Cienkościenne formowanie wtryskowe to proces wykorzystywany do produkcji cienkich części z tworzyw sztucznych. Proces ten jest zwykle stosowany w przypadku małych, złożonych części, które wymagają wysokiego stopnia precyzji. W tym wpisie na blogu omówimy podstawy formowania wtryskowego cienkościennego i sposób jego wykorzystania do produkcji wysokiej jakości części z tworzyw sztucznych.

Najprościej rzecz ujmując, gdy grubość ścianki jest mniejsza niż 1 mm, mówi się o cienkiej ściance. Bardziej kompleksowo, definicja cienkiej ścianki jest związana ze stosunkiem procesu do grubości ścianki, lepkością tworzywa sztucznego i współczynnikiem przenikania ciepła.

Formowanie wtryskowe cienkościenne ma różne wymagania w zakresie projektowania produktu, wyboru maszyny, produkcja formi proces formowania ze względu na unikalną charakterystykę kształtu, a każdy etap będzie miał wpływ na jakość produktu końcowego.

Co to jest cienka ścianka?

Przemysł formowania wtryskowego zwykle odnosi się do produktów formowanych wtryskowo o grubości ścianki mniejszej niż 1 mm jako części cienkościenne, a proces ten nazywa się formowaniem wtryskowym cienkościennym.

W porównaniu z tradycyjnym formowaniem wtryskowym, grubość ścianki produktu jest znacznie cieńsza, ale podstawową lub profesjonalną różnicą jest różnica w stosunku długości przepływu (zwykle proces na końcu głównego procesu formowania nazywa się L, grubość produktu wynosi t, L / t nazywa się stosunkiem długości przepływu), gdy L / t> 150, można to nazwać formowanie wtryskowe cienkościenne.

Dlaczego warto stosować formowanie wtryskowe cienkościenne?

Koszt plastiku jest zwykle dużym procentem kosztu gotowego produktu, powiedzmy 50-80%. Cienkie ścianki pomagają zmniejszyć ten współczynnik.

Ponieważ konsumenckie urządzenia elektroniczne, takie jak telefony komórkowe, aparaty cyfrowe i urządzenia PDA stają się coraz mniejsze i lżejsze, plastikowe części są coraz cieńsze.

Charakter wypełnienia cienkościennego

Ściana formy jest zimna, a gdy stopiony materiał wypełni wnękę formy, ściana formy utworzy utwardzoną warstwę, zmniejszając w ten sposób grubość kanału przepływowego. Sytuacja ta jest poważniejsza, gdy grubość ścianki jest cieńsza. Ścianka o grubości 1 mm ma utwardzoną warstwę o grubości 0,2 mm, pozostawiając ścieżkę przepływu o grubości 0,6 mm.

Ścianka o grubości 0,5 mm ma utwardzoną warstwę o grubości 0,2 mm, pozostawiając ścieżkę przepływu o grubości 0,1 mm. Jeśli napełnianie nie zostanie zakończone, a kanał przepływu zniknie z powodu grubej warstwy utwardzającej, gotowy produkt nie zostanie napełniony.

Inne cechy formowania wtryskowego cienkościennego

Szybkie napełnianie

Cienkościenne formowanie wtryskoweDlatego wymaga dużej prędkości wtrysku, aby wypełnić gniazdo formy wtryskowej, gdy utwardzona warstwa nie jest zbyt gruba.

Wysokie ciśnienie wtrysku nie jest konieczne. Po prostu nadrabia brak prędkości wtrysku, wtryskując stopiony materiał do niewypełnionej wnęki. Nie tylko zwiększa to wymaganą siłę zacisku, ale także powoduje duże naprężenia wewnętrzne w gotowym produkcie, który odkształca się po rozformowaniu.

Prędkość wtrysku wtryskarki ogólnego przeznaczenia wynosi około 100 mm/s, co nie wystarcza do wtrysku cienkich ścianek. Prędkość wtrysku można zwiększyć o 25% poprzez zwiększenie pompy olejowej. Wtrysk z podwójną pompą jest wyższy o 70%.

Niektórzy producenci stosują wtrysk regeneracyjny w celu zamiany ciśnienia wtrysku na prędkość wtrysku. Jest on stosowany, gdy początkowy wtrysk nie wymaga wysokiego ciśnienia wtrysku. Prędkość wtrysku można zwiększyć o ponad 100%.

Cylinder azotowy może magazynować energię pompy olejowej w postaci ciśnienia i uwalniać ją podczas wtrysku, co jest formalną metodą znacznego zwiększenia prędkości wtrysku. Prędkość wtrysku dzieli się na cztery następujące kategorie.

Niska prędkość 200-300 mm/s; średnia prędkość 300-600 mm/s; wysoka prędkość 600-1000 mm/s; super wysoka prędkość 1000-2000 mm/s. Krajowe wtryskarki mogą osiągnąć średnią prędkość.

Wtrysk o niskiej bezwładności

Jedyny Szybki wtrysk nie może spełnić wszystkich wymagań wtrysku cienkościennego. Należy również wziąć pod uwagę duże przyspieszenie i duże opóźnienie. Na początku wtrysku ślimak jest nieruchomy. Od zatrzymania do pełnej prędkości, np. 400 mm/s, ślimak musi zostać przyspieszony.

Jeśli cały czas wtrysku wynosi tylko 0,5 s, pożądane jest osiągnięcie pełnej prędkości w ciągu 0,05 s, a przyspieszenie jest większe niż 8 G. Z drugiej strony, jeśli czas przyspieszania wynosi 0,3 s, nie jest to odpowiednie. Powodem jest to, że średnia prędkość jest obniżana przez niskie przyspieszenie.

Pomijając opór lepkości stopu, a=F/m. a to szybkość przyspieszania, F to siła ciągu, a m to masa. Dlatego wtrysk cienkościenny wymaga również dużej siły ciągu i małej masy.

Obieg oleju o wysokiej sztywności

Olej pod ciśnieniem jest elastyczny i należy go brać pod uwagę, gdy mówimy o przyspieszeniu 0,05 s. Duży obszar tłoka cylindra, krótki skok i krótkie przewody mogą zmniejszyć efekt elastyczności. Sztywność obwodu oleju również ulegnie poprawie, gdy przewód można zastąpić sztywnym wężem.

Serwozawór

Reakcja serwozaworu jest szybsza niż ogólnego zaworu proporcjonalnego. Może on być najbardziej skuteczny podczas napełniania wnęki formy i przechodzenia do utrzymywania ciśnienia. Jeśli reakcja nie nastąpi w odpowiednim czasie, tworzywo sztuczne zostanie przelane, a gotowy produkt będzie miał zadziory.

Sterowanie w pętli zamkniętej

Zastosowanie serwozaworów, zazwyczaj z pełnym sterowaniem w pętli zamkniętej, może osiągnąć prędkość wtrysku, ciśnienie utrzymywania i kontrolę przeciwciśnienia.

W pełni zamknięta pętla sterowania monitoruje odpowiednią zmienną (prędkość lub ciśnienie) i powiadamia serwozawór w celu skorygowania odchylenia od ustawionej wartości.

Mówiąc najprościej, w pełni zamknięta pętla sterowania poprawia stabilność (powtarzalność) formowanie wtryskowe i zmniejsza wskaźnik złomowania.

Kontroler

Sterownik, powszechnie znany jako komputer, musi wydać polecenie zakończenia wtrysku i przełączyć się na utrzymywanie ciśnienia w momencie wypełnienia gniazda formy.

Gdy prędkość wtrysku wynosi 400 mm/s, a dopuszczalne odchylenie skali elektronicznej wynosi 0,1 mm, sterownik może mieć odchylenie tylko 0,25 ms. Sterownik musi skanować elektroniczną skalę wtrysku co 0,1 ms.

Jeśli kontroler przyjmuje sterowanie "w czasie rzeczywistym", nie wykorzystuje skanowania, a gdy linijka elektroniczna mierzy, że punkt utrzymywania ciśnienia został osiągnięty, generuje przerwanie, a kontroler obsługuje je "natychmiast", co może również spełnić wymóg wysokiej stabilności.

Krótki cykl wtrysku

Czas cyklu można zaoszczędzić, otwierając formę i wyrzucając ją w tym samym czasie, co wynosi około jednej sekundy.

Struktura mechaniczna

Aby osiągnąć czas cyklu wynoszący cztery sekundy, otwieranie i zamykanie formy musi być szybkie i stabilne (bez wibracji).

Zawór proporcjonalny służy do otwierania i zamykania formy z funkcją hamowania. Pomaga w tym również wysoka sztywność ramy. Zmienność płyty formy bezpośrednio wpływa na grubość wnęki formy.

Gdy jednolita grubość ścianki wynosi 0,5 mm, odkształcenie płyty formy powinno być kontrolowane poniżej 0,05 mm. W związku z tym sztywność forma wtryskowa płyta powinna być wysoka (odpowiednie wzmocnienie, odpowiednia grubość płyty formy), a przestrzeń czterech kolumn nie powinna być zbyt duża.

Zdolność plastyfikacji

Aby wykonać dobrą pracę plastyfikacji w czterosekundowym cyklu, należy zwiększyć wydajność plastyfikacji ślimaka lub użyć pneumatycznej dyszy uszczelniającej, aby wydłużyć czas plastyfikacji.

Konstrukcja z podwójnym gwintem może poprawić wydajność plastyfikacji. Dłuższa śruba o stosunku L/D wynoszącym 24-25 może zwiększyć obszar absorpcji ciepła, a także skutecznie zwiększyć plastyfikację.

Bardzo wysoka prędkość obrotowa śruby zwiększa prędkość powierzchniową śruby do ponad 1 m/s, co nie ma negatywnego wpływu na powszechnie stosowane materiały PP.

Dysza pneumatyczna pozwala na kontynuowanie plastyfikacji, gdy forma jest otwierana i zamykana. formowanie wtryskowe Aby to osiągnąć, maszyna musi mieć dwa źródła zasilania, takie jak dwie pompy oleju.

Pleśń

Podobnie jak szablon wtryskarki, szablon formy powinien być gruby, aby zmniejszyć zmienność.

Szybkie formowanie wtryskowe powinny być dobrze odprowadzane. Metodami są wystarczające szczeliny wylotowe, zastosowanie oddychającej stali formierskiej i próżni. Precyzja obróbki formy jest wymagana do uzyskania jednolitej grubości obwodu czterech cieńszych ścianek.

Wymagania dotyczące form wielogniazdowych są jeszcze wyższe. Formy są wyposażone w wyrzutnik i urządzenie nadmuchowe, aby gotowe produkty opadały szybciej po rozformowaniu i natychmiast zamykały formę.

Tworzywo sztuczne

Wskaźnik topnienia (MI) tworzywa PP wynosi nawet 60 (g/10min), jak na przykład Moplen RP1086 firmy Basell. Wiele gotowych produktów jest wykonanych z PS/ABS ze względu na wytrzymałość PC i płynność ABS, które są również odpowiednie dla formowanie wtryskowe cienkościenne.

Wybór materiałów o wysokiej płynności do formowania wtryskowego cienkościennego

Jeśli chodzi o wybór materiału, ponieważ grubość cienkościennych produktów opakowaniowych jest mniejsza niż 0,6 mm, a stosunek długości przepływu jest na ogół większy niż 200, cykl formowania cienkościennych form wtryskowych jest bardzo krótki, a produkty są bardzo szybko chłodzone podczas formowania. formowanie wtryskowe proces, który wymaga bardzo wysokiej płynności materiału w celu osiągnięcia szybkiego wtrysku i napełniania.

Obecnie formowanie wtryskowe cienkościenne jest stosowane głównie w materiałach poliolefinowych, takich jak PP i PE, oprócz PET, PS, PE, ABS, PC i innych zastosowań.

Projekt cienkościennego produktu do formowania wtryskowego z uwzględnieniem rozmieszczenia portu wlotowego

Projekt produktu formowanie wtryskowe cienkościenne należy zwrócić szczególną uwagę na rozmieszczenie portu wlotowego, tak aby klej wlotowy mógł być jak najbardziej zrównoważony, a cały produkt mógł być napełniany w zrównoważony sposób.

Ponadto należy zwrócić szczególną uwagę na konstrukcję wydechu. W przypadku niektórych produktów o szerokich i cienkich ściankach, do odprowadzania spalin można użyć arkusza wydechowego. Należy pamiętać, że układ arkusza wydechowego jest w miarę możliwości prostopadły do końcowej linii zbieżności, co może najskuteczniej zwiększyć wydajność wydechu.

Na przykład w przypadku obudowy baterii telefonu komórkowego, ponieważ grubość telefonu komórkowego staje się coraz cieńsza, obudowa elektromagnetyczna ma również nadzieję, że grubość będzie jak najmniejsza. Tak więc tył obudowy baterii zwykle wykonuje element wydechowy, w wypełnieniu uwięzionego gazu może być skuteczny gaz z formy.

Cienkościenny materiał formy wtryskowej, szczelina wylotowa i konstrukcja bramy

Istnieje wiele czynników, które należy wziąć pod uwagę formowanie wtryskowe cienkościenne, takie jak materiał formy, wylot formy, brama itp.

Przede wszystkimMateriał formy jest bardzo ważny, ponieważ formowanie wtryskowe cienkościenne jest zwykle stosowane do wysokiego ciśnienia i szybkiego napełniania, więc wpływ materiału na powierzchnię formy będzie szczególnie gwałtowny, dlatego zwykle konieczne jest użycie stali o twardości powyżej HRC55 stopni, a materiał musi być poddany obróbce cieplnej, co może skutecznie zapobiegać zużyciu formy.

Polerowanie powierzchni formy jest również bardzo ważne, aby w jak największym stopniu wypolerować lokalizację, zmniejszyć opór przepływu i zapobiec tarciu plastikowego wypełnienia.

Po drugieWylot formy jest również bardzo ważny, jak wspomniano wcześniej, może być zaprojektowany w strukturze elementu wylotowego produktu, może być również stosowany w postaci zaworu podciśnieniowego w formie, formy wstępnie próżniowej, a następnie wypełnionej, co może zmniejszyć odporność na kompresję powietrza.

Koniec szczeliny wylotowej musi być zaprojektowany zgodnie z różnymi materiałami, nie tylko po to, aby nie uruchamiać latającej krawędzi, ale także może być skutecznym wydechem, ale jednocześnie należy zwrócić uwagę na wszystkie kanały wylotowe, które muszą prowadzić na zewnątrz formy.

W projekcie bramy należy rozważyć użycie dużej bramy lub wielu bram do podawania gumy, a nawet rozważyć użycie sterowania czasowego typu zaworu iglicowego do podawania gumy, aby materiał mógł być skutecznie napełniany, a jednocześnie należy zauważyć, że czas chłodzenia cienkościennych części jest bardzo szybki, a prowadnica i brama muszą zwiększyć grubość, aby zapobiec zamknięciu chłodzenia.

Cienkościenne formowanie wtryskowe za pomocą szybkobieżnej maszyny

Maszyna do formowania wtryskowego cienkościennego musi wybrać maszynę o dużej prędkości, można wybrać maszynę z mechanizmem zwiększającym prędkość.

Na przykład, tłok śrubowy jest klasycznym rozwiązaniem formowanie wtryskowe cienkościenne Maszyna, wykorzystująca magazyn śrubowy i gumę wtryskową tłoka, prędkość wtrysku jest szybka i może dobrze zaspokoić potrzeby formowania wtryskowego cienkościennego.

Ponadto, niektóre dopalacze azotu, dopalacze cylindrów i inne urządzenia są również dostępne jako opcje wtryskarek cienkościennych. Aby spełnić wymagania szybkiego napełniania, wtryskarka cienkościenna musi spełniać następujące warunki.

Ciśnienie wtrysku powinno być wysokie, 200 MPa lub więcej (ogólne ciśnienie wtryskarki wynosi poniżej 200 MPa); siła zacisku jest duża, siła zacisku zapewniana przez mechanizm zaciskowy na powierzchni projekcji każdego cala kwadratowego produktu wynosi 5-8 ton (konwencjonalna to 3-5 ton); szybkość reakcji jest szybka, rozumie się, że prędkość wtrysku wynosi do 2200 mm / s, czas reakcji wynosi 11 milisekund itp.

Ponadto, mechanizm zaciskowy formowanie wtryskowe cienkościenne Maszyna ma również wyższe wymagania dotyczące precyzji i płynności ruchu.

W branży opakowań zwykle stosuje się proces etykietowania w formie, przed wtryskiem, szybkie i dokładne umieszczenie etykiety we wnęce i usunięcie uformowanych produktów, co wymaga wysokowydajnego działania robota, wymagającego dokładnej, szybkiej reakcji i płynnego ruchu otwierania i zamykania formy.

Proces formowania wtryskowego cienkościennego powinien kontrolować ciśnienie i prędkość.

Czas napełniania formowanie wtryskowe cienkościenne jest bardzo krótki, wiele czasów napełniania jest krótszych niż 0,5 s, niemożliwe jest śledzenie krzywej prędkości lub obcinanie ciśnienia w tak krótkim czasie, dlatego konieczne jest użycie mikroprocesora o wysokiej rozdzielczości do sterowania wtryskarką.

W całym procesie formowania wtryskowego produktów cienkościennych ciśnienie i prędkość powinny być kontrolowane niezależnie od siebie w tym samym czasie.

Metoda polegająca na wypełnieniu etapu regulacją prędkości, a następnie przełączeniu na regulację ciśnienia na etapie utrzymywania ciśnienia w konwencjonalnych wtryskarkach nie ma już zastosowania.

Cienkościenne formowanie wtryskowe zazwyczaj wykorzystuje wysokie ciśnienie do szybkiego napełniania, ale powinniśmy zwrócić uwagę na to, że proces wtrysku może zostać spalony, uwięziony gaz i inne problemy, a także należy kontrolować temperaturę formowania i prędkość ścinania ślimaka oraz inne parametry zgodnie z wrażliwymi na ciepło i ścinanie właściwościami tworzywa sztucznego. Należy również połączyć z wylotem formy, aby zmniejszyć opór napełniania.

Wnioski

Formowanie cienkościenne jest ważną gałęzią nowoczesnego formowanie wtryskowektóre mogą zaspokoić potrzeby wielu produktów pod względem struktury, lekkości, czasu cyklu formowania i kosztów.

Formowanie cienkościenne jest szeroko stosowane w dziedzinie formowania wtryskowego, powinniśmy zacząć od źródła projektu i połączyć wszystkie czynniki maszyny, formy i procesu, aby zoptymalizować udany proces formowania cienkościennego i zoptymalizować jakość produktów.