Części formowane wtryskowo

Technika formowania wtryskowego jest wykorzystywana do wytwarzania form wtryskowych do identycznych części, zwanych elementami formowanymi. Ten proces wymaga wysokiego ciśnienia, a stopione tworzywo sztuczne lub inny materiał jest wtryskiwany do wnęki formy w celu formowania wtryskowego tworzyw sztucznych.

Drugi etap odbywa się wewnątrz formy, gdzie substancja stygnie i krzepnie, dopasowując się do konturów zagłębienia. Uformowana część jest następnie wyjmowana po otwarciu formy. Procedurę powtarza się kilka razy, aby stworzyć wiele identycznych elementów.

Ponadto do form wtryskowych powszechnie stosuje się niezwykle mocną stal, zbudowaną tak, aby wytrzymać wysokie ciśnienie i ciepło wytwarzane podczas procesu formowania wtryskowego. Aby wykonać dokładne i spójne części, formy muszą być precyzyjne.

Na jakość gotowego produktu znaczący wpływ ma konstrukcja formy, która może być skomplikowana ze względu na takie czynniki, jak rodzaj formowanego materiału, zamierzony kształt gotowego elementu oraz stosowane procedury produkcyjne.

Części formowane są wykorzystywane w różnych produktach, od prostych artykułów gospodarstwa domowego po skomplikowane części mechaniczne stosowane w sektorach, w tym w przemyśle samochodowym, elektronicznym i urządzeniach medycznych. Formowanie wtryskowe jest popularną metodą produkcji różnych produktów ze względu na możliwość dostosowania i przystępną cenę.

Produkty do formowania wtryskowego: sprzęt i proces

Wykorzystując specjalistyczne maszyny, przemysłowy proces formowania wtryskowego tworzy formowane elementy z materiałów termoplastycznych lub termoutwardzalnych. Następujące komponenty są niezbędne do wytwarzania produktów do formowania wtryskowego:

Sprzęt

Podczas procesu formowania wtryskowego stosuje się następujące urządzenia:

Wtryskarka: Ta maszyna zawiera elementy, takie jak lej samowyładowczy, beczka grzewcza, śruba posuwisto-zwrotna i zacisk formy, które stanowią podstawową część procedury formowania wtryskowego. Plastikowe granulki są topione przez maszynę i wtryskiwane pod stałym ciśnieniem do formy w celu wykonania wypraski.

Wnęka formy: Ten instrument, często złożony ze stali lub aluminium, nadaje kształt plastikowi. Dwie części formy są ze sobą łączone podczas procesu formowania wtryskowego.
Zasobnik materiału: Plastikowe granulki są tu przechowywane przed wprowadzeniem do beczki grzewczej wtryskarki.
Beczka grzewcza: Granulki z tworzywa sztucznego są topione w tej części procesu formowania wtryskowego, dzięki czemu są gotowe do wstrzyknięcia do formy.
Śruba posuwisto-zwrotna: Ta część wtryskarki podgrzewa tworzywo sztuczne przed skierowaniem go do formy.
Zacisk formy: System ten przykłada ciśnienie wymagane do wstrzyknięcia stopionego tworzywa sztucznego do formy, utrzymując formę zamkniętą podczas procesu formowania wtryskowego.
System chłodzenia: Służy do chłodzenia formowanych wtryskowo elementów po ich utworzeniu. Można to osiągnąć przez schłodzenie systemu powietrzem, wodą lub ich kombinacją.

Są to podstawowe elementy zestawu do formowania wtryskowego. W zależności od konkretnych potrzeb procesu formowania wtryskowego można zastosować dodatkowe urządzenia pomocnicze, takie jak granulatory, suszarki materiału, regulatory temperatury.

Jednostka wtrysku tworzywa sztucznego

Topienie i wtryskiwanie tworzywa sztucznego do wnęki formy odbywa się za pomocą jednostki wtrysku tworzywa sztucznego podczas formowania wtryskowego. Tworzywo sztuczne jest topione i wtryskiwane do formy za pomocą podgrzewanej beczki, śruby i dyszy.

Plastikowa substancja jest następnie umieszczana w cylindrze, gdzie poruszająca się śruba podgrzewa ją i miesza. W następnym kroku dysza wtryskuje tworzywo sztuczne do gniazda formy, gdy osiągnie odpowiednią temperaturę i konsystencję, gdzie ochładza się i twardnieje, aby uzyskać pożądany rezultat.

Aby utrzymać stałą i wysoką jakość produkcji, jednostka wtrysku tworzyw sztucznych, która jest kluczową częścią procesu formowania wtryskowego, musi być odpowiednio zarządzana.

Jednostka mocowania formy

Dwie połówki formy muszą być szczelnie zamknięte i utrzymywane razem podczas procesu wtrysku i chłodzenia za pomocą urządzenia mocującego formę podczas formowania wtryskowego. Siła docisku wymagana do ścisłego trzymania połówek formy razem i powstrzymania wycieku tworzywa sztucznego z wnęki formy jest przykładana i utrzymywana przez jednostkę.

Płyta stacjonarna i płyta ruchoma sprzężone z układem hydraulicznym lub mechanicznym tworzą jednostkę zamykania formy. Dwie płyty dociskowe są ściągane razem, gdy forma jest umieszczana w maszynie, a następnie przykładana jest siła docisku, aby utrzymać formę zamkniętą.

Wymagana siła docisku różni się w zależności od rozmiaru, złożoności i rodzaju użytego tworzywa sztucznego oraz formy. Aby zapewnić bezpieczną i efektywną produkcję, jednostka zamykania formy, kluczowa część procesu formowania wtryskowego, musi być ściśle monitorowana.

Procesy: Formowanie wtryskowe polimerów termoplastycznych

Proces formowania wtryskowego polimerów termoplastycznych zazwyczaj obejmuje:

Forma

Formowanie wtryskowe polimerów termoplastycznych w dużym stopniu zależy od formy wtryskowej. Jest to urządzenie służące do formowania stopionego tworzywa sztucznego w pożądany gotowy przedmiot. Wnęka i rdzeń, dwa główne elementy formy, są zwykle konstruowane tak, aby pasowały do siebie, tworząc trójwymiarowy kształt.

Po wstrzyknięciu do gniazda formy, tworzywo sztuczne ochładza się i twardnieje, przyjmując kształt formy. Ostateczny kształt i rozmiar produktu zależy od projektu formy, co czyni ją kluczowym elementem procesu formowania wtryskowego.

Forma musi być starannie opracowana, aby zagwarantować, że tworzywo sztuczne bez trudu wpłynie do każdej wnęki, a proces chłodzenia będzie szybki i równomierny. Ponadto forma musi być wykonana z materiałów odpornych na wysokie temperatury i ciśnienia stosowane w procesie formowania wtryskowego.

Ponieważ forma jest wielokrotnego użytku podczas wtrysku, można z niej stworzyć wiele identycznych części. Aby utrzymać formę w dobrym stanie i móc nadal wytwarzać wysokiej jakości części, forma może wymagać regularnego czyszczenia i konserwacji.

Forma dwupłytowa

We wtrysku polimerów termoplastycznych forma dwupłytowa jest typowym rodzajem formy. Składa się z dwóch części zamocowanych na dwóch płytach maszyny formierskiej, połówki wnęki i połówki rdzenia. Forma dwupłytowa jest tak nazywana, ponieważ ma dwuczęściową konstrukcję z linią podziału oddzielającą dwie części formy.

Zadaniem formy dwupłytowej jest formowanie stopionego tworzywa sztucznego w wymagany ostateczny kształt. Tworzywo sztuczne jest wtryskiwane do połowy wnęki formy przez bramkę na linii rozdzielającej. Wnęka jest wypełniona tworzywem sztucznym, które następnie pozostawia się do ostygnięcia i zestalenia. Gotowy przedmiot jest uwalniany, gdy dwie połówki formy zostaną otwarte.

Ponieważ potrzebuje tylko dwóch płyt i kilku prostych elementów, forma dwupłytowa jest stosunkowo łatwym i niedrogim rodzajem formy. Działa dobrze w przypadku komponentów o prostej geometrii, w tym płaskich lub zaokrąglonych krzywych.

Jednak może to nie być odpowiednie w przypadku części o bardziej skomplikowanych geometriach, ponieważ wypełnienie wnęki tworzywem sztucznym może być w takich okolicznościach trudne. W formowaniu wtryskowym forma dwupłytowa jest wszechstronna i często stosowana, zwłaszcza w przypadku prostych elementów i niewielkich serii produkcyjnych.

Forma trójpłytowa

Forma trójpłytowa jest jedną z form stosowanych przy formowaniu wtryskowym polimerów termoplastycznych. W porównaniu z formą dwupłytową ma więcej funkcji i wszechstronności, ponieważ ma trzy płyty; dwa ruchome i jeden stabilny.

Zadaniem formy trójpłytowej jest formowanie plastikowych części formowanych wtryskowo do wymaganego ostatecznego kształtu. Tworzywo wtryskiwane jest do wnęki formy w połowie przez zasuwę na linii rozdzielającej.

Gdy stopione tworzywo sztuczne znajdzie się w gnieździe formy, dwie ruchome płyty odłączają się od nieruchomej płyty, umożliwiając wypchnięcie przedmiotu z tworzywa sztucznego z formy. Trzecia płyta w formie trójpłytowej, umieszczona pomiędzy wnęką a połową rdzenia, jest określana jako płyta prowadząca lub płyta podrzędna.

Za pomocą tej płyty można stworzyć unikalny system prowadnic, który można wykorzystać do kierowania przepływu tworzywa sztucznego do różnych wnęk lub miejsc wewnątrz pojedynczej wnęki. W rezultacie proces formowania wtryskowego może być bardziej elastyczny i efektywny.

Podczas produkcji większych przedmiotów, gdzie użycie formy dwupłytowej skutkowałoby większym rozmiarem formy lub wymagałoby instalacji dodatkowych funkcji, takich jak podnośniki, często stosuje się formę trójpłytową. Uwzględniając kilka wnęk w projekcie formy, forma trójpłytowa może wytwarzać różne części w jednym cyklu.

Forma trójpłytowa jest wszechstronnym i skutecznym typem formy często stosowanym w procesie formowania wtryskowego, zwłaszcza w przypadku większych części i serii produkcyjnych.

Ponowne użycie wlewu i kanału wlewowego w formach dwu- i trzypłytowych

Zastosowany materiał, geometria części i pożądane właściwości gotowego produktu wpływają na to, ile wlewu i kanału wlewowego można ponownie wykorzystać w formowaniu wtryskowym. Ponowne wykorzystanie wlewów i kanałów wlewowych jest często wykonywane w branży formowania wtryskowego, ponieważ może obniżyć koszty i ilość odpadów.

Dodatkowo, wlew i kanał wlewowy są zwykle mocowane do formowanego przedmiotu w formie dwupłytowej, a zespół jako całość jest wyrzucany z formy. Element można następnie ręcznie odłączyć od wlewu i kanału wlewowego, co można wykorzystać w innych cyklach formowania.

Ponowne użycie wlewów i kanałów może wymagać dalszych procedur przetwarzania, w tym szlifowania lub przetapiania, aby zapewnić, że materiał jest w odpowiedniej formie do ponownego użycia. W formie trójpłytowej procedura wyrzucania oddziela wlew i kanał wlewowy od formowanego przedmiotu, a wlew jest często ponownie wykorzystywany w kolejnych cyklach formowania.

Płytka prowadząca jest zwykle odłączana, co ułatwia dostęp do systemu prowadnicy i ponowne użycie wlewu i prowadnicy. Należy pamiętać, że ponowne użycie wlewu i kanału może znacząco wpłynąć na spójność i jakość produktu końcowego.

Jednak ponownie użyte materiały mogą mieć zanieczyszczenia lub problemy z konsystencją, które wpływają na wytrzymałość lub trwałość tworzywa sztucznego. Aby uzyskać spójne i wysokiej jakości produkty, wymagane jest ciągłe monitorowanie procesu formowania i jakości materiału pochodzącego z recyklingu.

Ogólnie rzecz biorąc, przemysł formowania wtryskowego ponownie wykorzystuje wlewy i kanały wlewowe w formach dwu- i trzypłytowych, co może pomóc obniżyć koszty i ilość odpadów. Zapewnienie, że jakość i właściwości produktu końcowego nie zostaną naruszone, wymaga rygorystycznego myślenia i zarządzania.

Maszyny do formowania wtryskowego

Maszyny używane do procesu formowania infekcyjnego obejmują:

Jednostki wtryskowe

Jednostka wtryskowa, która topi i wtryskuje tworzywo sztuczne do formy, jest kluczową częścią wtryskarki. Typowe komponenty to cylinder, grzejnik, śruba lub tłok, zbiornik i jednostka wtryskowa.

Przed włożeniem do beczki tworzywo sztuczne jest najpierw podawane do leja zasypowego i tam przechowywane. Ruchoma śruba lub tłok i ciepło z grzałki topią i homogenizują plastik wewnątrz cylindra. W miarę przesuwania się stopiony materiał z tworzywa sztucznego jest wtryskiwany do formy przez bramkę za pomocą śruby lub tłoka.

Zadaniem jednostki wtryskowej jest precyzyjna regulacja temperatury, ciśnienia i natężenia przepływu tworzywa sztucznego w całym procesie formowania wtryskowego. Gwarantuje to, że tworzywo sztuczne zostanie równomiernie zhomogenizowane, prawidłowo stopione i wtryśnięte do formy.

Możliwa jest również zmiana prędkości, ciśnienia i objętości jednostki wtryskowej, co ma kluczowe znaczenie podczas formowania przedmiotów o skomplikowanej geometrii lub wymagających tolerancjach. W zależności od dokładnego zastosowania, rodzaj i rozmiar jednostki wtryskowej może się zmieniać, przy czym niektóre maszyny są przeznaczone do produkcji wielkoseryjnej, a inne do precyzyjnego formowania lub formowania na małą skalę.

Jednostka wtryskowa ma kluczowe znaczenie dla wytwarzania wysokiej jakości wyrobów z tworzyw sztucznych i często jest jednym z najważniejszych elementów określających wydajność i możliwości wtryskarki.

Śruba tłokowa

Urządzenie do formowania wtryskowego, śruba posuwisto-zwrotna, topi się i wtryskuje tworzywo sztuczne do formy za pomocą śruby posuwisto-zwrotnej. Ze względu na swoją zdolność adaptacji, skuteczność i zdolność do tworzenia wysokiej jakości wyrobów z tworzyw sztucznych, sprzęt ten jest często wykorzystywany w sektorze formowania wtryskowego.

Idealnie, formowanie wtryskowe obejmuje topienie i wtryskiwanie materiałów termoplastycznych do formy za pomocą maszyny ze śrubą tłokową. Granulki z tworzywa sztucznego są podawane do cylindra maszyny za pomocą śruby posuwisto-zwrotnej i topione, a tym samym ciśnienie i ciepło.

Po stopieniu tworzywo sztuczne jest wtryskiwane do formy za pomocą śruby pod wysokim ciśnieniem, aby nadać gotowemu produktowi pożądany kształt.

Maszyna do wstępnego plastyfikowania śrubowego lub maszyna dwustopniowa

Maszyna dwustopniowa to wtryskarka wykorzystująca dwie niezależne jednostki wtryskowe; jeden do topienia tworzywa sztucznego, a drugi do wtryskiwania go do formy.

Topienie i przygotowanie tworzywa sztucznego do wtrysku nazywane jest pierwszym etapem lub „plastyfikacją”. Na tym etapie śruba posuwisto-zwrotna wytwarza ciepło i ciśnienie, które topią tworzywo sztuczne, gdy jest ono dostarczane do głównej jednostki wtryskowej maszyny.

Stopione tworzywo sztuczne jest pompowane do formy podczas drugiego etapu, zwanego również etapem „dozowania”. Ten etap polega na przeniesieniu stopionego tworzywa sztucznego z pierwotnej jednostki wtryskowej do wtórnej jednostki wtryskowej, gdzie jest wtryskiwany pod stałym ciśnieniem do formy.

Duże i złożone elementy są często produkowane przy użyciu maszyn dwuetapowych, ponieważ zapewniają one doskonałą kontrolę procesu formowania i umożliwiają dokładniejsze wtryskiwanie tworzywa sztucznego do formy.

Jednostki zaciskowe

Do wykonywania części formowanych wtryskowo stosuje się następujące jednostki zamykające:

Zaciski przełączające

Aby utrzymać razem dwie części formy podczas procesu wtrysku, w formowaniu wtryskowym stosuje się dociski kolankowe. Zaciski są wykonane tak, aby generować dużą siłę zacisku, aby upewnić się, że forma pozostaje zamknięta i prawidłowo zorientowana podczas wtrysku stopionego tworzywa sztucznego.

Zaciski szybkomocujące zwiększają siłę docisku dostarczaną do formy poprzez system połączeń. System połączeń zapewnia mechaniczną przewagę, gdy zacisk jest włączony, zwiększając siłę przykładaną do formy. W rezultacie zaciski mogą przykładać dużą siłę przy niewielkiej sile wejściowej.

Ponadto dociskacze kolanowe są preferowane w formowaniu wtryskowym, ponieważ zapewniają solidną i niezawodną siłę chwytania, którą można zmieniać w celu dopasowania do unikalnych potrzeb procesu formowania. Ponadto można je szybko włączać i wyłączać oraz są proste w użyciu, co przyczynia się do krótszego całkowitego czasu cyklu procesu formowania.

Zaciski hydrauliczne

Zaciski hydrauliczne są często stosowane w formowaniu wtryskowym do utrzymywania razem dwóch połówek formy podczas procesu wtrysku. Aby zapewnić dużą siłę docisku do formy i utrzymać ją bezpiecznie zamkniętą i wyrównaną podczas wtrysku stopionego tworzywa sztucznego, zaciski hydrauliczne wykorzystują ciśnienie hydrauliczne.

Pompa hydrauliczna, zawory sterujące i cylindry składają się na konwencjonalny układ hydrauliczny wykorzystywany w mechanizmie zaciskowym. Cylindry poruszają płytą zaciskową lub płytą montażową formy, gdy układ hydrauliczny jest włączony, wywierając przy tym nacisk na formę.

Zaciski hydromechaniczne

Aby utrzymać razem dwie części formy podczas projektu formowania wtryskowego, formowanie wtryskowe wykorzystuje zaciski hydromechaniczne, zwane również zaciskami wspomagającymi.

Dzięki połączeniu układu hydraulicznego uruchamiającego proces zaciskania oraz mechanicznego mechanizmu przełączającego w celu zwiększenia i utrzymania siły zaciskania, zaciski hydromechaniczne łączą zalety hydraulicznych i mechanicznych metod mocowania.

Cylinder hydrauliczny, który przesuwa płytę dociskową w kierunku płyty nieruchomej, generuje siłę docisku. Po osiągnięciu określonej wartości siły docisku, siłownik hydrauliczny blokuje się, a mechaniczny mechanizm przełączający przejmuje działanie, aby dalej przykładać siłę docisku.