Injekció

by / Péntek, március 25 2016 / Megjelent a folyamat

Fröccsöntés (fröccsöntés az USA-ban) gyártási folyamat alkatrészek előállítására az anyag fröccsöntésével. A fröccsöntést számos anyaggal lehet elvégezni, beleértve a fémeket (amelyeknél az eljárást nevezik öntéssel), poharakat, elasztomereket, édességeket, és leggyakrabban hőre lágyuló és hőre keményedő polimereket. Az alkatrészt tartalmazó anyagot hevített hordóba adagolják, összekeverik és egy formaüregbe kényszerítik, ahol lehűti és megkeményedik az üreg konfigurációjához. Miután egy terméket terveztek, általában ipari tervező vagy egy mérnökA formákat egy formázó (vagy szerszámgyártó) készíti fémből, általában acélból vagy alumíniumból, és precíziósan megmunkálva alkotja a kívánt alkatrész jellemzőit. A fröccsöntést széles körben használják különféle alkatrészek gyártására, a legkisebb alkatrészektől kezdve az autók teljes karosszériapaneljéig. A 3D nyomtatási technológia fejlődése - néhány alacsonyabb hőmérsékletű hőre lágyuló műanyag fröccsöntése során nem olvadó fotopolimerek alkalmazásával - alkalmazható néhány egyszerű fröccsöntő formához.

A folyamat egyszerűsített vázlata

A fröccsönthető alkatrészeket nagyon gondosan kell megtervezni, hogy megkönnyítsék a formázási folyamatot. az alkatrészhez felhasznált anyagot, az alkatrész kívánt alakját és jellemzőit, az öntőforma anyagát és az öntőgép tulajdonságait mind figyelembe kell venni. A fröccsöntés sokoldalúságát megkönnyíti a tervezési szempontok és lehetőségek széles skálája.

Alkalmazási területek

A fröccsöntéssel számos dolgot lehet létrehozni, például huzalcséveket, csomagolás, palackkupakok, autóalkatrészek és -alkatrészek, Gameboys, zsebfésűk, egyes hangszerek (és azok részei), egy darabból álló székek és kis asztalok, tárolóedények, mechanikus alkatrészek (beleértve a fogaskerekeket) és a legtöbb egyéb műanyag termék, amely manapság elérhető. A fröccsöntés a műanyag alkatrészek gyártásának leggyakoribb módszere; ideális nagy mennyiségű azonos tárgy előállításához.

A folyamat jellemzői

A fröccsöntéshez emelőhengert vagy csavaros dugattyút használnak az olvadék kényszerítéséhez műanyag anyag egy formaüregbe; ez olyan formává szilárdul, amely megfelelt a forma kontúrjának. Leggyakrabban hőre lágyuló és hőre keményedő polimerek feldolgozására használják, az előbbieknél használt térfogat jelentősen nagyobb. A hőre lágyuló műanyagok elterjedtek olyan jellemzők miatt, amelyek nagyon alkalmassá teszik őket fröccsöntésre, például könnyű újrafeldolgozásuk, sokoldalúságuk lehetővé teszi a legkülönbözőbb alkalmazásokban történő felhasználást, és a hő hatására képesek lágyulni és folyni. A hőre lágyuló műanyagok a hőre keményedő elemek biztonságával is rendelkeznek; ha egy hőre keményedő polimert nem dobnak ki időben a befecskendező hordóból, kémiai térhálósodás léphet fel, ami a csavar és a visszacsapó szelepek megrekedését okozhatja, és potenciálisan károsíthatja a fröccsöntő gépet.

A fröccsöntés abból áll, hogy a nyersanyagot nagy nyomással injektálják egy formába, amely a polimert a kívánt formára formálja. A formák lehetnek egyetlen üregből vagy több üregből. Több üreges formában mindegyik üreg lehet azonos és ugyanazokat a részeket alkothatja, vagy egyedi lehet, és több különböző geometriát alkothat egyetlen ciklus alatt. Az öntőformákat általában szerszámacélokból készítik, de a rozsdamentes acélok és az alumínium öntőformák alkalmasak bizonyos alkalmazásokhoz. Az alumínium öntőformák általában alkalmatlanok nagy volumenű gyártáshoz vagy szűk mérettűréssel rendelkező alkatrészekhez, mivel gyengébb mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és hajlamosabbak kopni, károsodni és deformálódni az injektálási és befogási ciklusok során; az alumínium öntőformák azonban költséghatékonyak kis volumenű alkalmazásokban, mivel a penészgyártási költségek és az idő jelentősen csökken. Számos acélformát úgy terveztek, hogy életük során jóval több mint egymillió alkatrészt dolgozzanak fel, és gyártása dollár százezrekbe kerülhet.

Amikor hőre lágyuló műanyagok formázott, tipikusan pelletizált nyersanyagot egy garaton keresztül egy felfúvott hordóba visznek egy dugattyúval. A hordóba való belépéskor a hőmérséklet emelkedik, és az egyes láncok relatív áramlásának ellenálló Van der Waals-erők meggyengülnek a magasabb hőenergia-állapotú molekulák közötti tér megnövekedése következtében. Ez az eljárás csökkenti viszkozitását, ami lehetővé teszi a polimer áramlását a befecskendező egység hajtóerejével együtt. A csavar szállítja az alapanyagot előre, összekeveri és homogenizálja a polimer termikus és viszkózus eloszlását, és csökkenti a szükséges fűtési időt azáltal, hogy az anyagot mechanikusan megnyírja, és jelentős mennyiségű súrlódó hevítést ad a polimerhez. Az anyag egy visszacsapó szelepen keresztül továbbjut, és a csavar elején összegyűlik egy a térfogatnak lövés. A lövés az az anyagmennyiség, amelyet a penész üregének kitöltésére, a zsugorodás kompenzálására és párna biztosítására használnak (a teljes lövési térfogat körülbelül 10% -a, amely a hordóban marad, és megakadályozza, hogy a csavar alulról kifelé haladjon) a nyomás átadására. a csavartól a formaüregig. Ha elegendő anyag gyűlt össze, az anyagot nagy nyomáson és sebességgel kényszerítik az üregbe. A nyomáscsúcsok megakadályozása érdekében a folyamat általában egy 95–98% -os teljes üregnek megfelelő átadási helyzetet alkalmaz, ahol a csavar állandó sebességről egy állandó nyomásszabályozásra vált. Az injekciós idő gyakran jóval 1 másodperc alatt van. Amint a csavar eléri az átviteli helyzetet, a tömörítő nyomás alkalmazandó, amely befejezi a forma kitöltését és kompenzálja a hőzsugorodást, amely a hőre lágyuló műanyagoknál sok más anyaghoz képest elég magas. A csomagolási nyomást addig alkalmazzák, amíg a kapu (üreg bejárata) megszilárdul. Kis mérete miatt a kapu általában az első hely, ahol teljes vastagságában megszilárdul. Amint a kapu megszilárdul, több anyag nem léphet be az üregbe; ennek megfelelően a csavar viszonozódik és megszerzi az anyagot a következő ciklushoz, miközben az öntőformában lévő anyag lehűl, így kidobható és méretileg stabil lehet. Ezt a hűtési időtartamot drámai módon csökkenti a külső hőmérséklet-szabályozóból vizet vagy olajat keringető hűtővezetékek használata. A kívánt hőmérséklet elérése után a forma kinyílik, és a csapok, hüvelyek, sztriptízek stb. Ezután a forma bezárul, és a folyamat megismétlődik.

A hőelemek esetében általában két különböző kémiai komponenst fecskendeznek be a hordóba. Ezek az összetevők azonnal megfordíthatatlan kémiai reakciókat indítanak, amelyek végül az anyagot összekapcsolják a molekulák egyetlen összekapcsolt hálózatává. A kémiai reakció bekövetkeztével a két folyékony komponens tartósan viszkoelasztikus szilárd anyaggá alakul. A megszilárdulás a befecskendező csőben és a csavarban problematikus lehet, és pénzügyi következményekkel járhat; ezért a hordóban történő hőre keményedő keményedés minimalizálása elengedhetetlen. Ez tipikusan azt jelenti, hogy a kémiai prekurzorok tartózkodási ideje és hőmérséklete minimálisra csökken az injekciós egységben. A tartózkodási idő csökkenthető a hordó térfogatának minimalizálásával és a ciklusidők maximalizálásával. Ezek a tényezők egy hőszigetelt, hideg befecskendező egység használatához vezettek, amely a reakcióba lépő vegyi anyagokat egy hőszigetelt hőszigetelt formába fecskendezi, ami megnöveli a kémiai reakciók sebességét, és rövidebb időt eredményez a megszilárdult hőre keményedő komponens eléréséhez. Az alkatrész megszilárdulása után a szelepek közel vannak a befecskendező rendszer és a vegyi prekurzorok elkülönítéséhez, és a forma kinyílik az öntött alkatrészek kidobására. Ezután a forma bezáródik, és a folyamat megismétlődik.

Az előre formázott vagy megmunkált alkatrészek beilleszthetők az üregbe, miközben a forma nyitva van, így a következő ciklusban befecskendezett anyag kialakulhat és megszilárdulhat körülöttük. Ezt a folyamatot nevezik Helyezze be az öntvényt és lehetővé teszi, hogy az egyes alkatrészek több anyagot tartalmazzanak. Ezt a folyamatot gyakran használják műanyag alkatrészek előállításához kiálló fém csavarokkal, lehetővé téve, hogy azokat többször is rögzítsék és rögzítsék. Ez a technika felhasználható a penészben történő címkézéshez, és a fólia fedőelemeket az öntött műanyag tartályokhoz is rögzíthetjük.

Az utolsó részen általában egy elválasztó vonal, sprue, kapu jelek és a kidobó csapok jelei vannak. Ezen jellemzők egyike sem kívánatos, de a folyamat jellege miatt elkerülhetetlen. A kapujelek azon a kapunál fordulnak elő, amely összeköti az olvadék-leadó csatornákat (szivárgót és futót) az üreget képező részen. Az elválasztó vonal és a kidobócsap nyomai az apró eltérésekből, kopásból, gáznemű szellőzőnyílásokból, a szomszédos részek relatív mozgásban való szabad magából és / vagy a befecskendezett polimert érintkező párosító felületek méretbeli különbségéből adódnak. A méretbeli különbségek a befecskendezés során bekövetkező nem egyenletes, nyomás által kiváltott alakváltozásnak, megmunkálási tűréseknek és a penész alkatrészek nem egyenletes hőtágulásának és összehúzódásának tulajdoníthatók, amelyek a folyamat injektálási, csomagolási, hűtési és kidobási fázisai alatt gyors ütemben fordulnak elő. . A penész alkatrészeket gyakran különböző hőtágulási együtthatójú anyagokkal tervezik. Ezeket a tényezőket egyszerre nem lehet figyelembe venni a tervezés, a gyártás, a feldolgozás és a minőségellenőrzés költségeinek csillagászati ​​növekedése nélkül. Az ügyes forma- és alkatrésztervező ezeket az esztétikai károkat rejtett területekre helyezi, ha ez megvalósítható.

Történelem

John Wesley Hyatt amerikai feltaláló testvérével, Isaiah-val együtt Hyatt 1872-ben szabadalmaztatta az első fröccsöntő gépet. Ez a gép viszonylag egyszerű volt a manapság használt gépekhez képest: úgy működött, mint egy nagy injekciós tű, dugattyúval műanyagot fecskendeznek be egy fűtött henger egy formába. Az ipar lassan haladt az évek során, olyan termékeket állított elő, mint a gallérrészek, gombok és hajfésűk.

A német kémikusok, Arthur Eichengrün és Theodore Becker 1903-ban találták ki a cellulóz-acetát első oldható formáit, amelyek sokkal kevésbé gyúlékonyak, mint a cellulóz-nitrát. Végül por formájában bocsátották rendelkezésre, ahonnan könnyen fröccsönthetők. Arthur Eichengrün 1919-ben fejlesztette ki az első fröccsöntő prést. 1939-ben Arthur Eichengrün szabadalmaztatta a lágyított cellulóz-acetát fröccsöntését.

Az ipar az 1940-es években gyorsan bővült, mert a második világháború óriási keresletet teremtett az olcsó, sorozatgyártású termékek iránt. 1946-ban James Watson Hendry amerikai feltaláló építette az első csavarbefecskendező gépet, amely sokkal pontosabb ellenőrzést tett lehetővé a befecskendezés sebességének és az előállított termékek minőségének felett. Ez a gép lehetővé tette az anyag keverését a befecskendezés előtt, így színes vagy újrahasznosított műanyagot adhattak hozzá a szűz anyaghoz, és alaposan összekeverték a befecskendezés előtt. Ma az összes befecskendezőgép döntő többségét a csavarbefecskendező gépek teszik ki. Az 1970-es években Hendry tovább fejlesztette az első gáz-asszociált fröccsöntési eljárást, amely lehetővé tette komplex, üreges cikkek előállítását, amelyek gyorsan lehűttek. Ez jelentősen javította a tervezési rugalmasságot, valamint a gyártott alkatrészek szilárdságát és kivitelezését, miközben csökkentette a gyártási időt, a költségeket, a súlyt és a hulladékot.

A műanyag fröccsöntési ipar az évek során fejlesztette a fésűket és a gombokat a termékek széles választékának előállításához számos iparág számára, beleértve az autóipart, az orvosi, a repülőgépipart, a fogyasztási cikket, a játékokat, a vízvezetéket, a csomagolást és az építőipart.

Példák az eljáráshoz leginkább megfelelő polimerekre

A legtöbb polimer, amelyet néha gyantának is neveznek, felhasználható, beleértve az összes hőre lágyuló műanyagot, néhány hőre keményedő anyagot és néhány elasztomert. 1995 óta a fröccsöntéshez rendelkezésre álló összes anyag száma évente 750-rel növekedett; körülbelül 18,000 XNUMX anyag állt rendelkezésre, amikor ez a tendencia elkezdődött. A rendelkezésre álló anyagok tartalmazzák az ötvözeteket vagy a korábban kifejlesztett anyagok keverékeit, így a terméktervezők a hatalmas tulajdonságok közül választhatnak a hatalmas választékból. Az anyag kiválasztásának legfontosabb kritériumai a végső alkatrészhez szükséges szilárdság és funkció, valamint a költségek, ugyanakkor az egyes anyagoknak a formázáshoz különböző paraméterei vannak, amelyeket figyelembe kell venni. A hőre keményedő műanyagok például az epoxi és a fenol, míg a nejlon, a polietilén és a polisztirol hőre lágyulóak. Egészen a közelmúltig a műanyag rugók nem voltak lehetségesek, de a polimer tulajdonságainak fejlődése ma már gyakorlatias. Az alkalmazások tartalmazzák a kültéri felszerelések hevedereinek rögzítésére és leválasztására szolgáló csatokat.

Felszerelés

Gemkapocs-forma nyitva az öntőgépben; a fúvóka jobb oldalon látható

A fröccsöntő gépek anyagtartályból, fröccsöntő vagy csavaros dugattyúból és egy fűtőegységből állnak. Préseknek is nevezik, tartják azokat az öntőformákat, amelyekben az alkatrészek meg vannak formálva. A prések osztályozása tonnatartalom szerint történik, amely kifejezi a befogási erő mértékét, amelyet a gép képes kifejteni. Ez az erő zárva tartja a formát a befecskendezési folyamat során. A tonnatartalom 5 tonnától kevesebb mint 9,000 tonnáig változhat, a magasabb értékeket viszonylag kevés gyártási műveletnél használják. A szükséges összeszorító erőt az öntött alkatrész vetített területe határozza meg. Ezt a vetített területet 1.8 és 7.2 tonna szorítóerő szorozza meg a vetített területek minden négyzetcentiméterére. Alapszabályként 4 vagy 5 tonna / hüvelyk2 a legtöbb termékhez használható. Ha a műanyag nagyon merev, akkor nagyobb fröccsnyomásra lesz szükség az öntőforma kitöltéséhez, és ezáltal nagyobb bilincs-űrtartalomra van szükség a forma zárva tartásához. A szükséges erőt a felhasznált anyag és az alkatrész mérete is meghatározhatja; nagyobb részeknél nagyobb szorítóerőre van szükség.

Öntőforma

Öntőforma or meghal a műanyag alkatrészek öntéshez használt szerszámának leírására használt általános kifejezések.

Mivel a formák gyártása drága volt, általában csak tömeggyártásban használták, ahol több ezer alkatrészt gyártottak. A tipikus formák edzett acélból, előre edzett acélból, alumíniumból és / vagy berillium-réz ötvözetből készülnek. Az öntőforma elkészítéséhez használt anyag megválasztása elsősorban a közgazdaságtan; általában az acélformák megépítése többe kerül, de hosszabb élettartamuk ellensúlyozza a magasabb kezdeti költségeket a kopás előtt készült nagyobb számú alkatrészhez képest. Az előre edzett acél formák kevésbé kopásállóak, és kisebb térfogatú követelményekhez vagy nagyobb alkatrészekhez használják őket; tipikus acélkeménységük a Rockwell-C skálán 38–45. Az edzett acél formákat megmunkálás után hőkezelik; ezek messze felülmúlják a kopásállóságot és az élettartamot. A jellemző keménység 50 és 60 között van Rockwell-C (HRC) között. Az alumínium öntőformák lényegesen olcsóbbak, és ha modern számítógépes berendezéssel tervezik és megmunkálják őket, akkor gazdaságos lehet több tíz vagy akár több százezer alkatrész öntése. A berillium-rézt a penész azon részein használják, amelyek gyors hőeltávolítást igényelnek, vagy azokon a területeken, ahol a legtöbb nyíróhő keletkezik. A formákat CNC megmunkálással vagy elektromos kisüléses megmunkálási eljárásokkal lehet előállítani.

Formázás

A szokásos két lemezes szerszám - a mag és az üreg öt különböző részből álló "családi penész" betétek a forma alapjába

A forma két elsődleges alkotóelemből áll: az injektáló forma (A lemez) és a kidobó forma (B lemez). Ezekre az alkotóelemekre is hivatkozunk szétmállik és a formázó. A műanyag gyanta belép az öntőformába a sprue or kapu a fröccsöntőben; a rugóperselynek szorosan kell lennie az öntőgép befecskendezőcsőjének fúvókájához, és lehetővé kell tennie az olvadt műanyag áramlását a hordóból az öntőformába, más néven üreg. A kiöntő persely az olvadt műanyagot az üregképekhez irányítja az A és a B lapok felületébe megmunkált csatornákon keresztül. Ezek a csatornák lehetővé teszik, hogy a műanyag végigfusson rajtuk, ezért ezekre a nevekre hivatkoznakfutók. Az olvadt műanyag átfolyik a futón, és egy vagy több speciális kapun belép az üreggeometriába, hogy kialakítsa a kívánt részt.

Az öntőforma, a futószalag és a penész üregeinek kitöltéséhez szükséges gyanta mennyisége „lövést” tartalmaz. Az öntőformában megkötött levegő a szellőzőnyílásokon keresztül távozhat, amelyek a forma elválasztó vonalába vannak őrölve, vagy a kidobó csapok és csúszdák körül, amelyek valamivel kisebbek, mint az őket visszatartó furatok. Ha a befogott levegőt nem engedik kiszabadulni, azt a bejövő anyag nyomása összenyomja és az üreg sarkaiba szorítja, ahol megakadályozza a kitöltést, és egyéb hibákat is okozhat. A levegő akár annyira összenyomódhat, hogy meggyújtja és megégeti a környező műanyagot.

Annak érdekében, hogy az öntött rész eltávolítható legyen a formaből, a forma jellemzői nem helyezkedhetnek el egymással a forma kinyílásának irányába, kivéve, ha a forma részeit úgy tervezték, hogy az ilyen nyílások között mozogjanak, amikor a forma kinyílik (emelőknek nevezett alkatrészek felhasználásával) ).

Az alkatrész oldala, amely párhuzamosan jelenik meg a húzási iránydal (az alsó helyzet (lyuk) vagy betét tengelye párhuzamos a forma fel és le mozgatásával, miközben kinyílik és bezárul) általában kissé ferdén vannak, úgynevezett huzat, hogy megkönnyítsék az alkatrész kiszabadulását a formából. Az elégtelen huzat deformációt vagy kárt okozhat. A penész felszabadításához szükséges huzat elsősorban az üreg mélységétől függ: minél mélyebb az üreg, annál több huzat szükséges. A szükséges huzat meghatározásakor a zsugorodást is figyelembe kell venni. Ha a bőr túl vékony, akkor az öntött rész hajlamos lesz zsugorodni azokra a magokra, amelyek hűtés közben keletkeznek, és tapadnak ezekhez a magokhoz, vagy az a rész deformálódhat, megcsavarodhat, hólyagosodhat vagy megrepedhet, amikor az üreg elhúzódik.

Rugó, futó és kapuk a fröccsöntött termékben

Az öntőformát általában úgy alakítják ki, hogy az öntött rész megbízhatóan a forma kidobó (B) oldalán maradjon, amikor kinyílik, és az alkatrészekkel együtt az (A) oldalból kihúzza a futót és az üreget. Ezután a rész szabadon esik, ha a (B) oldalról kidobják. Az alagút kapuja, más néven tengeralattjáró vagy penészkapu, a választóvonal vagy a penész felszíne alatt található. A szétválasztó vonalon az öntőforma felületéhez nyílás van megmunkálva. Az öntött részt (a forma) kivágja a futórendszerből, amikor a formából kilökődik. A kidobócsapok, más néven kiütési csapok, az öntőforma bármelyik felébe (általában a kidobó fele) elhelyezett kör alakú csapok, amelyek a kész öntött terméket vagy a futórendszert kiszorítják egy formából. A cikk kiszerelése csapok, hüvelyek, sztriptíz stb. Segítségével nemkívánatos benyomásokat vagy torzulásokat okozhat, ezért a forma megtervezésekor körültekintően kell eljárni.

A hűtés szokásos módja egy hűtőfolyadék (általában víz) átvezetése egy lyukak sorozatán keresztül, amelyeket az öntőlemezeken át fúrtak és tömlőkkel összeköttek, hogy folyamatos utat képezzenek. A hűtőfolyadék abszorbeálja a hőt a formaből (amely elnyelte a hőt a forró műanyagból), és megfelelő hőmérsékleten tartja az öntőformát, hogy a műanyag a lehető leghatékonyabban megszilárduljon.

A karbantartás és a szellőzés megkönnyítése érdekében az üregeket és a magokat darabokra osztják, úgynevezett betétek, és az alegységek, más néven betétek, blokkvagy üldöző blokkok. Cserélhető betétek kicserélésével az egyik forma ugyanazon rész több variációját is elvégezheti.

Bonyolultabb részek képzése bonyolultabb formákkal történik. Ezeknek lehetnek olyan csúszkáknak nevezett szakaszok, amelyek a húzási irányra merőleges üregbe mozognak, hogy túlnyúló részjellemzőket képezzenek. A forma kinyitásakor a lemezeket a helyhez kötött szerszámfalon álló „szögcsapok” segítségével elhúzzák a műanyag résztől. Ezek a csapok résbe lépnek a diákban, és a diák visszafelé haladnak, amikor a forma mozgó fele kinyílik. Ezután az alkatrészt kiszorítják és a forma bezáródik. Az öntőforma záródása miatt a diák előrehaladnak a szögcsapok mentén.

Egyes formák lehetővé teszik a korábban formázott alkatrészek újbóli beillesztését, hogy új műanyag réteg alakuljon ki az első rész körül. Ezt gyakran átalakításnak nevezik. Ez a rendszer lehetővé teszi egyrészes gumiabroncsok és kerekek gyártását.

Kétrészes fröccsöntött billentyűzet kupakok a számítógép billentyűzetéről

A kétlövéses vagy a többlövéses formákat egyetlen formázási cikluson belül „túlformázni” tervezték, és két vagy több fröccsöntő egységgel rendelkező speciális fröccsöntőgépeken kell feldolgozni. Ez a folyamat valójában kétszer végzett fröccsöntési eljárás, ezért sokkal kisebb a hibahatára. Az első lépésben az alapszín anyagot alapformává formálják, amely tereket tartalmaz a második lövés számára. Ezután a második, más színű anyag fröccsöntött formában készül ezekre a helyekre. Például az ezzel a eljárással készített nyomógombok és kulcsok olyan jelölésekkel rendelkeznek, amelyek nem kophatnak el, és nehéz használat esetén olvashatók maradnak.

Egy penész ugyanazon részekből több példányt képes előállítani egyetlen „lövéssel”. Az adott rész öntőformájában lévő „benyomások” számát gyakran helytelenül kavitációnak nevezik. Az egy lenyomatú eszközt gyakran egyetlen lenyomat (üreg) penésznek nevezik. Az a forma, amelynek két vagy több ürege ugyanazon részek, valószínűleg többszörös nyomású (üreg) penésznek nevezik. Néhány rendkívül nagy gyártási volumenű forma (mint például a palackkupakokhoz) több mint 128 üreggel rendelkezik.

Bizonyos esetekben a több üreggel végzett szerszámok különböző alkatrészek sorozatát képezik ugyanazon szerszámban. Egyes szerszámgyártók ezeket a formákat családi formáknak nevezik, mivel az összes alkatrész rokon. Ilyen például a műanyag modellkészlet.

Penész tárolása

A gyártók nagy méretekben védik az egyedi formákat magas átlagköltségeik miatt. A tökéletes hőmérsékletet és páratartalmat fenntartják, hogy a lehető leghosszabb élettartamot biztosítsák minden egyedi forma számára. Az egyedi formákat, például a gumi fröccsöntéshez használt formákat, hőmérsékleti és páratartalmú környezetben tárolják, hogy elkerüljék a deformációt.

Szerszám anyagok

Berillium-réz betét (sárga) az ABS gyanta fröccsöntő formáján

Szerszámacélt gyakran használnak. Az enyhe acél, alumínium, nikkel vagy epoxi csak prototípusokhoz vagy nagyon rövid gyártási ciklusokhoz alkalmas. A modern kemény alumínium (7075 és 2024 ötvözetek) megfelelő penész kialakítással, megfelelő penész karbantartással könnyen készíthet 100,000 XNUMX vagy annál hosszabb élettartamra képes formákat.

megmunkálás

Az öntőformák két fő módszerrel épülnek fel: a szokásos megmunkálás és az EDM. A szokásos megmunkálás, a szokásos formájában, történelmileg a módszer volt a fröccsöntő formák gyártására. A technológiai fejlődés eredményeként a CNC megmunkálás vált az uralkodó eszközévé, hogy a hagyományos módszereknél rövidebb idő alatt bonyolultabb formákat készítsen pontosabb formadarabokkal.

Az elektromos kisülés megmunkálást (EDM) vagy a szikraeróziós eljárást széles körben használják a formagyártásban. Amellett, hogy lehetővé teszi a nehezen megmunkálható formák kialakítását, az eljárás lehetővé teszi az előre kikeményített formák alakítását úgy, hogy ne legyen szükség hőkezelésre. A megszilárdult forma megváltoztatása a szokásos fúrással és őrléssel általában megkeményítést igényel a forma meglágyítása érdekében, amelyet hőkezelés követ, hogy ismét megszilárduljon. Az EDM egy egyszerű eljárás, amelynek során egy általában rézből vagy grafitból készített alakú elektródot nagyon lassan engednek le a forma felületére (több óra alatt), amelyet paraffinolajba (kerozin) merítünk. A szerszám és az öntvény között alkalmazott feszültség a szerszámfelület szikraerózióját okozza az elektród fordított alakjában.

Költség

A formába beépített üregek száma közvetlenül korrelál a formázási költségekben. Kevesebb üreghez sokkal kevesebb szerszámmunka szükséges, tehát az üregek számának korlátozása alacsonyabb kezdeti gyártási költségeket eredményez a fröccsöntő forma felépítésében.

Mivel az üregek száma létfontosságú szerepet játszik az öntési költségekben, ugyanúgy az alkatrész kialakításának bonyolultsága is. A bonyolultság sok tényezőbe belefoglalható, mint például a felületmegmunkálás, a tűréskövetelmények, a belső vagy külső menet, a finom részletek vagy a beépíthető vágások száma.

További részletek, például alsó részek vagy bármilyen kiegészítő szerszámot okozó szolgáltatás növeli a forma költségeit. A formák magjának és üregeinek felületkezelése tovább befolyásolja a költségeket.

A gumi fröccsöntési eljárás magas hozamot nyújt tartós termékek számára, ezáltal a leghatékonyabb és költséghatékonyabb formázási módszer. A pontos hőmérsékletszabályozással járó, folyamatos vulkanizálási eljárások jelentősen csökkentik az összes hulladék anyagot.

Injekciós eljárás

Kis befecskendező szerszám, amelyen látható a garat, a fúvóka és a szerszám terület

Fröccsöntéssel a szemcsés műanyagot egy kényszerítő kosár táplálja a garatból egy fűtött hordóba. Mivel a szemcséket lassan előre mozgatják egy csavaros típusú dugattyú, a műanyagot hevített kamrába kényszerítik, ahol megolvadnak. A dugattyú előrehaladtával az megolvadt műanyagot egy fúvókán keresztül kényszerítik, amely a forma ellen fekszik, és lehetővé teszi, hogy egy kapu és egy futórendszer útján beléphessen a formaüregbe. A forma hideg marad, tehát a műanyag szinte megszilárdul, mihelyt a forma kitöltődik.

Fröccsöntési ciklus

A műanyag alkatrészek fröccsöntése során bekövetkező események sorozatát fröccsöntési ciklusnak hívják. A ciklus akkor kezdődik, amikor a forma bezáródik, majd a polimert injektálják a formaüregbe. Az üreg feltöltése után tartónyomást tartanak fenn az anyag zsugorodásának kompenzálása érdekében. A következő lépésben a csavar megfordul, és a következő lövedéket az első csavarhoz továbbítja. Ez azt eredményezi, hogy a csavar visszahúzódik, amikor a következő lövés elkészül. Miután az alkatrész eléggé lehűlt, a forma kinyílik, és az alkatrészt kiszedik.

Tudományos versengés a hagyományos fröccsöntéssel

Hagyományosan a fröccsöntési folyamat injektálási részét állandó nyomáson hajtották végre az üreg megtöltése és bepakolása céljából. Ez a módszer azonban lehetővé tette a dimenziók nagy változatosságát ciklusról ciklusra. A RJG Inc. által bevezetett módszer a tudományos vagy a szétválasztott formázás. A műanyag fröccsöntését szakaszokra „szétkapcsolják”, hogy jobban ellenőrizhessék az alkatrészek méreteit és több ciklusról ciklusra -lövés az iparban) következetesség. Először az üreget kb. 98% -ban megtöltik a sebesség (sebesség) szabályozásával. Bár a nyomásnak elegendőnek kell lennie a kívánt sebesség eléréséhez, a nyomáskorlátozások ebben a szakaszban nem kívánatosak. Miután az üreg 98% -ban megtelt, a gép a sebességszabályozásról a nyomásszabályozásra vált, ahol az üreget állandó nyomáson „pakolják ki”, ahol elegendő sebességre van szükség a kívánt nyomások eléréséhez. Ez lehetővé teszi az alkatrészek méretének az ezred hüvelyk vagy annál jobb szabályozását.

Különböző típusú fröccsöntési eljárások

Bár a fröccsöntési folyamatok többségére a fenti hagyományos eljárásleírás vonatkozik, számos fontos fröccsöntési változat létezik, ideértve, de nem kizárólag:

  • Présöntés
  • Fém fröccsöntés
  • Vékony falú fröccsöntés
  • Folyékony szilikon gumi fröccsöntése

A fröccsöntési eljárások átfogóbb listája itt található:

A folyamat hibaelhárítása

Mint minden ipari folyamat, a fröccsöntés hibás alkatrészeket eredményezhet. A fröccsöntés területén a hibaelhárítást gyakran úgy végezzük, hogy megvizsgáljuk a hibás alkatrészeket az egyes hibák szempontjából, és ezeket a hibákat az öntőformák kialakításával vagy a folyamat sajátosságaival kezeljük. A kísérleteket gyakran a teljes gyártás befejezése előtt hajtják végre, annak érdekében, hogy előre jelezzék a hibákat és meghatározzák a befecskendezés során felhasználható megfelelő előírásokat.

Amikor új vagy ismeretlen formát tölt be először, ahol az adott penész lövésmérete nem ismert, egy technikus / szerszámkészítő elvégezhet egy próbaüzemet a teljes gyártási futtatás előtt. Kis lövéssúllyal kezd, és fokozatosan tölt, amíg a penész 95-99% -ban meg nem telik. Ennek elérése után kis mennyiségű tartási nyomás lesz alkalmazva, és a tartási idő megnő, amíg a kapu le nem fagy (megszilárdulási idő) bekövetkezik. A kapu lefagyási ideje a tartási idő növelésével, majd az alkatrész lemérésével határozható meg. Amikor az alkatrész súlya nem változik, akkor ismert, hogy a kapu megfagyott, és több anyagot nem fecskendeznek be az alkatrészbe. A kapu megszilárdulási ideje fontos, mivel meghatározza a ciklusidőt, valamint a termék minőségét és konzisztenciáját, ami maga is fontos kérdés a gyártási folyamat gazdaságtanában. A tartási nyomás addig növekszik, amíg az alkatrészek nem süllyednek el, és az alkatrészek súlyát el nem érik.

Öntési hibák

A fröccsöntés összetett technológia, amely lehetséges előállítási problémákkal jár. Ezeket vagy az öntőformák hibái, vagy gyakrabban maga a formázási folyamat okozhatják.

Öntési hibák Alternatív név Leírások Okok
Hólyag hólyagosodás Emelt vagy réteges zóna az alkatrész felületén A szerszám vagy az anyag túl forró, amelyet gyakran a szerszám körüli hűtés hiánya vagy a hibás melegítő okoz
Égetési jelek Légégés / gázégés / dízelüzem Fekete vagy barna égési helyek a kaputól legtávolabb eső részen, vagy ahol a levegő csapdába esik A szerszámban nincs szellőzés, a befecskendezési sebesség túl magas
Színes csíkok (USA) Színes csíkok (UK) A szín / szín lokális változása A mesterkeverék nem keveredik megfelelően, vagy az anyag elfogyott, és csak természetesnek tűnik. Az előző színű anyag „húzza” a fúvókát vagy a visszacsapó szelepet.
rétegenkénti leválás Vékony csillámszerű rétegek alakultak ki az egyik falban Az anyag szennyeződése, pl. Az ABS-vel kevert PP, nagyon veszélyes, ha az alkatrészt biztonsági szempontból kritikus alkalmazásra használják, mivel az anyag nagyon csekély szilárdságú, ha laminálva van, mivel az anyagok nem kötődhetnek
Vaku sorját A felesleges anyag vékony rétegben meghaladja a normál rész geometriáját A penész túl van csomagolva, vagy a szerszám elválasztó vezetéke megsérült, túl nagy a befecskendezési sebesség / az anyag befecskendezése, a szorítóerő túl alacsony. A szerszámfelületek körüli szennyeződések és szennyeződések okozhatják.
Beágyazott szennyeződések Beágyazott részecskék Az alkatrészbe beágyazott idegen részecske (égetett anyag vagy más) A szerszám felületén lévő részecskék, szennyezett anyag vagy idegen hulladékok a hordóban, vagy túl sok nyíró hő égette az anyagot a befecskendezés előtt
Áramlási jelek Áramlási vonalak Irányítottan „off tone” hullámos vonalak vagy minták A befecskendezés sebessége túl lassú (a műanyag a befecskendezés során túl sokat lehűlt, az injektálási sebességet a lehető leggyorsabban kell beállítani)
Gate Blush Halo vagy Blush Marks Kör alakú minta a kapu körül, általában csak egy probléma a forró futóformáknál A befecskendezés sebessége túl gyors, a kapu / rugó / futógép mérete túl kicsi, vagy az olvadék / forma hőmérséklete túl alacsony.
jetting Az anyag turbulens áramlásával deformálódott. Rossz szerszámfelépítés, kapu helyzet vagy futópad. A befecskendezés sebessége túl magas. Az olyan kapuk rossz kialakítása, amelyek túl kevés a dugattyútól, és megrobbannak.
Kötött vonalak Hegesztési vonalak Kis sorok a magcsapok vagy ablakok hátoldalán olyan részekben, amelyek csak vonalaknak tűnnek. Annak oka, hogy az olvadék frontja egy műanyag részben büszkén álló tárgy körül áramlik, valamint a töltés végén, ahol az olvadék front újra összejön. Minimálisra csökkenthető vagy kiküszöbölhető a penészáramlás-vizsgálattal, amikor az öntőforma tervezési szakaszban van. Miután elkészült a forma és elhelyezték a kaput, ezt a hibát csak az olvadék és az öntvény hőmérsékletének megváltoztatásával lehet minimalizálni.
Polimer lebomlás Polimer lebontása hidrolízisből, oxidációból stb. Túl sok víz van a granulátumban, túl magas hőmérséklet hordóban, túlzott csavarsebességek, amelyek nagy nyírási hőt okoznak, az anyagot hagyják túl sokáig ülni a hordóban, és túl sok regresszit használnak.
Mosogatónyomok [Mosogatók] Lokális depresszió (vastagabb zónákban) Túl alacsony a tartási idő / nyomás, a lehűlési idő túl rövid, rugó nélküli forró futókkal ezt a kapu hőmérsékletének túl magasra okozása okozhatja. Túl sok anyag vagy a fal túl vastag.
Rövid lövés Töltetlen vagy rövid penész Részleges rész Anyaghiány, a befecskendezési sebesség vagy a nyomás túl alacsony, a forma túl hideg, a gázszellőzők hiánya
Splay jelek Splash jel vagy ezüst csíkok Általában ezüst csíkokként jelennek meg az áramlási mintázat mentén, azonban az anyag típusától és színétől függően a beszorult nedvesség által okozott apró buborékok lehetnek. Nedvesség az anyagban, általában ha a higroszkópos gyantákat nem megfelelően szárítják. Gáz csapdázása a „borda” területén a túlzott injektálási sebesség miatt ezeken a területeken. Az anyag túl forró, vagy túlságosan nyíródik.
Húzódás Húros vagy hosszú kapu Karakterlánc, mint a korábbi lövés átvitelének maradványa az új lövésben A fúvóka hőmérséklete túl magas. A kapu nem fagyott le, nincs a csavar dekompressziója, nincs lánctörés, a fűtőszalagok rossz elhelyezése a szerszámban.
üregek Üres hely a részben (légzsák általában használatos) Tartási nyomás hiánya (tartási nyomást használnak az alkatrész kiszerelésére a tartási idő alatt). Túl gyors a töltés, nem engedi, hogy az alkatrész szélei felálljanak. A penész is nyilvántartásba vehető (ha a két fél nem megfelelően központosul, és az egyes falak nem azonos vastagságúak). A közölt információ az általános megegyezés, Javítás: A csomagolási nyomás hiánya (nem tartja meg a nyomást) (a csomagolási nyomást arra használják, hogy a csomagot ki lehessen tölteni, még akkor is, ha ez a tartási idő része). A túl gyors feltöltés nem okozza ezt az állapotot, mivel az üreg egy mosogató, amelynek nem volt hova történnie. Más szavakkal, mivel az alkatrész zsugorodik, a gyanta elválik önmagától, mivel az üregben nincs elegendő gyanta. Az üreg bármely területen előfordulhat, vagy az alkatrészt nem a vastagság, hanem a gyanta áramlása és a hővezetési tényező korlátozza, de nagyobb valószínűséggel olyan vastagabb területeken fordul elő, mint a bordák vagy a bordák. Az üregek további kiváltó okai az olvadék medencéjében bekövetkező olvadáshiány.
Hegesztési vonal Kötött vonal / Meld vonal / Transzfer vonal Elszíneződött vonal, ahol két áramlási front találkozik A penész vagy az anyag hőmérséklete túl alacsonyra van beállítva (az anyag hideg, amikor találkoznak, így nem kötődnek össze). Az injekció és az átvitel közötti átmenet (a csomagolás és a tartás) ideje túl korai.
Csavarás Csavarás Torz rész A hűtés túl rövid, az anyag túl meleg, a hűtés hiánya a szerszám körül, helytelen vízhőmérséklet (az alkatrészek befelé hajlanak a szerszám forró oldala felé). Egyenetlen zsugorodás az alkatrész területei között

Az olyan módszerek, mint például az ipari CT-letapogatás segíthetnek ezeknek a hibáknak a megtalálásában, mind külső, mind belső szempontból.

tűrések

Az öntési tűrés a paraméterek, például méretek, súlyok, formák vagy szögek stb. Eltérésének meghatározott engedménye. A tűrések beállításának maximalizálása érdekében általában a felhasznált folyamattól függően minimális és maximális vastagságot szabunk meg. A fröccsöntés általában körülbelül 9–14-es IT fokozatú tűrésekkel képes. A hőre lágyuló műanyag vagy hőre keményedő lemezek lehetséges tűrése ± 0.200–0.500 mm. Speciális alkalmazásokban a tömeggyártás során mind az átmérők, mind a lineáris jellemzők mellett ± 5 µm-es toleranciák érhetők el. 0.0500–0.1000 µm vagy annál nagyobb felületkezelés érhető el. Durva vagy kavicsos felületek is lehetségesek.

Öntési típus Jellemző [mm] Lehetséges [mm]
Hőre lágyuló ± 0.500 ± 0.200
Hőre ± 0.500 ± 0.200

Áramellátási követelmények

A fröccsöntés ezen folyamatához szükséges teljesítmény sokféle dologtól függ, és felhasznált anyagoktól függ. Gyártási folyamatok útmutató megállapítja, hogy a teljesítményigény „az anyag fajsúlyától, olvadáspontjától, hővezető képességétől, alkatrészméretétől és formázási sebességétől függ”. Az alábbiakban a 243. oldal táblázata található ugyanazon hivatkozással, mint korábban említettük, amely a legjobban szemlélteti a leggyakrabban használt anyagok teljesítményéhez szükséges jellemzőket.

Anyag Fajsúly Olvadáspont (° F) Olvadáspont (° C)
Epoxi 1.12 a 1.24 248 120
fenolos 1.34 a 1.95 248 120
Nejlon 1.01 a 1.15 381 a 509 194 a 265
polietilén 0.91 a 0.965 230 a 243 110 a 117
Polisztirol 1.04 a 1.07 338 170

Robot fröccsöntés

Az automatizálás azt jelenti, hogy a kisebb alkatrészek lehetővé teszik a mobil ellenőrző rendszer számára, hogy több alkatrészt gyorsabban megvizsgáljon. Az automatikus készülékekre szerelt ellenőrző rendszerek mellett a többtengelyes robotok eltávolíthatják az alkatrészeket az öntőformából és elhelyezhetik azokat a további folyamatokhoz.

Különleges esetek lehetnek az alkatrészek eltávolítása az öntőformából közvetlenül az alkatrészek létrehozása után, valamint a gépi látórendszerek alkalmazása. Egy robot megragadja az alkatrészt, miután a kidobó csapokat meghosszabbították, hogy megszabadítsák az alkatrészt a penészből. Ezután vagy tartási helyre, vagy közvetlenül egy ellenőrző rendszerre mozgatja őket. A választás a termék típusától, valamint a gyártóberendezés általános elrendezésétől függ. A robotokra szerelt látásrendszerek jelentősen javították a betétlemezek minőségének ellenőrzését. A mobil robot pontosabban meghatározhatja a fém alkatrész elhelyezési pontosságát, és gyorsabban megvizsgálhatja, mint az ember képes.

Képtár

TOP

FELHASZNÁLÁSA AZ RÉSZLETEI?