Co je vstřikování

Vstřikování je nákladově efektivní technologie výroby identických plastových dílů s vysokou tolerancí v sériové výrobě. V procesu vstřikování se polymerní granule roztaví a vstřikují do forem pod tlakem, kapalný plast se ochladí, ztuhne a formy se finálně vysunou.Materiályaplikované při vstřikování jsou termoplastické polymery, které mohou být barveny nebo plněny jinými přísadami. Většina plastových dílů kolem vás se vyrábí vstřikováním, tvoří elektronické kryty, kuchyňské spotřebiče a díly automobilů.

Vstřikování je široce používáno z důvodu jeho dramaticky nízkých nákladů při velkoobjemové výrobě. Poskytuje také vysokou opakovatelnost adobrá flexibilita designu. Hlavním omezením vstřikování jsou ekonomické otázky, vysoká počáteční investice do výroby forem a dlouhá doba obratu od návrhu po finální výrobu minimálně 4 týdny.

Proces vstřikování

Vstřikování je oblíbené u spotřebních výrobků a strojírenství, téměř u všech plastových výrobků kolem vás. Hlavním důvodem je, že dokáže vyrábět plastové díly ve velkém objemu s velmi nízkými náklady na jednotku. Ve srovnání s jinými výrobními technologiemi však existují vysoké počáteční náklady na zakázkové nástroje, které se pohybují mezi 3 000 a 100 000 USD v závislosti na složitých strukturách, materiálech forem a přesnosti.

Vstřikovací lisy

Vstřikovací lis se obvykle skládá ze 3 hlavních částí: vstřikovací jednotky, formovací jednotky a vyhazovací jednotky. Každý z těchto systémů má svou základní operační mechaniku a ovlivňuje konečný výsledek procesu vstřikování.

Pracovní proces vstřikování:

Částice polymeru se suší a umístí do násypky a smíchají se s barevným pigmentem nebo výztužnými přísadami.

Tyto částice jsou přiváděny do barelu, poté ohřívány, míchány a pohybovány směrem k formám pomocí šroubu. Geometrie šneku a válce jsou optimalizovány pro vytvoření tlaku a roztavení materiálů.

Potom se beran pohybuje dopředu a roztavený plast je vstřikován do forem systémem žlabů. Jak se materiály ochlazují, ztuhnou a získají tvar formy.

Nakonec se formy otevřou a vytlačovacími kolíky vytlačí pevné díly. Formy se poté uzavřou a proces se opakuje.

Celý tento proces se rychle opakuje, tento cyklus trvá téměř 30 až 90 sekund v závislosti na velikosti dílů. Po vyhození se dávkuje na přidržovací nádoby. Obvykle lze vstřikované díly použít správným způsobem s malými následnými operacemi.

Vstřikovací jednotka

Vstřikovací jednotka bude tavit surové plasty a vést je do forem, skládá se z násypky, válce a šneku s vratným pohybem.

Systém běžců

Jedná se o kanál pro vedení roztaveného plastu do dutin forem. Bude řídit průtok a tlak tekutého plastu a po vyhození se odstraní. Vtokový systém se obvykle skládá ze 3 sekcí: vtok, vtok, brána.

Sprue je hlavní kanál, kudy veškerý roztavený plast proudí do formy.

Runner spojuje vtok s branami, rozprostře roztavený plast do dvou polovin forem. Bude zde jeden nebo více vodicích lišt pro vedení materiálů do více částí.

Brána je vstupním bodem roztavených materiálů do dutin forem. Jeho geometrie a umístění je velmi důležité pro stanovení plastických toků.

Různé typy bran jsou vhodné pro různé aplikace, máme 4 typické brány pro vstřikování:

  1. Hranová brána: tato brána je nejběžnějším typem brány, může vstřikovat materiál na dělicí čáře dvou polovin. Systém běžců by měl být později odstraněn ručně a měl by se ponechat malý defekt v místě vstřikování.
  2. Brána tunelu: tato brána vstřikuje materiál pod dělicí čáru. Po vysunutí dílů z forem dojde k odlomení systému vodicích lišt, tato brána je ideální pro velmi velkoobjemovou výrobu.
  3. Post gate: tato brána vstřikuje materiál na zadní stranu dutin a skrývá malé defekty. Tato brána se používá pro díly s vynikajícím vizuálním vzhledem.
  4. Horký tip: tato brána se připojuje přímo k vtoku a vstřikuje plastovou horní stranu formy do forem. V systému žlabů nevzniká žádný materiálový odpad. Je ideální pro výrobu ve velkém měřítku, ale v místě vstřikování zanechal viditelný důlek.

Plísňová jednotka

Formy jsou stejně jako negativy fotografií geometrií dílů, jejich geometrie a povrchová textura se přenáší přímo na vstřikované díly.

Obvykle tvoří náklady na formy největší část nákladů na zahájení vstřikování. Pro jednoduchou geometrii a malosériovou výrobu může být cena formy 2 000 až 5 000 USD. U optimalizovaných forem a výroby v plném rozsahu se cena formy zvýší na 100 000 USD, protože vysoce kvalitní forma může vyrábět tisíce až stovky tisíc dílů s přesnou tolerancí.

Formy jsou CNC obráběny z hliníku nebo nástrojové oceli, následně dokončeny podle požadovaného standardu. Kromě záporů dílů mají formy i další funkční vlastnosti, jako je systém žlabů, který usnadňuje roztavení plastu do forem a vnitřní kanály vodního chlazení, které urychlují chlazení dílů.

Anatomie plísní

Nejjednodušší formou je forma přímočará, obvykle se skládá ze 2 polovin: dutiny (přední strana) a jádra (zadní strana).

Ve většině případů jsou preferovány formy s přímým tahem z důvodu jejich jednoduché konstrukce a výroby, což udrží celkové náklady nízké. Existují určitá konstrukční omezení forem s přímým tahem: díly musí mít 2D geometrii na každé straně bez přesahů.

Jakmile vyžadujeme složité geometrie forem, potřebujeme výsuvná jádra s bočním účinkem nebo jiné vložky. Boční jádra jsou mobilní komponenty s horním nebo spodním vstupem do forem, které se používají k výrobě dílů s přesahy. Protože vedlejší účinky rychle zvyšují náklady na formy, měli bychom ti používat střídmě.

Upozornění: Téměř 50 % cyklu vstřikování tvoří chlazení a tuhnutí. Minimalizace konstrukční tloušťky je tedy klíčem k urychlení a snížení nákladů.

Formovací strany

Vstřikované díly mají 2 strany, stranu A, která směřuje k dutině formy, stranu B, která směřuje k jádru formy. Tyto 2 strany mají různé účely.

Strana A má lepší vizuální vzhled, také nazývaná kosmetická stránka. Bude hladký nebo texturovaný podle vašich návrhových specifikací.

Strana B obsahuje skryté konstrukční prvky, jako jsou výstupky, žebra, západky. Nazývá se také funkční strana a má hrubší povrchovou úpravu a viditelné stopy vyhazovacích kolíků.

Vyhazovací jednotka

Vyhazovací jednotka obsahuje upínací a vyhazovací systém. Tento systém má 2 funkce, udržuje dvě části formy zavřené během vstřikování a vytlačuje výlisky po ztuhnutí.

Protože neexistuje dokonalé vyrovnání 2 pohyblivých částí formy, vytvoří se na vstřikované části dvě běžné viditelné vady.

Dělicí čára: je to na straně dílu, kde se setkávají dvě poloviny formy. Je to způsobeno drobnými nesouosostmi a oblými okraji forem.

Vyhazovací značky: jsou viditelné na skryté straně B dílu. Je vždy tvořen vyhazovacími kolíky pod povrchem formy.

Výhoda vstřikování

Velkoobjemová výroba

Vstřikování je nejkonkurenceschopnější výrobní metodou pro velkoobjemovou výrobu plastových dílů. Vzhledem k tomu, že forma je nastavena ve vstřikovacím lisu, lze plastové díly vyrábět vysokou rychlostí s nízkými náklady. Minimální objem vstřikování je 500 jednotek, v tomto okamžiku mají vysoké počáteční náklady forem menší vliv na jednotkovou cenu.

Široký sortiment materiálu

Většina termoplastů, některé termosety a silikony mohou být použity při vstřikování, což poskytuje širokou škálu materiálů s různými fyzikálními vlastnostmi. Vstřikované díly mají vynikající fyzikální vlastnosti. Tyto vlastnosti mohou být vyrobeny na zakázku pomocí aditiv, jako je skleněné vlákno nebo různé směsi pelet, jako jsou směsi PC/ABS. Aby bylo dosaženo požadované úrovně pevnosti, tuhosti nebo odolnosti proti nárazu.

Vysoká produktivita

Doba cyklu vstřikování je typicky 15 až 60 sekund, což je určeno velikostí dílů a složitostí formy. Kromě toho může jedna forma pojmout více dílů a zvýšit výrobní kapacitu ve výrobním procesu. To znamená, že za hodinu lze vyrobit tisíce plastových dílů.

Vysoká tolerance

Proces vstřikování je vysoce opakovatelný s vysokou tolerancí. Jak dochází v průběhu času k opotřebení forem, hliníkové formy pro zkušební provoz vydrží 5 000 až 10 000 cyklů, zatímco formy z nástrojové oceli pro výrobu v plném rozsahu vydrží 100 000 cyklů.

Vstřikované díly mají toleranci ± 0,500 mm, v případě speciálních požadavků můžeme také snížit toleranci na ± 0,125 mm.

Vynikající vizuální vzhled

Vstřikováním lze vyrábět hotové díly s malou dodatečnou povrchovou úpravou. Povrch forem může být vyleštěn do vysokého stupně zrcadlového lesku nebo může být otryskán na texturovaný povrch.

Omezení vstřikování

Vysoká cena forem

Hlavním omezením vstřikování v ekonomice je vysoká cena forem. Protože pro každou geometrii je třeba vyrobit vlastní formu, takže počáteční náklady jsou velmi vysoké.

Nákladné změny designu

Jakmile jsou formy vyrobeny, změny designu vyžadují nový škrábanec výrobní formy formy. Z tohoto důvodu je pro vstřikování velmi důležitá správná konstrukce formy.

Dlouhá dodací lhůta

Doba vstřikování je 6-10 týdnů, 4-6 týdnů pro výrobu formy, 2-4 týdny pro výrobu a expedici. Tato doba se odpovídajícím způsobem prodlouží, jakmile budou vyžadovány změny designu.