Czym jest forma wtryskowa?

Wprowadzenie: W procesie formowania wtryskowego głównym materiałem do produkcji części z tworzyw sztucznych jest żywica. Podczas procesu stopione tworzywo przepływa między połówkami formy i wypełnia gniazdo, uzyskując pożądany kształt.

Różne tworzywa sztuczne i metody formowania wtryskowego gumy mogą zaspokoić potrzeby różnych zastosowań i zapewnić jakość i wydajność gotowego produktu.

Jakie jest znaczenie formy wtryskowej?

Forma wtryskowa to narzędzie do wytwarzania produktów z tworzyw sztucznych. Jest to również narzędzie, które nadaje produktom z tworzyw sztucznych pełną strukturę i precyzyjne wymiary. Ponieważ główną metodą produkcji jest wtryskiwanie stopionego tworzywa sztucznego o wysokiej temperaturze do formy za pomocą wysokiego ciśnienia i napędu mechanicznego, jest ona również nazywana plastikową formą wtryskową.

Jakie są materiały do form wtryskowych?

Istnieje wiele różnych metali i stopów, które można wykorzystać do produkcji form wtryskowych, takich jak stal węglowa, stal nierdzewna, aluminium, tytan, miedź berylowa i tak dalej. Ale można również użyć form ceramicznych do materiałów o naprawdę wysokich temperaturach topnienia.

Materiał użyty do wykonania formy zależy od wielu czynników, takich jak liczba produkowanych części, rodzaj używanego tworzywa sztucznego, stopień skomplikowania części, łatwość obróbki i wąskie tolerancje.

Na przykład stal nierdzewna może wytrzymać do miliona cykli, podczas gdy aluminium jest dobre dla kilku tysięcy cykli. Podsumowując, minimalnym wymaganiem dla materiałów do form jest to, aby ich temperatura topnienia była wyższa niż wtryskiwanego tworzywa sztucznego.

Oto krótki opis popularnych materiałów do form wtryskowych;

Stal jest doskonałym materiałem do produkcji form, ponieważ jest wytrzymała. Może wytrzymać 5000 cykli i współpracuje z ABS, nylonem, PP, PC, akrylem i wieloma innymi tworzywami sztucznymi. Do produkcji rdzeni, wnęk i innych części form wtryskowych można użyć stali A-2, D-2 i M-2.

Dodanie większej ilości chromu i węgla poprawia odporność na korozję, zużycie i ścieranie. Tak więc gatunki stali nierdzewnej, takie jak 420, 316-L, 174-PH mogą tworzyć bardziej złożone i trwałe formy. Ponieważ jednak szybkość rozkładu termicznego jest niska, czas cyklu może być dłuższy.

Stal narzędziowa to stop żeliwa zawierający węgiel i inne pierwiastki stopowe. Różne stopy i gatunki stali narzędziowej nadają formom maszynowym niestandardowe właściwości. Przykłady obejmują stale narzędziowe H-10, H-13, T-15, A6 i M2.

Aluminium nie wytrzymuje wielokrotnych strzałów, ale jest popularnym materiałem do szybkiego tworzenia narzędzi. Oznacza to, że aluminiowe formy wtryskowe można wytwarzać tanio i szybko, ponieważ materiał ten jest tani i łatwy w obróbce. Ponadto wysoka przewodność cieplna materiałów 6061 i 7075 skraca czas cyklu.

Ten stop miedzi znany jest z doskonałej przewodności cieplnej i odporności na korozję, co czyni go doskonałym materiałem na formy do precyzyjnych części z tworzyw sztucznych. Producenci wykorzystują ten metal do produkcji gorących kanałów, wkładek do form, rdzeni i innych elementów.

Jakie są podstawowe elementy formy wtryskowej?

Każda forma wtryskowa składa się z dwóch podstawowych części: strony wnęki A (nieruchomej) i strony wnęki B (ruchomej). Część stacjonarna definiuje zewnętrzny kontur części i tworzy wnękę do wypełnienia materiałem, podczas gdy strona B przesuwa się do linii podziału.

Wnęka A (strona stacjonarna)

Strona wnęki A jest przymocowana do stałej płyty maszyny formującej i nie porusza się podczas procesu formowania. Mieści ona system kanałów i jest utrzymywana w precyzyjnym wyrównaniu z ruchomą stroną B za pomocą sworzni prowadzących i tulei. Dlatego ta strona zawiera również kanały chłodzące do przepływu chłodziwa podczas krzepnięcia.

Wnęka B (ruchoma strona)

Strona B formy jest ważna dla otwierania i zamykania formy. Zazwyczaj ma ona system wyrzutnika i sposób na przytrzymanie wkładki. Ponadto ruchoma płyta maszyny do formowania łączy się z tą stroną, aby pomóc w otwieraniu i zamykaniu formy. Ważne jest, aby ta strona poruszała się i ustawiała prawidłowo, aby część miała odpowiedni rozmiar i łatwo wychodziła z formy.

Co zawiera forma wtryskowa według funkcji?

Po podstawowych komponentach, oto różne elementy formy wtryskowej, sklasyfikowane według ich funkcji. Niektóre z tych komponentów transportują surowe tworzywo sztuczne, prowadzą otwieranie i zapewniają chłodzenie. Oznacza to, że określony zestaw komponentów wykonuje określone funkcje w celu osiągnięcia pożądanego rezultatu.

System Runner

Można to ująć tak: cylinder wyrzuca stopiony materiał przez dyszę, a kanały muszą doprowadzić go od dyszy cylindra do przewężki, przez którą trafia do części. Układ kanałów wlewowych prowadzi materiał do przewężki. W formie wielogniazdowej może też obejmować wiele kanałów rozprowadzających materiał do poszczególnych gniazd.

Tuleja wlewowa: Zwykle ma postać stożkowego lub cylindrycznego kanału, który przenosi stopione tworzywo z końcówki dyszy do wlotu kanału wlewowego. W formach jednogniazdowych wlew główny biegnie bezpośrednio do przewężki.

Sieć kanałów wlewowych: Wlew główny rozdziela stopione tworzywo do przewężek poszczególnych gniazd za pośrednictwem sieci kanałów.

Przewężka: Sieć kanałów doprowadza stopione tworzywo do przewężki, czyli niewielkiego otworu prowadzącego do gniazda formy. Przewężka może być krawędziowa, punktowa, wachlarzowa lub innego typu.

Omawiając te elementy układu kanałów form wtryskowych, należy brać pod uwagę ciśnienie i temperaturę. Sama dysza utrzymuje wysokie ciśnienie wtrysku. Dzięki temu materiał przepływa równomiernie przy wymaganym poziomie lepkości.

Kanały wlewowe dzielą się na dwa rodzaje: zimne i gorące. Gorące kanały są utrzymywane w wysokiej temperaturze przez dodatkowe urządzenia grzewcze, dzięki czemu tworzywo nie zestala się zbyt wcześnie. Zimne kanały nie mają natomiast dodatkowego ogrzewania.

Układ chłodzenia

Faza chłodzenia odpowiada za 50% do 80% czasu procesu formowania wtryskowego, więc można sobie wyobrazić, jak ważne jest wytwarzanie części z tworzyw sztucznych bez wad.

Zasadniczo układ chłodzenia to sieć rur wodnych wokół zespołu formy wtryskowej, głównie wokół głównej wnęki, w której formowany jest stopiony materiał. Podczas gdy woda jest najczęściej stosowanym chłodziwem, glikol lub inne oleje krążą w formach wysokotemperaturowych.

System chłodzenia reguluje i dostosowuje temperaturę i natężenie przepływu, umożliwiając lepszą kontrolę pracy. W ten sposób odpowiednie chłodzenie zapobiega splątaniu, zwiększa wydajność produkcji i spowalnia zużycie formy.

W przypadku dużych i złożonych form (np. z rdzeniem o średnicy 50 mm lub większej) cyrkulacja wody jest konforemna, a nie liniowa. Poniżej wymieniono elementy formy wtryskowej, które należą do układu chłodzenia;

Przegrody: Kierują chłodziwo do kanałów pomocniczych i zwykle mają postać metalowych listew o kształcie łopatki.

Rurki fontannowe: Są to puste w środku rurki łączące kanały w wywierconych otworach.

Piny cieplne: Cylindry wypełnione cieczą, które pochłaniają i odprowadzają ciepło dzięki ciągłej cyrkulacji.

Pompa zewnętrzna: Zapewnia ciśnienie odpowiednie dla ustalonego natężenia przepływu i podtrzymuje obieg chłodzenia.

System komponentów do formowania

Są to główne części formy wtryskowej, odpowiedzialne za ostateczny kształt, rozmiar, dopasowanie i dokładność. Jak sama nazwa wskazuje, kształtują one części, nadając im szczegóły powierzchni wnęki i cech wewnętrznych. Elementy formujące obejmują rdzenie, wnęki, pręty formujące, podnośniki itp.

Części te można szybko zauważyć. Każda część, która dotyka materiału podawanego po wejściu do wnęki z bramy.

Oto typowe części systemu części formujących;

Gniazdo formy: Pozostaje nieruchome względem maszyny i przejmuje ciśnienie wtrysku wywierane przez tłok.

Rdzeń: Druga połówka formy, która porusza się i łączy z gniazdem podczas procesu, tworząc pełny kształt wewnętrzny części.

Trzpień formujący: Trzpień rdzeniowy służący do wykonywania w części smukłych i długich elementów, takich jak wałki lub otwory.

Wypychacze skośne: Zachowują wymagane kąty pochylenia poszczególnych elementów i ułatwiają zamykanie oraz otwieranie formy.

System odpowietrzania

Gdy tworzywo sztuczne płynie, do wnęki dostaje się powietrze. Gdy tworzywo sztuczne krzepnie, wytwarza gazy formierskie. Gazy te mogą powodować puste przestrzenie, pęcherzyki, słabe punkty, ślady wypalenia i niekompletne wypełnienie.

Dlatego system odpowietrzania w formie wtryskowej jest ważny, aby usunąć uwięzione powietrze i rozwiązać te problemy. Ponadto odpowietrznik pomaga ograniczyć nadmierne ciśnienie wtrysku.

W małych standardowych procesach formowania otwory wentylacyjne są ustawione na linii poszycia korpusu środkowej wnęki wraz z kołkiem wentylacyjnym, ale gdy forma staje się bardziej złożona, części systemowe formy wtryskowej stają się coraz bardziej złożone.

Inne typowe systemy wentylacyjne obejmują

Rowki i kanały: Wąskie kanały lub rowki na linii podziału, przy trzpieniach i w punktach odpowietrzania:

Usuwanie powietrza: Przed wtryskiem powietrze jest usuwane za pomocą zewnętrznej pompy próżniowej.

Zawory odpowietrzające: Mikrozawory znajdują się zarówno po wewnętrznej, jak i zewnętrznej stronie gniazda.

Odpowietrzenia wokół elementów: Zazwyczaj odpowietrzenia znajdują się przy wszystkich elementach związanych z przepływem gorącego tworzywa, takich jak wlew główny, kanały wlewowe i przewężki.

System przewodników

Komponenty systemu prowadnic zapewniają, że dwie połówki formy i inne komponenty są ustawione w jednej linii podczas otwierania i zamykania formy. Są więc ważne, aby upewnić się, że każdy cykl jest dokładny i spójny.

Z tego powodu siła zacisku może z czasem zmienić swoją pozycję. Elementy systemu prowadnic, takie jak sworznie prowadzące, tuleje i płyty prowadzące, mogą temu zapobiec.

Słupy i tuleje prowadzące: Te dwa elementy współpracują ze sobą, prowadząc ruch obu połówek formy. Słupy prowadzące to niewielkie metalowe trzpienie wystające z jednej połówki, które wchodzą w odpowiadające im otwory — tuleje — w drugiej połówce formy.

System wyrzucania

Po upływie czasu chłodzenia forma otwiera się, a system wypychania pomaga bezpiecznie i płynnie wyjąć część i prowadnice. Zazwyczaj do tego celu wykorzystywane są trzpienie wypychaczy. Te cienkie cylindryczne kołki są mocowane w płycie wypychacza przymocowanej do ruchomej strony. Punktem styku sworznia jest płaska powierzchnia, dzięki czemu siła jest równomiernie rozłożona i nie dochodzi do uszkodzenia części.

Inne komponenty obejmują:

Trzpienie powrotne: Pomagają ustawić i ustabilizować formę podczas otwierania. Ograniczają siłę wypychacza po stronie nieruchomej.

Tuleje wypychające: Służą do usuwania części z cylindrycznych gniazd. Cienka tuleja obejmuje powierzchnię formującą, a siła powrotna wypycha część z formy.

Co zawiera forma wtryskowa według klasyfikacji strukturalnej?

Klasyfikacja komponentów form wtryskowych jest podzielona na podstawy form, rdzenie form oraz różne części i systemy pomocnicze.

Podstawa formy

Jest to podstawa dla wszystkich innych części formy. Podstawa formy jest zwykle wykonana z twardego, sztywnego materiału, takiego jak hartowana stal. Termin “podstawa” nie odnosi się jednak do pojedynczego komponentu. Zamiast tego różne rodzaje płyt są łączone w jedną płytę z różnymi funkcjami montażowymi, takimi jak wiercenie otworów.

Różne płyty są mocowane między górną i dolną płytą mocującą. Dolna płyta mocująca łączy formę z wtryskarką: płyta formy, płyta wypychacza, płyta mocująca wypychacza itp. w zależności od specyfiki formy.

Rdzeń formy

Rdzeń formy łączy się z wnęką, tworząc wnękę o pustej i wewnętrznej geometrii. Zapewnia on strukturę i przenosi pewną część siły docisku. Kształt rdzenia zwykle obejmuje zaokrąglenia i krawędzie o odpowiednich kątach zanurzenia. Po połączeniu rdzenia i wnęki w prawidłowym ustawieniu, tworzą one szczelinę lub wnękę do zasysania stopionego tworzywa sztucznego.

Po uformowaniu rdzeń jest odciągany, a system wyrzucania usuwa część z części z wnęką statyczną. Typowe mechanizmy wyciągania rdzenia to mechaniczne wyciąganie rdzenia, hydrauliczne wyciąganie rdzenia i pneumatyczne wyciąganie rdzenia.

Części pomocnicze

Części pomocnicze to części nośne, które nie są zamontowane pod konstrukcją formy. Są one tymczasowo montowane w celu ułatwienia działania zamkniętych części formy wtryskowej. Chociaż części pomocnicze nie odgrywają żadnej roli w kształcie i geometrii, są one niezbędne do utrzymania wąskich tolerancji, integralności strukturalnej i ogólnej jakości formowanych wtryskowo części z tworzyw sztucznych.

Pierścień centrujący: Okrągły pierścień po stronie ruchomej, który prowadzi formę i mocuje ją do maszyny. Ustawia we właściwym położeniu końcówkę dyszy, tuleję wlewową i inne elementy związane z pozycjonowaniem formy.

Tuleja wlewowa: Niewielki kanał między końcówką dyszy a wlotem kanału wlewowego.

Wypychacze: Zapewniają bezpieczne usunięcie gotowej części z formy.

Chwytak materiału: Element utrzymujący granulki tworzywa i kierujący je do cylindra maszyny.

Kolumny podporowe: Pionowe, lite elementy między przednią płytą mocującą a górną płytą formy. Zapewniają podparcie i równomiernie rozkładają nacisk.

Płyta wypychaczy: Dolna płyta utrzymująca wypychacze.

Słupy i tuleje prowadzące: Długi słup w jednej połówce oraz tuleja w drugiej łączą się ze sobą, zapewniając prawidłowe ustawienie wszystkich elementów.

Wypychacze: Podtrzymują zespół wypychający, gdy wypychacze usuwają część z formy.

Systemy pomocnicze

Systemy pomocnicze są jak komponenty pomocnicze. Typowymi przykładami formowania wtryskowego są prowadnice, systemy wyrzucania i chłodzenia, o których mówiliśmy wcześniej w tym artykule.

Ustawienia pomocnicze

Dwa główne urządzenia pomocnicze w formach wtryskowych to otwory na śruby oczkowe i otwory KO. Urządzenia te umożliwiają przesuwanie lub zmianę położenia formy i pomagają w wyjmowaniu części.

Otwory pod śruby oczkowe: Gwintowane otwory przeznaczone na śruby oczkowe. Umożliwiają przenoszenie dużych form za pomocą dźwigu lub wciągnika.

Otwory KO: Znajdują się w tylnej płycie mocującej. Umożliwiają cofnięcie płyty wypychaczy i części pod naciskiem trzpienia wypychającego.

Struktury obsługi martwego narożnika

Po pierwsze, martwe narożniki to obszary lub narożniki, które są trudno dostępne do obróbki (napełniania, chłodzenia itp.). Przykłady obejmują podcięcia, ostre narożniki, głębokie rowki itp. W tym przypadku struktury takie jak wyrzutniki narożne, siłowniki hydrauliczne i prowadnice mogą pomóc w tej złożoności.

Suwak: Suwak znajduje się po stronie podcięcia. Wkładka suwaka i mechanizm sworzniowy podtrzymują podcięcie podczas krzepnięcia oraz pomagają uwolnić stronę z podcięciem bez powodowania uszkodzeń mechanicznych.

Siłownik hydrauliczny: Siłownik zapewniający siłę potrzebną do przesuwania suwaka.

Wypychacz skośny: Trzpień wypychacza poruszający się pod określonym kątem, aby wypchnąć część z formy w miejscach trudno dostępnych.

Jakie są rodzaje form wtryskowych?

Istnieje wiele rodzajów form wtryskowych, z których każdy ma własne możliwości produkcyjne oraz konstrukcję montażową elementów i systemów. Oto kilka popularnych typów form wtryskowych.

Formy rodzinne

Przyjrzyjmy się najpierw formom jednogniazdowym i wielogniazdowym. Formy jednogniazdowe wytwarzają jeden produkt w jednym cyklu produkcyjnym, podczas gdy formy wielogniazdowe wytwarzają wiele identycznych produktów.

Ponadto formy rodzinne mają wiele wnęk o różnych geometriach. Oznacza to, że wiele projektów jest wykonywanych na jednym zestawie form, na przykład formowanie obudowy, przycisku i wewnętrznego wspornika medycznego urządzenia diagnostycznego przy użyciu tego samego materiału.

Projektowanie i obsługa form może być skomplikowana, co oznacza ryzyko wystąpienia pewnych wad, takich jak nierównomierne krzepnięcie i niespójne wymiary.

Formy dwupłytowe

Jest to prosta forma, która zawiera tylko jedną ruchomą połowę formy i jedną stałą połowę formy, które spotykają się na linii podziału. Główną cechą form dwupłytowych jest to, że pojedyncza linia podziału ułatwia bezpośrednie otwarcie gniazda formy wtryskowej i rdzenia w celu wyrzucenia zestalonej części.

Jeśli forma ma wiele wnęk, prowadnice i bramy są utrzymywane w pobliżu linii podziału. Producenci używają tych form do produkcji małych części bez skomplikowanych elementów przy niskich kosztach. Jednak wysokie ciśnienie powoduje wypływanie, a prosta struktura ogranicza elastyczność projektowania form.

Formy trójpłytowe

Formy trzypłytowe mają dwie lub więcej linii podziału; nie można po prostu otworzyć wnęki i rdzenia, aby uzyskać końcową część. Zamiast tego, dodatkowa płyta kanału oddziela kanał i bramę, dzięki czemu można samodzielnie wyjąć uformowaną część z kanału.

Sekcja lub płyta zasilająca nie wymaga umieszczenia prowadnicy i bramy w pobliżu linii podziału wnęki i rdzenia, dzięki czemu brama może być umieszczona oddzielnie od prowadnicy. Tego typu formy nadają się do złożonych kształtów i wielopunktowych wymagań dotyczących bramy. Jednak oprzyrządowanie do form wtryskowych i koszty produkcji są stosunkowo drogie.

Formy ułożone w stos

Bierzesz wiele form i układasz je razem. Wnęka jest więc większa niż w przypadku zwykłej formy wtryskowej. Gdy jedna forma wyrzuca część, druga forma wtryskuje część, a cykl przebiega w tym samym czasie.

W ten sposób można podwoić liczbę części w jednym cyklu. Ponadto wnęka nie musi mieć tego samego kształtu lub rozmiaru ze wszystkich stron. Jest to naprawdę dobre rozwiązanie, gdy masz różne komponenty formy wtryskowej, które muszą zostać zmontowane.

Formy stosowe to świetny sposób na poprawę wydajności produkcji, zwłaszcza w przypadku formowania wielkoseryjnego. Za pomocą zaawansowanych maszyn można zautomatyzować proces formowania wtryskowego tworzyw sztucznych i zachować wąskie tolerancje.

Forma Twist-Out

Formy wykręcane są używane do produkcji powierzchni gwintowanych, takich jak korki do butelek. Mają one gwintowany rdzeń, który wypycha stałą część przez cykl wykręcania. W tym samym czasie mechanizm zębatkowy pomaga wewnętrznemu rdzeniowi się wykręcić.

Jeśli potrzebujesz wielu precyzyjnych części gwintowanych o podobnych cechach powierzchni, najlepszym wyborem będzie forma wykręcana.

Wkładka do formy

Te specjalne formy mają metalowe części wewnątrz plastikowej części. Tworzywo sztuczne owija się wokół metalowych części i utrzymuje je na miejscu po ostygnięciu. Formowanie wkładek jest stosowane do śrub w częściach plastikowych i metalowych częściach elektronicznych.

Wkładka jest umieszczana i mocowana wewnątrz formy w sposób ręczny lub automatyczny. W przypadku metody ręcznej, wkładka jest umieszczana w formie ręcznie. Wyrównanie i prawidłowe pozycjonowanie uzyskuje się za pomocą kołków, szczelin lub wsporników magnetycznych. Alternatywnie, zrobotyzowane systemy lub podajniki automatycznie wykonują wkładanie przed każdym cyklem formowania.

Forma wielostrzałowa

Ta forma jest używana do produkcji części w wielu kolorach i z różnych materiałów. Forma posiada wiele wtryskarek, które mogą wtryskiwać stopiony materiał do wnęki w tym samym czasie. Po uformowaniu pierwszego wtrysku wykonywane są kolejne wtryski. Aby ułatwić wielokrotne wtryskiwanie, forma jest połączona z obrotowym, ruchomym lub rdzeniowym mechanizmem powrotnym.

Formy wielostrzałowe doskonale nadają się do łączenia materiałów termoutwardzalnych i termoplastycznych. Można łączyć wiele materiałów termoplastycznych w jedną część lub wiele materiałów termoplastycznych w jedną część. Na przykład można ich używać do dodawania uchwytów do termoutwardzalnych rękojeści narzędzi, włosia szczoteczki do zębów, uszczelek, uszczelek, O-ringów itp.

Podsumowanie

Formy wtryskowe to narzędzia używane do wytwarzania produktów z tworzyw sztucznych. Decydują one o kształcie i rozmiarze produktu i mają wiele części i systemów. Głównymi częściami są podstawy form, rdzenie form, systemy chłodzenia, systemy kanałów, systemy wyrzutowe i systemy prowadzące.

Istnieje wiele rodzajów form wtryskowych do tworzyw sztucznych, takich jak formy dwupłytowe, trójpłytowe, piętrowe, z wykręcaniem rdzenia czy wielokomponentowe, odpowiednich do różnych potrzeb produkcyjnych. Każdy typ formy ma określone cechy konstrukcyjne i możliwości produkcyjne.

Materiał formy wtryskowej jest zwykle wybierany z metali o wysokiej wytrzymałości, aby spełnić wymagania dotyczące produkcji trwałych i precyzyjnych produktów z tworzyw sztucznych.

Aby poznać pełny zakres możliwości ZetarMold w zakresie produkcji form wtryskowych, odwiedź naszą stronę usług produkcji form wtryskowych, gdzie znajdziesz specyfikacje oprzyrządowania, terminy realizacji i ceny.

Uzyskaj konkurencyjną wycenę, informacje zwrotne DFM i harmonogram produkcji od zespołu inżynierskiego ZetarMold.

Poproś o bezpłatną wycenę → Zapoznaj się z naszym Kompletnym przewodnikiem po formowaniu wtryskowym, aby uzyskać kompleksowy przegląd.