Co to jest formowanie wtryskowe

Jack Lie Ekspert obróbki CNC

Specjalizuję się w frezowaniu CNC, toczeniu CNC, druku 3D, odlewaniu uretanu, szybkim oprzyrządowaniu, formowaniu wtryskowym, odlewaniu metali,


Formowanie wtryskowe to opłacalna technologia produkcji identycznych części z tworzyw sztucznych o wysokiej tolerancji w produkcji masowej. W procesie formowania wtryskowego granulki polimeru będą topione i wtryskiwane do form pod ciśnieniem, płynne tworzywo sztuczne ochładza się, zestala i wyrzuca formy końcowe. Materiały stosowane do formowania wtryskowego to polimery termoplastyczne, które można barwić lub wypełniać innymi dodatkami. Większość części z tworzyw sztucznych wokół Państwa jest wytwarzana metodą wtrysku, tworząc obudowy elektroniczne, do urządzeń kuchennych i części samochodowych.

Formowanie wtryskowe jest szeroko stosowane ze względu na dramatycznie niski koszt produkcji wielkoseryjnej. Zapewnia również wysoką powtarzalność i dobra elastyczność projektowa. Głównym ograniczeniem formowania wtryskowego są kwestie ekonomiczne, wymagane są wysokie nakłady początkowe na produkcję form, a długi czas realizacji od projektu do produkcji końcowej wynosi co najmniej 4 tygodnie.

Proces formowania wtryskowego

Formowanie wtryskowe jest popularne w przypadku produktów konsumenckich i zastosowań inżynieryjnych, prawie wszystkich produktów z tworzyw sztucznych wokół Ciebie. Głównym powodem jest to, że może produkować części z tworzyw sztucznych w dużych ilościach przy bardzo niskich kosztach jednostkowych. Jednak w porównaniu z innymi technologiami produkcyjnymi, istnieje wysoki koszt uruchomienia niestandardowego oprzyrządowania, który wynosi od $3 000 do $100 000 w zależności od złożonych konstrukcji, materiałów form i dokładności.

Wtryskarki

Wtryskarka składa się zwykle z 3 głównych części: jednostki wtryskowej, jednostki formy i jednostki wyrzutnika. Każdy z tych systemów ma swoją podstawową mechanikę działania i wpływa na końcowy efekt procesu wtrysku.

Proces formowania wtryskowego:

Cząsteczki polimeru są suszone i umieszczane w leju zasypowym, a następnie mieszane z kolorowym pigmentem lub dodatkami wzmacniającymi.

Cząstki te są wprowadzane do beczki, a następnie podgrzewane, mieszane i przenoszone w kierunku form za pomocą śruby skokowej. Geometria ślimaka i cylindra jest zoptymalizowana pod kątem wytwarzania ciśnienia i topienia materiałów.

Następnie tłok przesuwa się do przodu, a stopiony plastik jest wtryskiwany do form przez system prowadnic. Gdy materiały stygną, twardnieją i przybierają kształt formy.

Na koniec formy otwierają się i wypychają części stałe za pomocą kołków wypychaczy. Formy następnie zamykają się i powtarzają proces.

Cały proces jest powtarzany szybko, cykl ten trwa od 30 do 90 sekund w zależności od wielkości części. Po wyrzuceniu jest dozowany na pojemniki trzymające. Zazwyczaj części formowane wtryskowo mogą być używane we właściwy sposób przy niewielkich operacjach pooperacyjnych.

Jednostka wtryskowa

Jednostka wtryskowa topi surowe tworzywa sztuczne i wprowadza je do form, składa się z leja zasypowego, beczki i ślimaka posuwisto-zwrotnego.

System biegaczy

Jest to kanał prowadzący stopiony plastik do wnęk form. Będzie kontrolować przepływ i ciśnienie płynnego plastiku i usuwać po wyrzuceniu. System prowadnic składa się zwykle z 3 sekcji: wlew, prowadnica, brama.

Wlew jest głównym kanałem, w którym cały stopiony plastik wpływa do formy.

Runner łączy wlew z bramkami, roztopi roztopiony plastik na dwie połówki form. Będzie jeden lub więcej prowadnic, które poprowadzą materiały do wielu części.

Bramka jest punktem wejścia stopionych materiałów do wnęk form. Jego geometria i lokalizacja są bardzo ważne dla określenia przepływów plastycznych.

Różne typy bramek nadają się do różnych zastosowań, mamy 4 typowe bramy do formowania wtryskowego:

  1. Bramka krawędziowa: ta bramka jest najczęstszym typem bramy, może wstrzykiwać materiał na linii podziału dwóch połówek. System rynien należy później usunąć ręcznie i pozostawić niewielką wadę w miejscu wtrysku.
  2. Brama tunelowa: ta brama wstrzykuje materiał poniżej linii podziału. System prowadnic odskoczy po wyjęciu części z form, ta bramka jest idealna do bardzo dużej produkcji.
  3. Bramka słupkowa: ta bramka wstrzykuje materiał z tyłu ubytków i ukrywa drobne wady. Brama ta jest stosowana do części o doskonałym wyglądzie wizualnym.
  4. Gorąca wskazówka: ta bramka łączy się bezpośrednio z wlewem i wtryskuje plastikową część górną stroną do form. W systemie prowadnic nie ma odpadów materiałowych. Idealnie nadaje się do produkcji na dużą skalę, ale pozostawia widoczne wgłębienie w miejscu wtrysku.

Jednostka formy

Formy są niczym negatyw fotografii geometrii części, ich geometria i faktura powierzchni są bezpośrednio przenoszone na części formowane wtryskowo.

Zwykle koszty form stanowią największą część kosztów rozruchu formowania wtryskowego. W przypadku prostej geometrii i produkcji małoseryjnej koszt formy może wynosić od $2000 do 5000. W przypadku zoptymalizowanych form i produkcji na pełną skalę koszt formy wzrośnie do $100.000, ponieważ wysokiej jakości forma może wyprodukować od tysięcy do setek tysięcy części z dokładną tolerancją.

Formy są obrabiane CNC z aluminium lub stali narzędziowej, a następnie wykańczane do wymaganego standardu. Poza negatywem części, formy mają również inne cechy funkcjonalne, takie jak system prowadnic, który ułatwia wtapianie tworzywa w formy oraz wewnętrzne kanały chłodzenia wodą, które przyspieszają chłodzenie części.

Anatomia pleśni

Najprostszą formą jest forma typu straight-pull, zazwyczaj składa się z 2 połówek: wnęki (strona przednia) i rdzenia (strona tylna).

W większości przypadków preferowane są formy z prostym ciągiem ze względu na ich prostą konstrukcję i produkcję, co pozwoli utrzymać niski koszt całkowity. Istnieją pewne ograniczenia projektowe dotyczące form z prostym ciągiem: części muszą mieć geometrię 2D z każdej strony bez nawisów.

Kiedy już formy wymagają skomplikowanych geometrii, potrzebujemy chowanych rdzeni bocznych lub innych wkładek. Rdzenie boczne to ruchome elementy z górnym lub dolnym wejściem do form, które są wykorzystywane do produkcji części z nawisami. Ponieważ działania uboczne szybko zwiększają koszty form, więc powinniśmy używać ti oszczędnie.

Uwaga: prawie 50% cyklu wtrysku to chłodzenie i krzepnięcie. Dlatego minimalizacja grubości projektu jest kluczem do przyspieszenia i obniżenia kosztów.

Boki formy

Części formowane wtryskowo mają 2 strony, stronę A, która jest skierowana w stronę wnęki formy, stronę B, która jest skierowana w stronę rdzenia formy. Te dwie strony mają różne cele.

Strona A ma lepszy wygląd, zwana również stroną kosmetyczną. Będzie gładki lub teksturowany zgodnie ze specyfikacją projektu.

Strona B zawiera ukryte elementy konstrukcyjne, takie jak zgrubienie, żebra, połączenia zatrzaskowe. Jest również nazywana stroną funkcjonalną i ma bardziej chropowate wykończenia i widoczne ślady wypychaczy.

Jednostka wyrzutnika

Jednostka wypychacza zawiera system zaciskania i wyrzucania. Ten system ma 2 funkcje, utrzymuje dwie części formy zamknięte podczas wtrysku i wypycha uformowane części po zestaleniu.

Ponieważ nie ma idealnego wyrównania 2 ruchomych części formy, spowoduje to powstanie dwóch powszechnych widocznych defektów na części formowanej wtryskowo.

Linia podziału: znajduje się po stronie części, gdzie spotykają się dwie połówki formy. Jest to spowodowane drobnymi niewspółosiowościami i zaokrąglonymi krawędziami form.

Ślady wypychacza: widoczne na ukrytej stronie B części. Jest zawsze tworzony przez wypychacze znajdujące się pod powierzchnią formy.

Korzyści z formowania wtryskowego

Produkcja wielkoseryjna

Formowanie wtryskowe jest najbardziej konkurencyjną metodą produkcji wielkoseryjnej części z tworzyw sztucznych. Ponieważ forma jest ustawiana we wtryskarce, części z tworzyw sztucznych mogą być produkowane z dużą prędkością przy niskich kosztach. Minimalna objętość formowania wtryskowego to 500 sztuk, w tym momencie wysoki początkowy koszt form ma mniejszy wpływ na cenę jednostkową.

Szeroki asortyment materiałów

Większość tworzyw termoplastycznych, niektóre materiały termoutwardzalne i silikon można stosować do formowania wtryskowego, co zapewnia szeroką gamę materiałów o różnych właściwościach fizycznych. Części formowane wtryskowo mają doskonałe właściwości fizyczne. Właściwości te mogą być wytwarzane na zamówienie za pomocą dodatków, takich jak włókno szklane lub różne mieszanki granulek, takie jak mieszanki PC/ABS. W celu uzyskania wymaganego poziomu wytrzymałości, sztywności lub odporności na uderzenia.

Wysoka wydajność

Czas cyklu formowania wtryskowego wynosi typowo od 15 do 60 sekund, który jest zależny od wielkości części i złożoności formy. Ponadto jedna forma może pomieścić wiele części i zwiększyć możliwości produkcyjne w procesie produkcyjnym. Oznacza to, że w ciągu godziny można wyprodukować tysiące części z tworzyw sztucznych.

Wysoka tolerancja

Proces formowania wtryskowego charakteryzuje się dużą powtarzalnością i dużą tolerancją. Ponieważ z upływem czasu następuje zużycie form, aluminiowe formy do uruchomienia pilotażowego wytrzymują od 5000 do 10 000 cykli, podczas gdy formy ze stali narzędziowej do produkcji na pełną skalę mogą wytrzymać 100 000 cykli.

Części formowane wtryskowo mają tolerancję ± 0,500 mm, w przypadku specjalnych wymagań możemy również zmniejszyć tolerancję do ± 0,125 mm.

Doskonały wygląd wizualny

Formowanie wtryskowe może wytwarzać gotowe części z niewielkim dodatkowym wykończeniem. Powierzchnia formy może być wypolerowana do wysokiego stopnia lustrzanego lub śrutowana do teksturowanej powierzchni.

Ograniczenie formowania wtryskowego

Wysoki koszt form

Głównym ograniczeniem formowania wtryskowego w ekonomii jest wysoki koszt form. Ponieważ forma niestandardowa musi być wykonana dla każdej geometrii, więc koszty rozruchu są bardzo wysokie.

Kosztowne zmiany projektowe

Po wyprodukowaniu formy, zmiany projektowe wymagają od podstaw produkcji nowej formy. Z tego powodu w przypadku formowania wtryskowego bardzo ważne jest prawidłowe zaprojektowanie formy.

Długi czas oczekiwania

Czas realizacji formowania wtryskowego wynosi od 6 do 10 tygodni, od 4 do 6 tygodni na produkcję form, od 2 do 4 tygodni na produkcję i wysyłkę. Czas ten odpowiednio się wydłuży, gdy wymagane będą zmiany w projekcie.