ubrizgavanje

Brizgavanje (brizganje u SAD-u) je proces proizvodnje 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, pomiješa se i primorava u kalupnu šupljinu, gdje se hladi i očvršćuje 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 karakteristike željenog dijela. Injekcijsko prešanje se široko koristi za proizvodnju raznih dijelova, od najmanjih dijelova do cijelih karoserijskih ploča automobila. Napredak tehnologije 3D štampe, koristeći fotopolimere koji se ne tope tokom injekcijskog prešanja nekih termoplastičnih masa niže temperature, može se koristiti za neke jednostavne kalupe za ubrizgavanje.

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

Aplikacije

Brizgavanje služi za stvaranje mnogih stvari kao što su žičane kaleme, pakovanjepoklopci za boce, dijelovi i dijelovi za automobile, igrači, džepni češeri, neki glazbeni instrumenti (i njihovi dijelovi), jednodijelne stolice i mali stolovi, spremnici za skladištenje, mehanički dijelovi (uključujući zupčanike) i većina drugih proizvoda od plastike koji su danas dostupni. Brizgavanje je najčešća moderna metoda izrade plastičnih delova; idealan je za proizvodnju velikih količina istog predmeta.

Karakteristike procesa

Brizgavanje koristi ram ili vijak klip za prisilno rastopljenje plastika materijal u šupljinu kalupa; ovo se učvršćuje u oblik koji se uklapa u konturu kalupa. Najčešće se koristi za obradu i termoplastičnih i termoreaktivnih polimera, s tim da je upotrebljena zapremina znatno veća. Termoplasti su rašireni zbog karakteristika koje ih čine izuzetno pogodnim za injekcijsko prešanje, kao što su lakoća recikliranja, njihova svestranost koja im omogućava upotrebu u širokom spektru aplikacija, i njihova sposobnost omekšavanja i strujanja po zagrijavanju. Termoplastika takođe ima element sigurnosti u odnosu na termosetove; ako se termoreaktivni polimer ne izbaci iz cijevi za ubrizgavanje pravovremeno, može doći do kemijskog umrežavanja zbog čega se vijak i nepovratni ventili hvataju i potencijalno oštećuju mašinu za brizganje.

Injekcijsko prešanje sastoji se od ubrizgavanja sirovine pod visokim pritiskom u kalup koji oblikuje polimer u željeni oblik. Kalupi mogu biti iz jedne šupljine ili iz više šupljina. U više kalupa za šupljinu, svaka šupljina može biti identična i činiti iste dijelove ili može biti jedinstvena i oblikovati više različitih geometrija tijekom jednog ciklusa. Kalupi se uglavnom izrađuju od alatnih čelika, ali nehrđajući čelici i aluminijski kalupi pogodni su za određene primjene. Aluminijski kalupi obično nisu pogodni za proizvodnju u velikim količinama ili dijelove s uskim tolerancijama dimenzija, jer imaju inferiorna mehanička svojstva i skloniji su habanju, 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 obrade više od milion dijelova tijekom svog života, a njihova izrada može koštati stotine hiljada dolara.

Kada termoplastika su oblikovani, tipično peletizirana sirovina se kroz lijevak dovodi u zagrijanu cijev s klipnim vijkom. Na ulazu u bačvu temperatura se povećava i Van der Waalsove sile koje se opiru relativnom protoku pojedinih lanaca oslabljene su kao rezultat povećanog prostora između molekula u višim stanjima toplotne energije. Ovim postupkom smanjuje se njegova viskoznost, što omogućava polimeru da teče 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 prema naprijed kroz nepovratni ventil i sakuplja na prednjoj strani vijka u volumen poznat kao a Ubijen. Sačma je volumen materijala koji se koristi za popunjavanje šupljine kalupa, nadoknađivanje skupljanja i osiguranje jastuka (približno 10% ukupne zapremine sačme, koji ostaje u cijevi i sprečava zavrtanje vijka) za prijenos tlaka od vijka do šupljine kalupa. Kada se skupi dovoljno materijala, on se velikim pritiskom i brzinom utiskuje u šupljinu koja formira dio. Kako bi se spriječili skokovi pritiska, postupak obično koristi položaj prijenosa koji odgovara punoj šupljini od 95–98% gdje se vijak prebacuje s konstantne brzine na kontrolu stalnog tlaka. Često su vremena ubrizgavanja ispod 1 sekunde. Jednom kada vijak dosegne položaj prenosa, primenjuje se pritisak pakovanja, 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 kapija (ulaz u šupljinu) ne učvrsti. Zbog svoje male veličine, vrata su obično prvo mjesto koje se stvrdnu kroz cijelu debljinu. Jednom kada se kapija učvrsti, više materijala ne može ući u šupljinu; shodno tome, vijak uzvraća i dobiva materijal za sljedeći ciklus dok se materijal u kalupu hladi tako da se može izbaciti i biti stabilan u dimenzijama. Ovo trajanje hlađenja dramatično se smanjuje upotrebom rashladnih vodova koji cirkulišu vodu ili ulje iz vanjskog regulatora temperature. Jednom kada se postigne potrebna temperatura, kalup se otvara i niz pinova, čaura, skidača itd. Pomiče se prema naprijed kako bi se odlijevao predmet. Zatim se kalup zatvara i postupak se ponavlja.

Za termosetove se obično dvije različite kemijske komponente ubrizgavaju u bačvu. Te komponente odmah započinju ireverzibilne 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 ključne važnosti minimiziranje stvrdnjavanja u termosetu unutar cijevi. To obično znači da su vrijeme zadržavanja i temperatura hemijskih prekursora minimalizirani u jedinici za ubrizgavanje. Vrijeme zadržavanja može se smanjiti smanjenjem zapreminskog kapaciteta cijevi i maksimiziranjem vremena ciklusa. Ovi faktori doveli su do upotrebe toplinski izolirane, hladne jedinice za ubrizgavanje koja ubrizgava reagirajuće kemikalije u termički izolirani vrući kalup, što povećava brzinu kemijskih reakcija i rezultira kraćim vremenom potrebnim za postizanje očvrsnule termootporne komponente. Nakon što se dio stvrdne, ventili se zatvaraju kako bi izolirali sustav ubrizgavanja i kemijske prekursore, a kalup se otvara za izbacivanje lijevanih 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. Ovaj postupak je poznat kao Umetnite oblikovanje i omogućuje da jedan dio sadrži više materijala. Ovaj se postupak često koristi za stvaranje plastičnih dijelova sa izbočenim metalnim vijcima, koji omogućuju njihovo višestruko pričvršćivanje i odvrtanje. Ova se tehnika može koristiti i za etiketiranje u kalupu, a poklopci filmova mogu se također pričvrstiti na oblikovane plastične posude.

Na zadnjem dijelu obično su prisutni razdjelni vodovi, oznake zavojnice, oznake vrata i oznake izbacivača. Nijedna od ovih karakteristika obično nije poželjna, ali je neizbježna zbog prirode postupka. Oznake vrata se javljaju na kapiji koja spaja kanale za dovod taline (izljev i klizač) sa šupljinom 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 dovode u kontakt s ubrizganim polimerom. Razlike u dimenzijama mogu se pripisati neujednačenim deformacijama izazvanim pritiskom tokom ubrizgavanja, tolerancijama obrade i neujednačenim termičkim širenjem i skupljanjem dijelova kalupa, koji doživljavaju brzu cikličku fazu procesa ubrizgavanja, pakiranja, hlađenja i izbacivanja . Dijelovi kalupa često su dizajnirani od materijala različitih koeficijenata toplinskog širenja. Ovi se faktori ne mogu istovremeno uzeti u obzir bez astronomskih povećanja troškova dizajna, izrade, obrade i praćenja kvaliteta. Vješti dizajner kalupa i dijelova postavit će ove estetske štete na skrivena područja ako je to moguće.

istorija

Američki izumitelj John Wesley Hyatt, zajedno sa svojim bratom Isaiah-om, Hyatt je patentirao prvu mašinu za brizganje 1872. Ova mašina je bila relativno jednostavna u odnosu na mašine koje se danas koriste: radila je poput velike hipodermijske igle, koristeći klip za ubrizgavanje plastike kroz zagrijani cilindar u kalup. Industrija je polako napredovala tokom godina, proizvodeći proizvode kao što su okovratnici, kopče i češljevi za kosu.

Njemački kemičari Arthur Eichengrün i Theodore Becker izumili su 1903. prve topive oblike acetat celuloze, koji su bili mnogo manje zapaljivi od celuloznog nitrata. Na kraju je bio dostupan u obliku praha iz kojeg je bilo lako ulijevati. Arthur Eichengrün razvio je prvu prešu za brizganje 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 prvu mašinu za ubrizgavanje vijaka, što je omogućilo mnogo precizniju kontrolu brzine ubrizgavanja i kvalitete proizvedenih proizvoda. Ova mašina je takođe dozvolila da se materijal meša pre injekcije, tako da se obojena ili reciklirana plastika može dodati neoviranom materijalu i temeljito mešati pre nego što se ubrizgava. Danas mašine za ubrizgavanje vijaka čine ogromnu većinu svih mašina za ubrizgavanje. U 1970-ima Hendry je razvio prvi postupak injekcijskog lijevanja uz pomoć plina, koji je omogućio proizvodnju složenih, šupljih predmeta koji su se brzo hladili. 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, vazduhoplovnu, potrošačku opremu, igračke, vodovod, ambalažu i građevinarstvo.

Primjeri polimera koji su najprikladniji za taj postupak

Većina polimera, koji se ponekad nazivaju i smolama, može se koristiti, 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 približno 18,000 dostupnih materijala kada je taj trend počeo. 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 potrebni 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. Aplikacije uključuju kopče za sidrenje i odspajanje traka vanjske opreme.

Oprema

Mašine za brizganje pod pritiskom sastoje se od rezervoara za materijal, cilindra za ubrizgavanje ili klipa na vijak i jedinice za grijanje. Poznate i kao prese, drže kalupe u kojima su oblikovani dijelovi. Preše su ocenjene tonažom, što izražava količinu sile stezanja koju mašina može da izvrši. 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 relativno malo proizvodnih operacija. Ukupna potrebna sila stezanja određuje se prema projiciranoj površini dijela koji se lijeva. Ova projicirana površina pomnožava se silom stezanja od 1.8 do 7.2 tone za svaki kvadratni centimetar projicirane površine. 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 se također može odrediti korištenim materijalom i veličinom dijela; veći dijelovi zahtijevaju veću silu stezanja.

Mould

Mould or u 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 hiljade dijelova. Tipični kalupi izrađeni su od kaljenog čelika, prethodno kaljenog čelika, aluminijuma i / ili legure berilijum-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. Pre-kaljeni čelični kalupi manje su otporni na habanje i koriste se za potrebe manje zapremine ili veće komponente; 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. Uobičajena tvrdoća kreće se između 50 i 60 Rockwell-C (HRC). Aluminijski kalupi mogu koštati znatno manje, a kada su dizajnirani i obrađeni savremenom kompjuterizovanom opremom, mogu biti ekonomični za oblikovanje desetaka ili čak stotina hiljada dijelova. Berilijev bakar koristi se u područjima kalupa koja zahtijevaju brzo uklanjanje topline ili u područjima na kojima se stvara najviše posmične toplote. Kalupi se mogu proizvesti ili CNC obradom ili primjenom obrada električnog pražnjenja.

Dizajn kalupa

Kalup se sastoji od dvije glavne komponente, kalupa za ubrizgavanje (A ploča) i kalupa za izbacivanje (B ploča). Ovim se komponentama također naziva glodalica i izrađivač kalupa. Plastična smola ulazi u kalup preko a sprue or kapija u kalupu za ubrizgavanje; čahura je postavljena čvrsto na mlaznicu mlaznice brizgalice i omogućava da se rastaljena plastika istječe iz bačve u kalup, također poznata kao šupljina. Ležajna čahura usmerava rastopljenu plastiku na slike šupljine kroz kanale koji su obrađeni u površine A i B ploča. Ovi kanali omogućuju provlačenje plastike duž njih, pa se nazivajutrkači. Rastopljena plastika teče kroz klizač i ulazi u jednu ili više specijaliziranih kapija i u geometriju šupljine da bi se stvorio željeni dio.

Količina smole koja je potrebna za punjenje lišća, vodilice i šupljina kalupa sastoji se od „pucanja“. Zarobljeni zrak u kalupu može izlaziti kroz otvore za zrak koji su uzemljeni u razdjelnu liniju kalupa ili oko iglica i klizača izbacivača koji su nešto manji od rupa na kojima se drže. Ako zarobljeni zrak ne smije izaći, stlačen je pritiskom ulaznog materijala i istisnut u uglove šupljine, gdje sprečava punjenje, a može uzrokovati i druge nedostatke. Zrak čak može postati toliko komprimiran da zapali i sagori okolni plastični materijal.

Kako bi se omogućilo uklanjanje oblikovanog dijela iz kalupa, karakteristike 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 plijesan (koristeći komponente nazvane dizači ).

Strane dijela koji se pojavljuju paralelno s smjerom vučenja (os položene jezgre (otvor) ili umetak je paralelna s kretanjem plijesni prema gore i dolje dok se otvara i zatvara) obično su blago pod kutom, naziva se propuh, kako bi se olakšalo oslobađanje dijela iz kalupa. Nedovoljno propuh može prouzrokovati deformacije ili oštećenja. Propuh potreban za oslobađanje kalupa prvenstveno ovisi o dubini šupljine: što je šupljina dublja, to je potrebno više propuha. Skupljanje se takođe 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, ili se taj dio može iskriviti, iskriviti, stvoriti u mjehurićima ili puknuti kad se šupljina povuče.

Kalup je obično dizajniran tako da lijevani dio pouzdano ostaje na izbacivačkoj (B) strani kalupa kada se otvori i izvlači klizač i izljev sa (A) strane zajedno s dijelovima. Dio tada slobodno pada kada se izbaci sa (B) strane. Tunelske kapije, poznate i kao podmornice ili kalupi, nalaze se ispod linije razdvajanja ili površine kalupa. Otvor se obrađuje na površini kalupa na liniji razdvajanja. Kalupljeni dio se izrezuje (kalupom) iz sistema klizača pri izbacivanju iz kalupa. Igle za izbacivanje, poznate i kao nokaut igle, kružne su igle smještene u bilo koju polovicu kalupa (obično polovinu izbacivača), koje potiskuju gotovi lijevani proizvod ili sistem klizača iz kalupa. Izbacivanje proizvoda pomoću igle, rukava, striptizeta itd. Može izazvati neželjene utiske ili izobličenja, tako da morate biti oprezni prilikom dizajniranja kalupa.

Standardna metoda hlađenja je prenošenje rashladne tečnosti (obično vode) kroz niz rupa izbušenih kroz pločice kalupa i spojenih crevima kako bi se stvorio neprekidni put. Rashladno sredstvo apsorbira toplinu iz kalupa (koja je apsorbirala toplinu iz vruće plastike) i održava kalup na odgovarajućoj temperaturi da očvrsne plastiku na najefikasnijom brzinom.

Da bi se olakšalo održavanje i odzračivanje, šupljine i jezgre dijele se na komade, tzv umetci, i podsklope, takođe pozvane umetci, blokovi, ili juriti blokove. Zamjenom zamjenjivih umetaka jedan kalup može napraviti više varijacija istog dijela.

Složeniji dijelovi se formiraju pomoću složenijih kalupa. Oni mogu imati odeljke koji se nazivaju klizači, koji se kreću u šupljinu okomito na smjer vučenja, da bi formirali karakteristike prekomernog dela. Kad se kalup otvori, klizači se odvlače od plastičnog dijela pomoću nepokretnih kutnih klinova na nepokretnoj polovici kalupa. Ove igle ulaze u utor u klizačima i uzrokuju pomicanje klizača unatrag kada se pomična polovina kalupa otvori. Dio se zatim izbacuje i kalup se zatvara. Djelovanje zatvaranja kalupa uzrokuje pomicanje klizača prema naprijed duž kutnih zatika.

Neki kalupi omogućuju ponovno postavljanje oblikovanih dijelova kako bi se stvorio novi plastični sloj oko prvog dijela. To se često naziva prekomerno oblikovanje. Ovaj sistem može omogućiti proizvodnju jednodijelnih guma i točkova.

Kalupi s dvije ili više špica dizajnirani su da se „preformiraju“ u jednom ciklusu kalupa i moraju se obrađivati ​​na specijalizovanim mašinama za brizganje sa dvije ili više jedinica za ubrizgavanje. Ovaj postupak je zapravo postupak brizganja koji se izvodi dva puta i stoga ima znatno manju grešku. U prvom koraku materijal osnovne boje oblikovan je u osnovni oblik koji sadrži prostore za drugi snimak. Potom se u te prostore ubrizgava drugi materijal, druge boje. Na primjer, tipke i tipke napravljene ovim postupkom imaju oznake koje se ne mogu istrošiti i ostaju čitljive uz intenzivnu upotrebu.

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 ćemo nazvati kalupom za jedan otisak (šupljina). Kalup sa 2 ili više šupljina istih dijelova vjerojatno će se nazivati ​​kalupom višestrukih otisaka (šupljina). Neki izuzetno visoki oblici proizvodnje (poput onih za poklopce za boce) mogu imati preko 128 šupljina.

U nekim slučajevima višestruki alati za oblikovanje šupljina oblikuju niz različitih dijelova u istom alatu. Neki proizvođači alata nazivaju ove kalupe porodičnim kalupovima jer su svi dijelovi povezani. Primjeri uključuju plastične setove modela.

Skladištenje kalupa

Proizvođači pokušavaju zaštititi kalupima zbog visokih prosječnih troškova. Savršena razina temperature i vlage održava se kako bi se osigurao najduži mogući životni vijek svakog kalupa po mjeri. Prilagođeni kalupi, poput onih koji se koriste za brizganje gume, čuvaju se u okruženjima pod utjecajem temperature i vlage kako bi se spriječilo kvarenje.

Materijali alata

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

Strojna obrada

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 dominantno 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 očvršćenog kalupa uobičajenim bušenjem i glodanjem obično zahtijevaju žarenje kako bi se kalup omekšao, a zatim termička 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.

trošak

Broj šupljina ugrađenih u kalup direktno će korelirati u troškovima kalupa. Manje šupljina zahtijeva znatno manje rada s alatima, tako da će ograničenje broja šupljina zauzvrat rezultirati nižim 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 uključiti 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 karakteristike koja uzrokuje dodatno alati će povećati troškove kalupa. Površinska obrada jezgre i šupljine kalupa dodatno će utjecati na cijenu.

Proces injekcijskog lijevanja gumom stvara visoki prinos trajnih proizvoda, što ga čini najučinkovitijom i najisplativijom metodom lijevanja. Dosljedni procesi vulkanizacije koji uključuju preciznu kontrolu temperature značajno smanjuju sav otpadni materijal.

Postupak ubrizgavanja

Uz injekcijsko prešanje, granulirana plastika se prisilnim repom iz spremnika ubacuje u grijanu bačvu. Kako se granule polako pomiču naprijed pomoću klipnog vijka, plastika se forsira u grijanu komoru, gdje se topi. Kako klip napreduje, rastopljena plastika forsirana je kroz mlaznicu koja se naslanja na kalup, omogućavajući joj da uđe u šupljinu kalupa kroz kapiju i sistem 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. Jednom kada se šupljina napuni, održava se zadržavajući pritisak 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.

Naučno nasuprot tradicionalnom oblikovanju

Tradicionalno, dio ubrizgavanja u kalupljenje vršio se pod stalnim pritiskom kako bi se šupljina ispunila i spakirala. Međutim, ova metoda omogućila je velike razlike u dimenzijama od ciklusa do ciklusa. Sada se češće koristi znanstveno ili nevezano oblikovanje, metoda koju je pionir RJG Inc. U ovom se injektiranje 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 napuni do približno 98% punjenja pomoću kontrole brzine (brzine). Iako bi pritisak trebao biti dovoljan da omogući željenu brzinu, ograničenja pritiska u ovoj fazi su nepoželjna. Jednom kada je šupljina puna 98%, mašina prelazi sa kontrole brzine na kontrolu pritiska, pri čemu se šupljina „pakuje“ pod konstantnim pritiskom, gde je potrebna dovoljna brzina da bi se postigli željeni pritisci. To omogućava kontrolu dimenzija dijelova s ​​tisućitim dijelovima inča ili bolje.

Različite vrste procesa injekcijskog lijevanja

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

• die casting
• Metalno injekcijsko prešanje
• Brizganje tankih zidova
• Injekcijsko prelivanje tečne silikonske gume

Ovdje je sveobuhvatniji popis procesa injekcijskog lijevanja:

Rešavanje problema procesa

Kao i svi industrijski procesi, injekcijsko prešanje može proizvesti neispravne 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 izvode 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 sačme i puni postepeno dok kalup nije pun do 95 do 99%. Jednom kad se to postigne, primijenit će se mala količina pritiska za zadržavanje i vrijeme zadržavanja povećavati dok se ne dogodi smrzavanje vrata (vrijeme očvršćavanja). Vrijeme zamrzavanja vrata može se odrediti povećanjem vremena zadržavanja, a zatim vaganjem dijela. Kada se težina dijela ne promijeni, tada se zna da se kapija smrznula i da se u nju više ne ubrizgava materijal. Vrijeme stvrdnjavanja vrata je važno, jer ono određuje vrijeme ciklusa i kvalitet i konzistentnost proizvoda, što je samo po sebi važno pitanje u ekonomiji proizvodnog procesa. Pritisak držanja se povećava sve dok dijelovi ne ostanu bez sudopera i dok se ne postigne težina dijela.

Kvarovi kalupa

Brizgavanje složena je tehnologija sa mogućim problemima u proizvodnji. Mogu ih uzrokovati ili oštećenja u kalupu, ili češće sam proces lijevanja.

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

Tolerancije

Tolerancija lijevanja je određeni dodatak na odstupanje u parametrima kao što su dimenzije, težina, oblik ili kutovi itd. Da bi se maksimizirala kontrola u podešavanju tolerancija, obično postoji minimalna i maksimalna granica debljine, na temelju korištenog postupka. Injekcijsko prešanje obično ima tolerancije ekvivalentne IT stepenu od oko 9-14. Moguća tolerancija termoplasta ili termoseta je ± 0.200 do ± 0.500 milimetara. U specijalizovanim aplikacijama postižu se tolerancije od ± 5 µm na oba prečnika i linearne karakteristike u masovnoj proizvodnji. Mogu se dobiti površinske obrade od 0.0500 do 0.1000 µm ili bolje. Moguće su i hrapave ili šljunčane površine.

Zahtjevi za napajanje

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, tački topljenja, toplotnoj provodljivosti, 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.

Robotsko oblikovanje

Automatizacija znači da manja veličina dijelova omogućava 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 sistema strojnog vida. Robot hvata dio nakon što se izvuku iglice za izbacivanje kako bi se dio oslobodio od kalupa. Zatim ih premješta u lokaciju držanja ili izravno na inspekcijski sustav. Izbor ovisi o vrsti proizvoda, kao i općenitom rasporedu proizvodne opreme. Vision sistemi montirani na robote uveliko su poboljšali kontrolu kvaliteta umetnutih dijelova. Mobilni robot može preciznije odrediti točnost postavljanja metalne komponente i pregledati brže nego što to može čovjek.

galerija