Vstřikování je obvykle schopné tolerovat ekvivalentní třídě IT asi 9–14. Možná tolerance termoplastu nebo termosetu je ± 0.200 až ± 0.500 milimetrů. Ve specializovaných aplikacích jsou při hromadné výrobě dosahovány tolerance až ± 5 µm na obou průměrech a lineárních vlastnostech. Lze dosáhnout povrchových úprav od 0.0500 do 0.1000 XNUMX µm nebo lepší. Možné jsou také drsné nebo oblázkové povrchy.

požadavky na napájení

Síla potřebná pro tento proces vstřikování závisí na mnoha věcech a liší se mezi použitými materiály. Referenční příručka k výrobním procesům uvádí, že energetické požadavky závisí na „měrné hmotnosti materiálu, teplotě tání, tepelné vodivosti, velikosti dílu a rychlosti formování“. Níže je uvedena tabulka ze strany 243 stejného odkazu, jak byla zmíněna výše, která nejlépe ilustruje charakteristiky související s výkonem požadovaným pro nejčastěji používané materiály.

Robotické lisování

Automatizace znamená, že menší velikost součástí umožňuje mobilnímu inspekčnímu systému rychlejší kontrolu více dílů. Kromě montáže inspekčních systémů na automatická zařízení mohou roboti s více osami odstranit části z formy a umístit je pro další procesy.

Specifické příklady zahrnují odstranění součástí z formy bezprostředně po jejich vytvoření, stejně jako použití systémů strojového vidění. Robot uchopí součást poté, co byly vyhazovací kolíky vysunuty, aby se část uvolnila z formy. Poté je přesune do místa držení nebo přímo na kontrolní systém. Volba závisí na typu produktu a na celkovém uspořádání výrobního zařízení. Systémy Vision namontované na robotech mají výrazně vylepšenou kontrolu kvality vložených výlisků. Mobilní robot dokáže přesněji určit přesnost umístění kovové součásti a kontrolovat rychleji než lidská plechovka.

Galerie