Che cos'è uno stampo a iniezione?

Introduzione: nel processo di stampaggio a iniezione, la resina plastica è la materia prima principale per la produzione di componenti. Durante il processo, la plastica fusa scorre tra le due metà dello stampo e riempie la cavità, assumendo la forma desiderata.

Diversi materiali plastici e metodi di stampaggio a iniezione della gomma possono soddisfare le esigenze di varie applicazioni e garantire la qualità e le prestazioni del prodotto finito.

Qual è il significato di stampo a iniezione?

Uno stampo a iniezione è uno strumento per la realizzazione di prodotti in plastica. È anche uno strumento che conferisce ai prodotti in plastica una struttura completa e dimensioni precise. Poiché il metodo di produzione principale consiste nell’iniettare plastica fusa ad alta temperatura nello stampo attraverso un’alta pressione e un azionamento meccanico, viene chiamato anche stampo a iniezione per plastica.

Quali sono i materiali per gli stampi a iniezione?

Per realizzare gli stampi a iniezione si possono utilizzare diversi metalli e leghe, come l’acciaio al carbonio, l’acciaio inox, l’alluminio, il titanio, il rame berillio e così via. Ma è possibile utilizzare anche stampi in ceramica per materiali che hanno punti di fusione molto elevati.

Il materiale da utilizzare per lo stampo dipende da una serie di fattori, come il numero di pezzi da produrre, il tipo di plastica da utilizzare, la complessità del pezzo, la facilità di lavorazione e le tolleranze.

Ad esempio, l’acciaio inossidabile può resistere fino a un milione di cicli, mentre l’alluminio è adatto a poche migliaia di cicli. In sintesi, il requisito minimo per i materiali degli stampi è che il loro punto di fusione sia superiore a quello della plastica da iniezione.

Ecco una breve descrizione dei comuni materiali per stampi a iniezione;

L’acciaio è un ottimo materiale per la costruzione di stampi perché è resistente. Può durare per 5.000 cicli e funziona con ABS, nylon, PP, PC, acrilico e molte altre materie plastiche. È possibile utilizzare l’acciaio A-2, D-2 e M-2 per realizzare anime, cavità e altre parti degli stampi a iniezione.

L’aggiunta di cromo e carbonio migliora la resistenza alla corrosione, all’usura e all’abrasione. Pertanto, acciai inossidabili come 420, 316-L, 174-PH possono produrre stampi più complessi e durevoli. Tuttavia, poiché il tasso di decomposizione termica è basso, il tempo di ciclo può essere più lungo.

L’acciaio per utensili è una lega di ghisa che contiene carbonio e altri elementi di lega. Le diverse leghe e qualità di acciaio per utensili conferiscono agli stampi delle macchine proprietà personalizzate. Ne sono un esempio gli acciai per utensili H-10, H-13, T-15, A6 e M2.

L’alluminio non è in grado di sopportare più riprese, ma è un materiale molto diffuso per l’attrezzaggio rapido. Ciò significa che è possibile produrre stampi a iniezione in alluminio in modo economico e veloce, perché il materiale è economico e facile da lavorare. Inoltre, l’elevata conducibilità termica di 6061 e 7075 riduce i tempi di ciclo.

Questa lega di rame è nota per la sua eccellente conducibilità termica e resistenza alla corrosione, che la rendono un ottimo materiale per stampi per parti in plastica di alta precisione. I produttori utilizzano questo metallo per i canali caldi, gli inserti degli stampi, le anime e altro ancora.

Quali sono i componenti principali di uno stampo a iniezione?

Ogni stampo a iniezione è composto da due parti fondamentali: il lato A della cavità (stazionario) e il lato B della cavità (mobile). La parte stazionaria definisce il contorno esterno del pezzo e forma la cavità per riempire il materiale, mentre il lato B si muove fino alla linea di divisione.

Lato cavità A (lato stazionario)

Il lato cavità A è fissato alla piastra fissa della formatrice e non si muove durante il processo di stampaggio. Ospita il sistema di canali di scorrimento ed è mantenuto in preciso allineamento con il lato mobile B mediante perni di guida e boccole. Pertanto, questo lato contiene anche canali di raffreddamento per far fluire il refrigerante durante la solidificazione.

Lato cavità B (lato mobile)

Il lato B dello stampo è importante per l’apertura e la chiusura dello stampo. Di solito è dotato di un sistema di espulsione e di un modo per trattenere l’inserto. Inoltre, il piano mobile della formatrice si collega a questo lato per aiutare ad aprire e chiudere lo stampo. È importante che questo lato si muova e si allinei correttamente in modo che il pezzo abbia le dimensioni giuste ed esca facilmente dallo stampo.

Cosa comprende lo stampo a iniezione per funzione?

Dopo i componenti principali, ecco i vari componenti dello stampo a iniezione, classificati in base alle loro funzioni. Alcuni di questi componenti trasportano il materiale plastico grezzo, guidano l’apertura e provvedono al raffreddamento. Ciò significa che un insieme specifico di componenti svolge alcune funzioni specifiche per ottenere il risultato desiderato.

Sistema Runner

Il funzionamento è semplice: il cilindro spinge il materiale fuso attraverso l’ugello e una serie di canali lo convoglia dall’ugello al punto d’iniezione, dove entra nella cavità del pezzo. Il sistema di alimentazione porta quindi il materiale al punto d’iniezione e, negli stampi multicavità, può ramificarsi in più canali per distribuirlo alle diverse cavità.

Bussola di iniezione: è generalmente un canale conico o cilindrico che trasferisce la plastica fusa dalla punta dell’ugello all’ingresso del canale di alimentazione. Negli stampi monocavità, il canale principale arriva direttamente al punto d’iniezione.

Rete di canali: il canale principale distribuisce la massa fusa ai punti d’iniezione delle diverse cavità attraverso una rete di canali secondari.

Punto d’iniezione: la rete di canali convoglia la massa fusa al punto d’iniezione, una piccola apertura nella cavità dello stampo. Può essere laterale, a spillo, a ventaglio o di altro tipo.

Quando si parla di questi componenti del canale di alimentazione degli stampi per iniezione, si pensa a pressione e temperatura. L’ugello stesso mantiene un’alta pressione di iniezione. Quindi, il materiale scorre uniformemente entro il livello di viscosità desiderato.

I sistemi di alimentazione si dividono in due tipi: a canale freddo e a canale caldo. Nei sistemi a canale caldo, i canali ad alta temperatura e dispositivi di riscaldamento aggiuntivi mantengono la temperatura della massa fusa, evitando che solidifichi prematuramente. I sistemi a canale freddo, invece, non dispongono di riscaldamento supplementare.

Sistema di raffreddamento

La fase di raffreddamento è responsabile da 50% a 80% del tempo del processo di stampaggio a iniezione, quindi si può immaginare quanto sia importante produrre parti in plastica prive di difetti.

Fondamentalmente, un sistema di raffreddamento è una rete di tubi d’acqua intorno al gruppo dello stampo a iniezione, principalmente intorno alla cavità principale in cui viene stampato il materiale fuso. L’acqua è il refrigerante più comune, ma nello stampaggio ad alta temperatura vengono fatti circolare anche glicole o altri oli.

Il sistema di raffreddamento regola e regola la temperatura e la portata, consentendo un migliore controllo dell’operazione. In questo modo, un raffreddamento adeguato previene l’aggrovigliamento, aumenta l’efficienza produttiva e rallenta l’usura dello stampo.

Per gli stampi grandi e complessi (ad esempio, con dimensioni dell’anima di 50 mm o più), la circolazione dell’acqua è conforme, non lineare. I componenti dello stampo a iniezione che fanno parte del sistema di raffreddamento sono i seguenti;

Deflettori: deviano il fluido refrigerante verso i canali secondari e sono solitamente costituiti da lamelle metalliche.

Tubi gorgogliatori: sono tubi cavi che collegano i canali all’interno dei fori praticati nello stampo.

Perni termici: sono cilindri riempiti di liquido che assorbono e dissipano il calore mediante circolazione continua.

Pompa esterna: fornisce la pressione necessaria per la portata stabilita e mantiene il ciclo di raffreddamento.

Sistema di componenti per lo stampaggio

Sono le parti principali dello stampo a iniezione e sono responsabili della forma finale, delle dimensioni, dell’adattamento e della precisione. Come suggerisce il nome, modellano i pezzi, fornendo loro i dettagli della superficie della cavità e le caratteristiche interne. I componenti dello stampo comprendono anime, cavità, barre di stampaggio, sollevatori, ecc.

È possibile individuare rapidamente questi pezzi. Ogni pezzo che tocca il materiale di alimentazione una volta entrato nella cavità dal cancello.

Ecco le parti comuni del sistema di stampaggio;

Matrice: rimane fissa sulla macchina e sopporta la pressione d’iniezione esercitata dal pistone.

Punzone: è l’altra metà dello stampo, che si muove e si accoppia con la matrice durante il processo per formare la geometria interna completa.

Spina di formatura: anima utilizzata per creare elementi sottili e allungati, come alberi o fori nel componente.

Sollevatori inclinati: mantengono gli angoli di sformo previsti per le diverse geometrie e agevolano l’apertura e la chiusura dello stampo.

Sistema di ventilazione

Quando la plastica scorre, porta aria nella cavità. Quando la plastica si solidifica, produce gas di stampaggio. Questi gas possono causare vuoti, bolle, punti deboli, bruciature e riempimento incompleto.

Pertanto, il sistema di sfiato nello stampo a iniezione e nello stampo è importante per rimuovere l’aria intrappolata e risolvere questi problemi. Inoltre, lo sfiato aiuta a limitare l’eccessiva pressione di iniezione.

Nei piccoli processi di stampaggio standard, i fori di sfiato sono posizionati sulla linea di placcatura del corpo della cavità centrale insieme al perno di sfiato, ma man mano che lo stampo diventa più complesso, le parti del sistema dello stampo a iniezione diventano sempre più complesse.

Altri sistemi di sfiato tipici sono:

Scanalature e canali: sottili passaggi o incisioni lungo la linea di divisione, in corrispondenza dei perni e dei punti di sfiato:

Evacuazione dell’aria: prima dell’iniezione, l’aria viene rimossa mediante una pompa per vuoto esterna.

Valvole di sfiato: microvalvole collocate sia all’interno sia all’esterno della cavità.

Sfiati attorno ai componenti: generalmente sono presenti su tutti gli elementi interessati dal flusso caldo, come il canale principale, i canali secondari e i punti d’iniezione.

Sistema di guida

I componenti del sistema di guida assicurano che le due metà dello stampo e gli altri componenti siano allineati quando lo stampo si apre e si chiude. Sono quindi importanti per garantire che ogni ciclo sia accurato e coerente.

Per questo motivo, la forza di serraggio può spostarsi fuori posizione nel corso del tempo. I componenti del sistema di guida, come i perni di guida, le boccole e le piastre di guida, possono aiutare a prevenire questo fenomeno.

Perni e boccole di guida: questi due elementi lavorano insieme per guidare il movimento delle metà dello stampo. I perni sono piccoli cilindri metallici sporgenti da una metà dello stampo che si inseriscono nei fori corrispondenti, le boccole, presenti nell’altra metà.

Sistema di espulsione

Una volta terminato il tempo di raffreddamento, lo stampo si apre e il sistema di espulsione aiuta a far uscire il pezzo e le guide in modo sicuro e senza problemi. Di solito si utilizzano perni di espulsione. Questi sottili perni cilindrici sono fissati nella piastra di espulsione attaccata al lato mobile. Il punto di contatto del perno è la superficie piana, in modo che la forza sia distribuita uniformemente e non si verifichino danni al pezzo.

Altri componenti includono:

Perni di ritorno: contribuiscono a posizionare e stabilizzare lo stampo durante l’apertura. Limitano la forza esercitata dai perni espulsori sul lato fisso.

Bussole di espulsione: servono a estrarre i componenti dalle cavità cilindriche. La bussola sottile aderisce alla superficie dello stampo e, con la spinta di ritorno, espelle il pezzo.

Cosa comprende lo stampo a iniezione per classificazione strutturale?

La classificazione dei componenti degli stampi a iniezione si divide in basi dello stampo, anime dello stampo e varie parti e sistemi ausiliari.

Base dello stampo

È la base per tutte le altre parti dello stampo. La base dello stampo è solitamente costituita da un materiale duro e rigido, come l’acciaio temprato. Tuttavia, il termine “base” non si riferisce a un singolo componente. Al contrario, diversi tipi di piastre vengono combinati in un’unica piastra con varie funzioni di assemblaggio, come la realizzazione di fori.

Le diverse piastre vengono bloccate tra la piastra di fissaggio superiore e quella inferiore. La piastra di bloccaggio inferiore collega lo stampo alla macchina di stampaggio a iniezione: piastra dello stampo, piastra dell’espulsore, piastra di fissaggio dell’espulsore e così via, a seconda delle caratteristiche specifiche dello stampo.

Nucleo dello stampo

Il nucleo dello stampo si combina con la cavità per formare la cavità con una geometria interna e cava. Fornisce la struttura e sopporta una certa parte della pressione di chiusura. La forma dell’anima comprende solitamente filetti e bordi con angoli di sformo adeguati. Quando l’anima e la cavità si incastrano nell’allineamento corretto, formano un’intercapedine o cavità per aspirare il materiale plastico fuso.

Dopo lo stampaggio, l’anima viene tirata indietro e il sistema di espulsione rimuove il pezzo dalla cavità statica. I meccanismi di estrazione dell’anima più comuni sono l’estrazione meccanica dell’anima, l’estrazione idraulica dell’anima e l’estrazione pneumatica dell’anima.

Parti ausiliarie

Le parti ausiliarie sono parti di supporto non montate sotto la struttura dello stampo. Vengono assemblati temporaneamente per facilitare il funzionamento dei pezzi dello stampo a iniezione chiuso. Sebbene le parti ausiliarie non abbiano alcun ruolo nella forma e nella geometria, sono essenziali per mantenere le tolleranze ristrette, l’integrità strutturale e la qualità complessiva dei pezzi in plastica stampati a iniezione.

Anello di centraggio: anello circolare posto sul lato mobile che guida lo stampo e lo fissa alla macchina. Allinea correttamente la punta dell’ugello, la bussola di iniezione e gli altri componenti preposti al posizionamento dello stampo.

Bussola di iniezione: piccolo canale tra la punta dell’ugello e l’ingresso del canale di alimentazione.

Perni espulsori: assicurano l’estrazione sicura del componente finito.

Alimentatore del materiale: dispositivo che trattiene e convoglia i granuli di plastica nel cilindro della macchina.

Colonne di supporto: elementi verticali pieni posti tra la piastra di serraggio anteriore e la piastra superiore dello stampo. Sostengono la struttura e distribuiscono la pressione.

Piastra di espulsione: piastra inferiore che sostiene i perni espulsori.

Perni e boccole di guida: il lungo perno di una metà si inserisce nella boccola dell’altra, garantendo il corretto allineamento di tutti gli elementi.

Perni espulsori: sostengono il gruppo di espulsione mentre i perni estraggono il componente.

Sistemi ausiliari

I sistemi ausiliari sono come i componenti ausiliari. Esempi tipici dello stampaggio a iniezione sono le guide di scorrimento, i sistemi di espulsione e di raffreddamento, di cui abbiamo parlato in precedenza in questo articolo.

Impostazioni ausiliarie

I due principali dispositivi ausiliari degli stampi a iniezione sono i fori per golfari e i fori KO. Questi dispositivi consentono di spostare o riposizionare lo stampo e aiutano a far uscire il pezzo.

Fori per golfari: fori filettati destinati ai golfari, utilizzati per movimentare gli stampi di grandi dimensioni con una gru o un paranco.

Fori KO: si trovano sulla piastra di serraggio posteriore e consentono alla piastra di espulsione e al componente di arretrare quando vengono spinti dall’asta di espulsione.

Strutture di movimentazione ad angolo morto

In primo luogo, gli angoli morti sono aree o angoli difficili da raggiungere per la lavorazione (riempimento, raffreddamento, ecc.). Ad esempio, sottosquadri, spigoli vivi, scanalature profonde, ecc. In questo caso, strutture come gli espulsori di angoli, i cilindri idraulici e le slitte possono aiutare a risolvere questa complessità.

Carrello: si trova sul lato del sottosquadro. L’inserto del carrello e il meccanismo a perno sostengono il sottosquadro durante la solidificazione e consentono di liberare questo lato senza danneggiare fisicamente il pezzo.

Cilindro idraulico: cilindro che fornisce la forza necessaria a muovere il carrello.

Espulsore inclinato: perno espulsore che si muove secondo un angolo prestabilito per estrarre il pezzo dallo stampo nelle zone complesse o difficili da raggiungere.

Quali sono i tipi di stampi a iniezione?

Esistono molti tipi diversi di stampi per iniezione, ciascuno con le proprie capacità produttive uniche e strutture di assemblaggio dei componenti e dei sistemi inclusi. Ecco alcuni tipi popolari di stampi per iniezione.

Stampi per la famiglia

Per prima cosa, cerchiamo di capire quali sono gli stampi a cavità singola e gli stampi a cavità multipla. Gli stampi a cavità singola producono un prodotto in un unico ciclo di produzione, mentre gli stampi multicavità producono più prodotti identici.

Inoltre, gli stampi per famiglie hanno più cavità con geometrie diverse. Ciò significa che su un’unica configurazione di stampo si possono realizzare più progetti, ad esempio stampando l’alloggiamento, il pulsante e la staffa interna di un dispositivo medico-diagnostico con lo stesso materiale.

La progettazione e il funzionamento degli stampi possono essere complessi, il che significa che c’è il rischio di alcuni difetti, come una solidificazione non uniforme e dimensioni incoerenti.

Stampi a due piastre

Si tratta di una forma di stampo semplice che comprende solo una metà stampo mobile e una metà stampo fisso, che si incontrano sulla linea di divisione. La caratteristica principale degli stampi a due piastre è che un’unica linea di divisione facilita l’apertura diretta della cavità dello stampo a iniezione e del nucleo per l’espulsione del pezzo solidificato.

Se lo stampo ha più cavità, le guide e le porte vengono mantenute vicino alla linea di divisione. I produttori utilizzano questi stampi per produrre pezzi piccoli senza caratteristiche complesse e a basso costo. Tuttavia, l’alta pressione provoca la formazione di bolle e la struttura semplice limita la flessibilità della progettazione dello stampo.

Stampi a tre piastre

Gli stampi a tre piastre hanno due o più linee di separazione; non è possibile aprire semplicemente la cavità e l’anima per ottenere il pezzo finale. Invece, la piastra di scorrimento aggiuntiva separa il canale e il cancello in modo da poter estrarre il pezzo stampato dal canale da solo.

La sezione o la piastra di alimentazione non richiede che il canale e la porta si trovino vicino alla linea di separazione della cavità e dell’anima, quindi la porta può essere posizionata separatamente dal canale. Questi tipi di stampi sono adatti a forme complesse e a requisiti di gate multipli. Tuttavia, i costi di produzione e di attrezzaggio dello stampo a iniezione sono relativamente elevati.

Stampi impilati

Si prendono più stampi e li si impila insieme. La cavità è quindi più grande di quella di un normale stampo a iniezione. Quando uno stampo espelle il pezzo, l’altro inietta il pezzo e il ciclo si svolge contemporaneamente.

In questo modo si raddoppia il numero di pezzi in un ciclo. Inoltre, la cavità non deve avere la stessa forma o dimensione su tutti i lati. Questo è molto utile quando si hanno diversi componenti di stampi a iniezione che devono essere assemblati.

Gli stampi a pila sono un ottimo modo per migliorare l’efficienza produttiva, soprattutto per lo stampaggio di grandi volumi. Con l’aiuto di macchine avanzate, è possibile automatizzare il processo di stampaggio a iniezione della plastica e mantenere tolleranze ristrette.

Stampo Twist-Out

Gli stampi Twist-out sono utilizzati per produrre superfici filettate, come i tappi per bottiglie. Hanno un’anima filettata che spinge il pezzo solido verso l’esterno attraverso il ciclo di torsione. Allo stesso tempo, un meccanismo a cremagliera aiuta l’anima interna ad uscire.

Se avete bisogno di molti pezzi filettati di precisione con caratteristiche superficiali simili, lo stampo twist-out è la scelta migliore.

Stampo per inserti

Questi stampi speciali hanno parti metalliche all’interno della parte in plastica. La plastica avvolge le parti metalliche e le tiene in posizione quando si raffredda. Lo stampaggio a inserto viene utilizzato per le viti nelle parti in plastica e per le parti metalliche nell’elettronica.

L’inserto viene posizionato e fissato all’interno dello stampo in modo manuale o automatico. In caso di posizionamento manuale, l’inserto viene inserito nello stampo a mano. L’allineamento e il posizionamento corretto si ottengono utilizzando perni, asole o staffe magnetiche. In alternativa, sistemi robotizzati o alimentatori eseguono automaticamente l’inserimento prima di ogni ciclo di stampaggio.

Stampo a scatto multiplo

Questo stampo viene utilizzato per realizzare pezzi di diversi colori e materiali. Lo stampo è dotato di più macchine a iniezione che possono iniettare materiale fuso nella cavità contemporaneamente. Dopo la prima iniezione, vengono effettuate altre iniezioni. Per facilitare le iniezioni multiple, lo stampo è collegato a un meccanismo rotante, mobile o di ritorno del nucleo.

Gli stampi a più riprese sono ideali per combinare materiali termoindurenti e termoplastici. È possibile combinare più materiali termoplastici in un unico pezzo, oppure combinare più materiali termoplastici in un unico pezzo. Ad esempio, si possono utilizzare per aggiungere impugnature a manici di utensili in termoindurente, setole di spazzolini da denti, guarnizioni, O-ring e così via.

Sintesi

Gli stampi a iniezione sono strumenti utilizzati per realizzare prodotti in plastica. Decidono la forma e le dimensioni del prodotto e sono dotati di numerosi componenti e sistemi. Le parti principali sono le basi dello stampo, le anime dello stampo, i sistemi di raffreddamento, i sistemi di scorrimento, i sistemi di espulsione e i sistemi di guida.

Esistono molti tipi di stampi a iniezione per materie plastiche, tra cui stampi a due piastre, a tre piastre, sovrapposti, a svitamento e multi-shot, adatti a diverse esigenze produttive. Ogni tipo presenta caratteristiche strutturali e capacità produttive specifiche.

Il materiale dello stampo a iniezione viene solitamente selezionato tra i metalli ad alta resistenza per soddisfare i requisiti di produzione di prodotti in plastica durevoli e precisi.

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