Vstrekovanie, známe aj ako vstrekovanie plastov, sa používa na výrobu veľkého množstva plastových dielov. Zvyčajne sa využíva pri hromadnej výrobe rovnakých výrobkov. Proces tvarovania prebieha vstrekovaním roztaveného materiálu do formy.
Prispôsobenie formy, ktorým sa dielom dodávajú rôzne tvary, sa vykonáva pri výrobe nástrojov a foriem. Umožňuje vyrábať ľubovoľný počet dielov s rovnakými rozmermi a tvarmi. Patria sem aj zložité formy a konštrukcie s malými rozmerovými toleranciami.
Ak chcete začať s tvarovaním plastov, ešte pred začiatkom procesu sa oboznámte s nákladmi na vstrekovaciu formu a so spôsobmi, ako ich znížiť. Tento článok vám s tým pomôže. Rozoberá náklady na vstrekovanie plastov a rôzne faktory, ktoré ich ovplyvňujú, aby ste mohli posúdiť priemerné výrobné náklady na tvarovanie.
Ako funguje vstrekovanie plastov?
Proces tvarovania je pomerne jednoduchý. Najprv vytvoríte nástroj formy. Môže byť vyrobený z kovov, ako sú oceľ a hliník. Hliníkovú formu by ste však mali používať iba pri výrobe plastových dielov s úzkymi toleranciami.
Hliník zároveň nie je najlepšou voľbou na výrobu veľkých objemov dielov, pretože hliníkové formy sa rýchlo opotrebúvajú a majú nevyhovujúce mechanické vlastnosti. Na veľkoobjemovú výrobu sú najvhodnejšie oceľové formy, pretože sú odolné a majú lepšie mechanické vlastnosti.
Ďalej podávate materiály, ktoré chcete použiť, do vyhrievaného valca a premiešate ich. Keď sa roztavia, vstreknite ich do uzavretého kovového nástroja formy. Po ochladení získa roztavený plast tvar nástroja formy. Na skrátenie času chladenia roztavených dielov môžete použiť externý regulátor teploty, ktorý cirkuluje olej alebo vodu.
Po stuhnutí plastových výliskov upevnite nástroje foriem na upínacie dosky (dosky formy), aby vyhadzovacie kolíky mohli diely vysunúť. V ďalšom kroku oddeľte materiály a skombinujte ich v dvojvstrekovacej forme (typ vstrekovania plastov), aby ste zjemnili povrch plastového dielu, vyrobili ho s rôznymi úžitkovými vlastnosťami a prípadne pridali farby.
Môžete vyrobiť formu s jednou dutinou alebo s viacerými dutinami. Pri viacdutinovej forme si môžete zvoliť, či budú všetky dutiny vyrábať rovnaké alebo odlišné diely. Jednodutinové aj viacdutinové formy však vyžadujú dôkladný návrh a kvalitné materiály.
Pri projekte vstrekovania plastov by ste mali zvážiť niekoľko okolností:
- Financie: Ak plánujete začať s výrobou vstrekovaním plastov, musíte byť finančne dobre pripravení. Vstupné náklady môžu byť mimoriadne vysoké, pretože budete musieť kúpiť formy a stroje.
- Objem výroby: Pred začiatkom výroby formy by ste mali zvážiť aj počet dielov, ktoré chcete vyrobiť. Pomôže vám to určiť, či bude vstrekovanie plastov nákladovo efektívne.
- Konštrukčné faktory: Konštrukcia dielov, ktoré chcete vyrábať, môže proces vstrekovania plastov uľahčiť alebo skomplikovať. Jednoduchá geometria tento proces zjednodušuje. Kvalitný návrh zníži poškodenia a chyby počas výroby.
- Výrobné hľadiská: Zvážte aj celkový čas potrebný na výrobu dielov. Skrátenie času podporuje efektívnejšiu výrobu. Preto zvážte dobre premyslené nástroje a formy pre stroje s horúcim vtokovým systémom, ktoré skrátia cyklus stroja.
Faktory ovplyvňujúce náklady na vstrekovanie plastov
Náklady na vstrekovanie plastov sa pri jednotlivých projektoch líšia v závislosti od typu, tvaru a veľkosti formy. Medzi rôzne faktory ovplyvňujúce náklady na tvarovanie patria:
Náklady na vybavenie
Potrebné zariadenie bude mať veľký vplyv na náklady na vstrekovanie plastov. Pre začínajúcu prevádzku si môžete kúpiť malé vstrekovacie stroje. Sú lacnejšie a ľahko sa zmestia do vášho rozpočtu na vybavenie.
Na veľkoobjemovú výrobu vstrekovaním plastov sú vhodnejšie väčšie stroje. Ak zariadenie dovážate zo zahraničia, náklady na vstrekovaciu formu sa zvýšia o náklady na dopravu.
Ak si nemôžete dovoliť náklady na vstrekovaciu formu, môžete výrobu zadať externým odborníkom s vyspelými možnosťami vstrekovania plastov.
Náklady na náradie
Ďalším faktorom, ktorý výrazne ovplyvňuje náklady, sú náklady na nástroje a formy. Na rozdiel od zariadení nie je výroba foriem jednorazovou investíciou. Z času na čas musíte vyrábať nové základne foriem, čím sa zvyšujú náklady na nástroje aj formy.
Náklady na nástroje sa v jednotlivých procesoch líšia. Medzi príklady týchto procesov patria:
3D tlač: Patrí medzi najrýchlejšie a nákladovo najefektívnejšie metódy výroby dielov určených na vstrekovanie plastov.
Považuje sa za lacnejší spôsob výroby foriem, pretože na ich vytvorenie potrebujete iba 3D tlačiareň. Nemusíte si ani najímať špecializovaných odborníkov, čo znižuje celkové náklady na vstrekovanie plastov.
CNC obrábanie: CNC obrábanie sa používa pri výrobe kovových foriem. Táto metóda je účinná a vytvára kvalitné formy. Životnosť CNC strojov je však kratšia, takže budete musieť z času na čas kúpiť nové, čím sa zvýšia náklady na vstrekovacie formy.
Elektroerozívne obrábanie: Pomocou elektroerozívneho obrábania (EDM) možno vytvárať zložité formy. Kov sa zahrievaním tvaruje do požadovaného tvaru. EDM je veľmi presné, možno ho však použiť iba na kovy.
Zložitosť
Náklady na vstrekovanie plastov ovplyvňuje aj estetika a zložitosť konštrukcie. Zložitejšie návrhy vedú k vyšším nákladom na vstrekovacie formy na plasty.
Plastová živica
O tom, či dosiahnete nízke náklady na vstrekovanie plastov, rozhoduje aj živica, ktorú použijete. Čím viac živice potrebujete, tým vyššie sú celkové náklady na proces vstrekovania plastov. Menšie množstvo živice znižuje náklady na formu.
Náklady na prácu
Hoci je väčšina procesov automatizovaná, stále budete znášať náklady na nastavenie, prevádzku a opravy, ktoré zvyšujú celkové náklady na vstrekovaciu formu.
Náklady na vyčerpaný materiál
Iné faktory
Medzi ďalšie faktory, ktoré ovplyvňujú celkové náklady na cyklus vstrekovania plastov, patria:
- Sekundárne služby
- Vlastnosti výrobku
- Objem výroby
Ako znížiť náklady na vstrekovanie plastov
Vstrekovanie plastov môže byť veľmi drahé. Ak chcete náklady riadiť, musíte vedieť, ako ich znížiť. Medzi spôsoby, ako tieto náklady znížiť, patria:
- Opätovné používanie foriem
- Používanie technológie vstrekovania s vložkami
- Vyhýbať sa zbytočným vlastnostiam
- Zjednodušenie návrhov častí
- Používanie viacdutinových a rodinných foriem
Klasifikácia vstrekovacích foriem na plasty
Výber najvhodnejšej vstrekovacej formy na plasty je kľúčový, pretože ovplyvňuje celkové náklady, rýchlosť vstrekovania plastov aj kvalitu výstupných výrobkov. Vstrekovacie formy sa klasifikujú podľa rôznych vlastností. Patria sem:
Podľa dosky formy
V dutinách formy sa používajú dosky, ktoré zabezpečujú uspokojivé výsledky. Rôzne typy foriem možno rozlíšiť podľa počtu dosiek. Vstrekovacie formy sa podľa počtu dosiek delia na tieto typy:
Vrstvená vstrekovacia forma
Vrstvená vstrekovacia forma je drahšia než dvojdosková a trojdosková vstrekovacia forma. Celkové prevádzkové náklady sú však nižšie, pretože má niekoľko paralelných dosiek, ktoré zvyšujú efektívnosť procesu a znižujú počet chýb. Jej hlavnou výhodou je, že na jeden cyklus potrebuje iba malú uzatváraciu silu.
Trojdosková vstrekovacia forma
Má tretiu dosku, ktorá sa nazýva sťahovacia doska. Na rozdiel od dvojdoskovej formy má medzi doskami jadra a dutiny dve deliace roviny. Tieto roviny oddeľujú výlisok od vtokového systému. Nie je taká bežná ako dvojdosková vstrekovacia forma, ale je rýchlejšia a účinnejšia, pretože vtokový systém netreba recyklovať ani oddeľovať ručne.
Dvojdosková vstrekovacia forma
V tejto klasifikácii ide o najbežnejší typ vstrekovacej formy, pretože náklady na nástroje a formu sú prijateľné. Má jednu deliacu rovinu spájajúcu dosku dutiny a dosku jadra. Formu možno použiť so všetkými vtokovými systémami, ale najlepšie sa hodí pre jednodutinové formy.
Podľa počtu dutín formy
Ďalším faktorom, podľa ktorého možno rozlíšiť rôzne typy vstrekovacích foriem na plasty, je počet dielov vyrobených v jednom cykle. Patria sem:
Forma s jednou dutinou
Tento typ jednodutinovej formy vyrába jeden diel, pretože má iba jednu dutinu. V porovnaní s viacdutinovými a rodinnými formami je najlacnejší, no má nižšiu výrobnú kapacitu, a tým zvyšuje náklady na vstrekovanie plastov.
Viacdutinové formy
Viacdutinová forma má viacero dutín, vďaka čomu dokáže vyrábať niekoľko dielov súčasne. Jej výrobná kapacita je vyššia než pri jednodutinovej forme, takže je nákladovo efektívnejšia. Ak vyrábate väčšie plastové komponenty, zvážte kúpu vstrekovacej formy s viacerými dutinami.
Rodinné formy
Podobne ako viacdutinové vstrekovacie formy majú aj rodinné formy niekoľko dutín. Dutiny však nie sú rovnaké, preto sa v takejto forme dajú vyrábať iba diely rôznych tvarov a veľkostí.
Môžete v nej napríklad počas jedného cyklu tvarovania vyrobiť plastové nádoby aj ich viečka. Použitie tohto typu formy bude drahšie pre jej cenu, zvýši však objem výroby a zníži celkové prevádzkové náklady.
Na základe systému kŕmenia
Do tejto kategórie patria tri typy vstrekovacích foriem. Rozlišujú sa podľa spôsobu podávania materiálu a vtokového systému. Podávací systém tvorí sústava kanálov, ako sú vtokové vložky, vtoky a vtokové kanály, ktoré vedú roztavený plast do dutín. Medzi formy v tejto kategórii patria:
Formy s horúcim vtokovým systémom
Tieto formy sa zvnútra alebo zvonka zohrievajú tyčami alebo cievkami. Sú natrvalo uložené v nepohyblivej rozvodnej doske, ktorá bráni ich vyhadzovaniu spolu s plastovými dielmi.
Proces vstrekovania plastov s horúcim vtokovým systémom zvyšuje efektívnosť a znižuje množstvo odpadu. Nie je potrebné ani opätovné mletie materiálu či ďalšie operácie na odstránenie vtokových kanálov. Ak plánujete rýchlo vyrábať veľké objemy, najvhodnejším nástrojovým riešením sú horúce vtokové formy v kombinácii s viacerými dutinami.
Vstrekovacie formy s horúcim vtokovým systémom majú aj nevýhody. Jednou z nich je pomerne vysoká cena formy. Vyžadujú tiež náročnú údržbu a starostlivosť a na kontrolu procesu vstrekovania plastov budete musieť zamestnať vyškoleného odborníka.
Ako už bolo uvedené, rozvodné dosky zakrývajú vtokové kanály. Preto sa ťažko čistia a nemusí sa dať odstrániť zvyškový plast ani materiál z predchádzajúcich procesov. Ak chcete vyrábať farebné nádoby, možno budete musieť zvážiť iný podávací systém.
Ďalšou nevýhodou horúceho vtokového systému je, že nádoby sa môžu prilepiť k dutinám. Preto zvážte jeho použitie pri materiáloch, ktoré nie sú citlivé na teplo.
Formy so studeným vtokovým systémom
Tento systém využíva nevyhrievané vtokové kanály, ktoré vedú roztavený materiál do dutiny. Možno ho preto používať aj pri materiáloch citlivých na teplo. Vtokový systém je pri tomto vstrekovaní odkrytý, takže ľahko zistíte, kedy ho treba vyčistiť.
Okrem toho sa ľahko udržiavajú a sú lacnejšie. Ich ďalšou výhodou je, že počas výroby môžete jednoducho meniť farby aj používané materiály. Vďaka umiestneniu vtokových kanálov a rýchlo vymeniteľným vtokom sa tiež ľahko upravuje konštrukcia.
Nevýhodou studeného vtokového systému je, že pri každom novom cykle musíte pripraviť nový vtokový systém, pretože pri vyhadzovaní dielov zasahujete do formy. Môže byť tiež potrebné oddeliť vtokový systém od výlisku.
Ďalšou nevýhodou je veľké množstvo odpadu. Preto sú potrebné ďalšie operácie na opätovné rozomletie materiálu a odstránenie vtokových kanálov, čo môže ovplyvniť konečný výsledok.
Vstrekovacie formy s izolovaným vtokovým systémom
Vstrekovanie s izolovaným vtokovým systémom vychádza z rovnakých princípov ako vstrekovanie so studeným vtokovým systémom. Jeho výsledné vlastnosti sú však podobné vstrekovaniu s horúcim vtokovým systémom. Tieto vstrekovacie formy fungujú na rovnakom princípe ako formy so studeným vtokovým systémom, no pomocou patrónových ohrievačov vytvárajú vrstvy. Vzniknuté vrstvy obklopujú roztavený plast a vytvárajú izolované zvyšky vtokového systému.
Sú najlepšou alternatívou k horúcim vtokovým systémom, pretože sú lacnejšie a ich teplotu nemusíte monitorovať. Umožňujú tiež rýchlu zmenu materiálu a farby. Možno ich však použiť iba s technickými plastmi.
Záver
Vstrekovanie plastov patrí medzi najpoužívanejšie výrobné procesy. Pri výrobe veľkých objemov dielov je nákladovo efektívne, preto by ste ho mali zvážiť, ak plánujete založiť spoločnosť na výrobu plastov.
