Che cosa sono il sistema di canali e la progettazione del punto di iniezione negli stampi a iniezione?

La progettazione della guida e della porta è fondamentale per lo stampaggio a iniezione, in quanto influenza il modo in cui la plastica fusa fluisce nelle cavità dello stampo, incidendo sulla qualità del prodotto e sull’efficienza della produzione.

Comprendere la progettazione dei canali e dei punti di iniezione è essenziale per ottimizzare il processo di stampaggio a iniezione. Scopri come soluzioni su misura possono migliorare l’efficienza e la qualità dei prodotti nelle tue attività produttive.

Quali sono i componenti di un sistema Sprue?

I sistemi di canale di colata sono fondamentali nel processo di stampaggio a iniezione, in quanto facilitano il trasferimento efficiente della plastica fusa nelle cavità dello stampo.

Un sistema di canali¹, chiamato anche sistema di colata, costituisce il passaggio indispensabile attraverso cui la plastica fusa va dall’ugello della pressa a iniezione alla cavità dello stampo. Un sistema di canali è composto da canale di colata principale, distributore e punto di iniezione.

Corridore principale

Conosciuto anche come canale principale, canale di iniezione o canale verticale, è il canale che inizia dalla parte dell’ugello di espulsione che entra in contatto con la boccola del canale principale dello stampo e termina nel collettore. Questa parte è la prima che la plastica fusa attraversa dopo l’ingresso nello stampo.

Corridore separato

Conosciuto anche come canale diviso o canale secondario. A seconda della struttura dello stampo, può essere ulteriormente suddiviso in un primo e un secondo canale. Il collettore è l’area di transizione tra il canale principale e il canale di colata, che consente una transizione fluida del flusso di plastica fusa; per gli stampi a più cavità, ha anche la funzione di distribuire uniformemente la plastica nelle varie cavità.

Cancello

Conosciuto anche come canale di colata, è la stretta apertura tra il canale di colata e la cavità dello stampo ed è anche la parte più corta e sottile. La sua funzione è quella di accelerare la plastica stringendo la superficie di scorrimento. L’elevata velocità di taglio può far fluire bene la plastica (grazie alla proprietà di assottigliamento del taglio della plastica); l’effetto di riscaldamento viscoso ha anche l’effetto di aumentare la temperatura del materiale e abbassare la viscosità.

Dopo lo stampaggio, il cancello è il primo a polimerizzare e a sigillare, impedendo alla plastica di rifluire e alla pressione nella cavità dello stampo di scendere troppo rapidamente, con conseguente ritiro del prodotto stampato. Dopo lo stampaggio, è facile tagliare per separare il sistema di guide e il pezzo stampato.

Pozzi di alimentazione a freddo

Chiamato anche pozzetto per il freddo. Viene utilizzato per immagazzinare e rifornire il fronte d’onda freddo della plastica all’inizio del riempimento, evitando che il materiale freddo entri direttamente nella cavità dello stampo e influisca sulla qualità del riempimento o blocchi la porta. I pozzetti per le colate fredde sono solitamente collocati alla fine del canale principale, ma quando il canale è lungo, i pozzetti per le colate fredde dovrebbero essere collocati anche alla fine.

Quali sono i principi di base della progettazione dei sistemi di colata?

La progettazione del sistema di materozze è un aspetto fondamentale dello stampaggio a iniezione, che influisce sull’efficienza e sulla qualità dei processi produttivi.

La progettazione del sistema di colata ottimizza i percorsi di flusso per distribuire uniformemente il materiale, riducendo gli scarti e i tempi di ciclo. Tra gli aspetti fondamentali figurano le dimensioni, l’angolo e il materiale del canale di colata, così da migliorare le prestazioni dello stampo e l’integrità del prodotto.

Principi di progettazione dei gate

Scegliere la posizione del punto di iniezione² su una superficie o una caratteristica non critica del pezzo per ridurre al minimo segni e imperfezioni. Mantenere la forma del punto di iniezione quanto più semplice possibile agevola il flusso della plastica durante lo stampaggio a iniezione ed evita difetti quali bolle e riempimenti incompleti. Dimensionare il punto di iniezione in base alle esigenze del pezzo.

Se il punto di iniezione è troppo grande, il tempo di colata sarà eccessivo; se è troppo piccolo, la pressione sarà troppo alta. Il collegamento tra il punto di iniezione e il prodotto deve essere quanto più uniforme possibile per ridurre segni e danni durante la rimozione. Il numero di punti di iniezione deve essere ridotto al minimo: più punti possono sbilanciare lo stampaggio a iniezione³ e causare dimensioni non uniformi del prodotto.

Collocare il cancello nella parte più spessa della parte stampata. In questo modo, la massa fusa riempie per prima la parte più spessa, garantendo un migliore riempimento e una migliore tenuta della pressione. Quando progettate il gate, pensate allo sfiato all’interno dello stampo, in modo da evitare bolle d’aria o accumuli di vento. Non collocate il cancello nel punto debole o nella posizione incassata del pezzo stampato. In questo modo si concentrano le sollecitazioni e si causano difetti nel pezzo stampato.

Principi di progettazione dei corridori

La forma del canale deve essere semplice, con poche curve o angoli acuti, per ridurre al minimo la resistenza al flusso e i difetti causati dal flusso irregolare della plastica. La lunghezza del canale deve essere la più breve possibile per ridurre il ciclo di iniezione e il tempo di condensazione della plastica.

L’area della sezione trasversale della guida di scorrimento deve essere gradualmente ridotta per garantire che la plastica scorra uniformemente nella guida ed evitare bolle d’aria. Le giunzioni tra le guide e le cavità dello stampo devono essere il più possibile lisce per evitare urti ed estrusioni durante il flusso della plastica e ridurre le tracce e i difetti sul prodotto.

• **Disposizione delle cavità:** per disporre le cavità, adottare per quanto possibile una configurazione bilanciata. La disposizione deve essere simmetrica rispetto al punto di iniezione, così da evitare sollecitazioni irregolari sullo stampo e fuoriuscite di plastica fusa. La disposizione delle cavità⁴ deve essere il più compatta possibile per ridurre le dimensioni dello stampo e guidare la plastica fusa affinché riempia e sfiati correttamente le cavità. La sezione del canale deve essere ampia, il percorso breve e le perdite di calore e di pressione ridotte al minimo; la lavorazione del canale deve inoltre garantire un’adeguata rugosità superficiale. L’uso di più punti di colata può ridurre la caduta di pressione e la pressione di iniezione richieste, ma può anche creare linee di saldatura.

• Bilanciamento dei canali⁵: quando si riempiono più cavità nello stesso stampo, occorre bilanciare i canali affinché la plastica fusa riempia ciascuna cavità il più possibile nello stesso momento, garantendo uno stampaggio uniforme. Il bilanciamento può essere ottenuto disponendo i distributori in modo naturalmente equilibrato; quando ciò non è possibile, si può ricorrere a un bilanciamento artificiale dei canali.

• Scarti: se il flusso e le perdite di pressione non costituiscono un problema nella progettazione dei canali per plastica, è possibile ridurne il volume o la sezione per risparmiare materiale, diminuire gli scarti e contenere i costi di riciclaggio. La sezione del canale deve variare gradualmente, non bruscamente, in funzione delle caratteristiche di flusso del materiale. Aumentare la produttività e ridurre i tempi del ciclo di stampaggio migliora l’efficienza economica dei trasformatori di materie plastiche.

• **Sfiato dell’aria⁶:** guidando la plastica nel riempimento della cavità, l’aria al suo interno può fuoriuscire correttamente, evitando bruciature da aria intrappolata. Occorre prevenire riempimenti incompleti, bave, segni di flusso e tensioni residue, poiché compromettono la qualità dei prodotti stampati, nonché deformazioni e incurvamenti che alterano l’aspetto dei componenti in plastica.

Considerazione della disposizione della cavità dello stampo

Rendere la disposizione il più bilanciata possibile e mantenere quanto più possibile simmetriche la configurazione della cavità dello stampo⁷ e l’apertura del punto di iniezione, per evitare fuoriuscite dovute a sollecitazioni e carichi irregolari sullo stampo; disporre inoltre le cavità nel modo più compatto possibile per ridurre le dimensioni dello stampo.

Considerazione della Guida al flusso

Guidare delicatamente la plastica fusa per riempire le cavità dello stampo senza causare vortici e appianare lo scarico; cercare di evitare che la plastica fusa spinga troppo l’anima di diametro inferiore e gli inserti metallici per evitare che l’anima si muova o si deformi.

Considerazione delle perdite di calore e delle perdite di carico

Quanto minore è la perdita di calore e la caduta di pressione, tanto meglio è. Il flusso deve essere breve. L’area della sezione trasversale del canale deve essere sufficientemente grande.

Evitare curve strette e bruschi cambi di direzione del flusso (cambiare direzione con un angolo curvo); la rugosità superficiale del canale deve essere bassa; il versamento a più porte può ridurre la caduta di pressione e la pressione di iniezione richiesta, ma si verificherà un problema con la linea di saldatura.

Considerazione del bilancio di flusso

Quando si riempiono più cavità nello stesso stampo, occorre bilanciare il canale di flusso⁸. La plastica deve riempire ciascuna cavità quanto più possibile nello stesso momento, per garantire una qualità uniforme dei prodotti stampati. Adottare preferibilmente una disposizione naturalmente bilanciata del distributore; se non è possibile ottenere un equilibrio naturale, bilanciare artificialmente il canale di flusso.

Considerazione del materiale di scarto

Per garantire un riempimento regolare senza perdite di flusso o pressione, ridurre quanto più possibile le dimensioni del canale, in lunghezza o in sezione. Ciò consente di minimizzare gli scarti dei canali⁹ prodotti e i relativi costi di riciclaggio.

Considerazioni sui materiali freddi

Progettare adeguati pozzetti per materiale freddo¹⁰ e vasche di traboccamento nel sistema di canali, così da raccogliere il fronte di plastica fredda all’inizio del riempimento e impedire che entri direttamente nella cavità dello stampo, compromettendone la qualità di riempimento.

Considerazione della ventilazione dell’aria

La plastica deve essere guidata senza problemi per riempire la cavità dello stampo e l’aria all’interno della cavità deve poter fuoriuscire senza problemi, in modo da evitare il problema dell’incapsulamento.

Considerazione della qualità del prodotto stampato

Non utilizzare colpi corti, bagliori, segni di lavanderia, linee di saldatura, segni di flusso, getti, tensioni residue, deformazioni, spostamenti dello stampo, ecc. Quando il percorso del flusso è lungo o l’iniezione è a più punti, è necessario prevenire la deformazione del prodotto causata da uno squilibrio del flusso, da un’insufficiente tenuta della pressione o da un ritiro non uniforme. Il prodotto ha un buon aspetto, è facile da rimuovere e rifinire e il segno del gate non influisce sull’aspetto e sull’applicazione del pezzo stampato.

Considerazione dell’efficienza produttiva

Ridurre al minimo la post-lavorazione necessaria per abbreviare il ciclo di stampaggio e migliorare la produttività.

Considerazione del punto di espulsione

Assicurarsi di scegliere la giusta posizione dell’espulsore per evitare qualsiasi deformazione dei pezzi stampati.

Considerazione delle materie plastiche da utilizzare

Non utilizzare guide troppo lunghe o troppo piccole per le materie plastiche ad alta viscosità o con L/t breve.

Come progettare il cancello dello stampo a iniezione è ragionevole?

La progettazione di una porta ragionevole per lo stampo a iniezione migliora la qualità del prodotto e l’efficienza della produzione, elementi cruciali per il successo dei processi produttivi in vari settori.

Selezione della posizione del cancello

Posizionare il cancello nella parte più spessa del pezzo. L’apertura dalla parte più spessa consente un migliore riempimento e una migliore ritenzione della pressione. Se non si ha una buona ritenzione della pressione, le aree più sottili si congeleranno prima di quelle più spesse. Non posizionare il gate in corrispondenza di una variazione improvvisa dello spessore, perché si otterrebbero isteresi o scatti brevi.

Se possibile, versare dal centro del prodotto. Posizionando il cancello al centro del prodotto si ottengono lunghezze di flusso uguali, che influiscono sulla pressione di sparo necessaria, mentre l’alimentazione centrale rende la pressione di mantenimento uniforme in tutte le direzioni ed evita una contrazione volumetrica non uniforme.

Quando la plastica scorre nel canale, viene prima raffreddata e solidificata vicino alla superficie dello stampo. Quando la plastica scorre nuovamente in avanti, passa solo lo strato di plastica solidificata. Poiché la plastica è un cattivo conduttore di calore, la plastica solida forma uno strato adiabatico e mantiene lo strato in movimento.

Quindi, idealmente, il gate dovrebbe essere posizionato sullo strato della guida trasversale per ottenere il miglior effetto di flusso plastico. Questo è solitamente il caso delle guide trasversali rotonde ed esagonali. Le guide trasversali trapezoidali, invece, non sono in grado di farlo perché il gate non può trovarsi al centro della guida.

Scegliere per quanto possibile la posizione del punto di iniezione¹¹ sulla linea di divisione, così da facilitarne la pulizia durante la lavorazione e l’uso dello stampo; la distanza tra il punto di iniezione e ogni zona della cavità deve essere quanto più uniforme e breve possibile; la posizione deve assicurare che la plastica fluisca nella cavità,

La posizione della porta deve essere tale che la plastica non fluisca nella cavità quando la parete della cavità, l’anima o l’inserto, in modo che la plastica possa fluire nelle parti della cavità il prima possibile.

Evitando la deformazione dell’anima o dell’inserto; la posizione del cancello dovrebbe cercare di evitare che i prodotti producano segni di fusione o che i segni di fusione siano prodotti nelle parti non importanti del prodotto; la posizione del cancello dovrebbe essere situata nel punto più facile da rimuovere per le parti della bocca del sistema e, allo stesso tempo, per non influenzare l’aspetto del prodotto; la posizione del cancello dovrebbe essere impedita dalla generazione del cancello all’iniezione nel processo di riempimento per produrre un flusso a serpentina.

Dimensione della sezione trasversale del cancello

In generale, la dimensione del cancello dovrebbe essere piccola, non grande. In primo luogo, impostare una dimensione più piccola. Quindi, regolare la dimensione in base alle condizioni di riempimento delle cavità nello stampo di prova. Soprattutto nel caso di uno stampo a più cavità, la dimensione regolata della porta può garantire l’uniformità dell’alimentazione della colla nelle cavità allo stesso tempo. Allo stesso tempo, la porta piccola può aumentare la velocità di fusione. L’aumento della temperatura di fusione è utile per il riempimento e le porte piccole sono utili anche per la rimozione.

Ma per i prodotti molto spessi, se il cancello è troppo piccolo, il cancello polimerizzerà prematuramente, con conseguenti difetti del prodotto dovuti a un rifornimento insufficiente. Pertanto, la dimensione specifica del gate deve essere determinata in base alla forma specifica del gate.

Forma del cancello

• Iniezione diretta: è il tipo più semplice e il dimensionamento del punto di iniezione corrisponde a quello del canale di colata principale verticale. I vantaggi principali sono facilità di riempimento, bassa perdita di pressione e alta velocità di riempimento. Lo svantaggio è la facile generazione di forti tensioni in corrispondenza del punto di iniezione, che possono deformare il prodotto; inoltre il punto è grande, difficile da rimuovere e incide sull’aspetto del prodotto. L’iniezione diretta è impiegata soprattutto per prodotti grandi, profondi e di forma cilindrica.

• Punto di iniezione laterale: chiamato anche punto di iniezione comune, presenta una forma semplice, è facile da lavorare e da ripristinare e può essere utilizzato per prodotti di varie forme. Non è tuttavia indicato per il PC, per componenti trasparenti o per altri prodotti sottili, lunghi e cilindrici.

• Punto di iniezione a ventaglio: chiamato anche a coda di pesce, si apre dal canale verso la cavità assumendo la forma di un ventaglio. Può ridurre le tensioni interne del pezzo durante l’iniezione ed è utilizzato soprattutto per componenti piatti e per elementi poco profondi a guscio o scatolati.

• Punto di iniezione a film: è indicato soprattutto per prodotti piatti di grandi dimensioni, che risultano così meno soggetti a deformazioni, segni di flusso, bolle e altri difetti. Lo svantaggio è la difficoltà di tagliare e rimuovere il punto di iniezione.

Come calcolare il design del canale di colata dello stampo a iniezione?

La progettazione del canale di colata negli stampi a iniezione comporta l’ottimizzazione dei percorsi di flusso per garantire un riempimento equilibrato ed efficiente, riducendo i difetti e i tempi di ciclo nella produzione.

La progettazione dei canali nello stampaggio a iniezione assicura un flusso uniforme della plastica, riducendo scarti e difetti. Le fasi principali comprendono il dimensionamento in base alla geometria del pezzo, l’ottimizzazione della disposizione per un riempimento bilanciato e la valutazione delle proprietà del materiale, migliorando così efficienza e qualità.

Numero di cavità

Quando impostiamo il canale di scorrimento di uno stampo per materie plastiche, dobbiamo tenere conto del numero di cavità. Il numero di cavità dipende dalla qualità delle materie prime, dalle caratteristiche della struttura geometrica delle parti in plastica, dai requisiti di precisione dimensionale, dalle dimensioni del lotto, dalla difficoltà di manutenzione e riparazione e dalla processabilità della produzione di stampi, ecc. Il numero di cavità viene calcolato tenendo conto di vari fattori. La formula per il calcolo del numero di cavità è la seguente: Numero di cavità = L x k x tc/tm.

L il numero di prodotti per lotto; tm il tempo di produzione unitario richiesto; tc un ciclo di produzione dello stampo; K fattore di eliminazione.

• **Volume di iniezione:**Il volume massimo di iniezione della pressa può essere sufficiente o meno a riempire la cavità dello stampo a iniezione. Durante la progettazione della cavità dello stampo, occorre considerare l’intervallo del volume massimo di iniezione della pressa. Il volume massimo di iniezione della pressa deve essere superiore al volume del componente in plastica. Il volume di iniezione deve soddisfare i requisiti del componente in plastica. La formula generale comunemente utilizzata per l’iniezione è: NM1 + M2 =

M è il volume massimo di iniezione della macchina di iniezione. M1 è la massa o il volume del pezzo grande in plastica. M2 è la massa plastica del sistema di colata di cui si ha bisogno.

• **Capacità di plastificazione:**Il numero di cavità è determinato dalla capacità di plastificazione della pressa a iniezione. La formula per calcolare il numero di cavità in base alla capacità di plastificazione della pressa è: P/(X×W).

P capacità di plastificazione della macchina a iniezione; X numero di iniezioni al minuto; W peso del pezzo in plastica.

Disposizione delle cavità

Una volta stabilito il numero di cavità necessarie, è necessario considerare la disposizione delle cavità. Bisogna pensare alla posizione di ciascuna cavità rispetto al canale principale. Bisogna assicurarsi che la distanza tra il canale principale e ogni cavità sia breve, in modo da non avere molte perdite di carico. Bisogna assicurarsi che la temperatura della massa fusa che entra in ogni cavità sia la stessa, in modo che la sollecitazione interna del pezzo stampato sia la stessa.

Se possibile, fate in modo che la distanza tra i fori sia la più grande possibile, in modo che sia facile collegare la barra superiore al canale dell’acqua.

Canna e canale di raffreddamento. Le cavità nell’iniezione della forza di reazione devono agire al centro della sagoma, in modo che possa corrispondere al centro della canna, per garantire l’equilibrio delle sollecitazioni. La disposizione delle cavità nello stampo può essere suddivisa in bilanciata e non bilanciata in base all’equilibrio, nella scelta delle cavità negli stampi per materie plastiche si cerca di adottare la disposizione bilanciata.

Calcolo della dimensione del corridore

La lunghezza e il diametro del canale influiscono sulla resistenza al flusso del materiale fuso. Maggiore è la resistenza al flusso, maggiore è la caduta di pressione necessaria per riempire la cavità. L’aumento del diametro del canale riduce la resistenza al flusso, ma aumenta la quantità di materiale grezzo e rallenta la velocità di raffreddamento. Pertanto, quando si progetta la dimensione del canale, è necessario utilizzare l’analisi del flusso dello stampo per regolare il diametro del canale in modo ragionevole. La formula iniziale stimata per il diametro del canale è:

D=W1/2×L1/4/3,7 D è il diametro del canale (mm); W è il peso del pezzo stampato (g); L è la lunghezza del canale (mm).

Selezione della sezione trasversale della guida

Esistono diversi tipi di sezione trasversale del canale di colata comunemente utilizzati nello stampaggio a iniezione. Si tratta della sezione trasversale del canale trapezoidale modificato, del canale circolare, della sezione trasversale del canale trapezoidale, della sezione trasversale del canale semicircolare e del canale rettangolare. Quando si progetta la sezione trasversale del canale, è importante ridurre al minimo la caduta di pressione nel canale. Per ottenere questo risultato, la sezione del canale deve essere la più grande possibile.

Per ridurre la perdita di calore, è necessario ridurre l’area della sezione trasversale del canale. L’efficienza del canale è il rapporto tra l’area della sezione trasversale del canale e il perimetro della sezione trasversale del canale. Un canale circolare presenta la massima efficienza del canale e le minori perdite di pressione e di calore. Tuttavia, è necessario lavorare le piastre mobili e fisse dello stampo del canale circolare, il che è costoso. Pertanto, è necessario allineare le guide mobili e fisse dello stampo e migliorare la precisione della lavorazione quando si chiude lo stampo.

Conclusione

Questo articolo tratta principalmente i criteri e i principi di progettazione dei canali e dei punti di iniezione negli stampi a iniezione¹². Presenta i componenti del sistema di canali, tra cui canale principale, distributore, punto di iniezione e pozzetto per materiale freddo, e analizza i fattori che influiscono sulla posizione, sulla forma e sulle dimensioni del punto di iniezione e sulla progettazione dei canali.

Nella progettazione di uno stampo occorre considerare numerosi aspetti: l’aspetto del prodotto, il riempimento, il bilanciamento dei canali, il controllo degli scarti e le perdite di pressione. Tutti questi fattori influenzano la qualità dello stampaggio e la produttività. Una progettazione corretta assicura un buon flusso, meno difetti e un processo migliore. Consulta la nostra Guida completa agli stampi a iniezione per una panoramica esaustiva.

1. Comprendere il sistema di canali è essenziale per ottimizzare il processo di stampaggio a iniezione e garantire una produzione di qualità. ↩

2. Scegliere la posizione corretta del punto di iniezione riduce i difetti e migliora la qualità del prodotto: scopri le pratiche migliori per risultati ottimali. ↩

3. Consulta questa risorsa per comprendere tecniche e principi essenziali di una progettazione efficace dello stampaggio a iniezione, a garanzia di qualità ed efficienza. ↩

4. Scopri le strategie per una disposizione efficace delle cavità, capace di migliorare le prestazioni dello stampo e l’uniformità dei prodotti nei processi di stampaggio a iniezione. ↩

5. Comprendere il bilanciamento dei canali è essenziale per ottenere una qualità uniforme nei prodotti stampati. Segui questo link per approfondirne l’importanza. ↩

6. Lo sfiato dell’aria è essenziale per prevenire difetti nei prodotti stampati. Scopri in questa risorsa informativa come influisce sulla qualità e sull’efficienza. ↩

7. Comprendere la progettazione delle cavità dello stampo è essenziale per ottimizzare l’efficienza produttiva e la qualità del prodotto. Consulta questa risorsa per approfondimenti specialistici. ↩

8. Bilanciare i canali di flusso è essenziale per ottenere una qualità uniforme dei prodotti. Questa risorsa offre tecniche e suggerimenti utili per raggiungere l’equilibrio. ↩

9. Questa risorsa illustra strategie efficaci per ridurre gli scarti dei canali, rendendo la produzione più sostenibile ed economica. ↩

10. Comprendere i pozzetti per materiale freddo consente di migliorare la progettazione, la qualità del riempimento e l’efficienza dello stampaggio a iniezione. ↩

11. Conoscere la posizione del punto di iniezione può incidere notevolmente sulla qualità e sull’efficienza dei prodotti stampati. ↩

12. Scopri «Stampi a iniezione: una guida completa». Gli stampi a iniezione sono essenziali per realizzare un’ampia gamma di prodotti, tra cui componenti automobilistici, elettronica di consumo e articoli per la casa. ↩

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