Formy wtryskowe są powszechnym przemysłowym narzędziem produkcyjnym, które jest szeroko stosowane w procesie produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych. Polega on na podgrzewaniu tworzywa sztucznego do momentu jego stopienia, wtryskiwaniu go do formy, a następnie chłodzeniu i zestalaniu do pożądanego kształtu. Formy wtryskowe są znane ze swojej wydajności, precyzji i dobrej powtarzalności, dzięki czemu znajdują szerokie zastosowanie w branżach takich jak motoryzacja, elektronika, AGD i urządzenia medyczne. W tym artykule przedstawimy podstawy form wtryskowych, w tym ich rodzaje, konstrukcje, zasady projektowania, dobór materiałów i nie tylko.

Ⅰ. Co to jest forma wtryskowa?

Forma wtryskowa to narzędzie używane do wytwarzania produktów z tworzyw sztucznych. Nadaje im kształt i rozmiar. Formowanie wtryskowe to sposób na wytwarzanie wielu części o tym samym kształcie. Polega na stopieniu plastiku i umieszczeniu go w formie. Plastik stygnie i staje się ciałem stałym. Wiele rzeczy, których używamy na co dzień, takich jak komputery, telefony i części samochodowe, jest wytwarzanych za pomocą form wtryskowych. Głównymi rzeczami potrzebnymi do tworzenia części za pomocą formowania wtryskowego są formowanie wtryskowe maszyna i forma.

Ⅱ. Składniki formy wtryskowej

1. System wlewów do form wtryskowych

System wlewowy formy wtryskowej to przejście, przez które tworzywo sztuczne przepływa z dyszy wtryskarki do produktu. Obejmuje on główny kanał, kanały pomocnicze, zimne studzienki i bramy, a także może obejmować systemy gorących kanałów, które wtryskują bezpośrednio na powierzchnię produktu.

2. Rama formy wtryskowej

Rama formy, zwana również podstawą formy, to główny zespół formy, w którym montowane są wszystkie komponenty. Precyzyjnie mocuje formę do wtryskarki, kończąc proces wtrysku.

3. Sekcja formowania wnęki formy

Wnęka formy to zamknięta przestrzeń utworzona przez połączenie rdzenia i wnęki formy, suwaków, kołków kątowych, wkładek i innych elementów, zgodnie ze strukturą produktu z tworzywa sztucznego. Tworzywo sztuczne wchodzi do tej szczelnej wnęki pod ciśnieniem z wtryskarki, zestalając się, tworząc rzeczywisty produkt o takim samym kształcie strukturalnym, jak zaprojektowany. Ta zamknięta przestrzeń to gniazdo formy.

4. System chłodzenia formy

Gorące tworzywo sztuczne wypełnia formę w wysokiej temperaturze i musi szybko ostygnąć, aby utwardzić plastikową część. Aby spełnić wymagania temperaturowe procesu wtrysku, system kontroli temperatury dostosowuje temperaturę formy. W przypadku termoplastycznych form wtryskowych, systemy chłodzenia są przeznaczone do chłodzenia formy. Typowe metody chłodzenia obejmują otwieranie kanałów wody chłodzącej wewnątrz formy w celu usunięcia ciepła poprzez cyrkulację wody; ogrzewanie formy można również osiągnąć za pomocą gorącej wody lub pary, oprócz kanałów wody chłodzącej, elektryczne elementy grzejne mogą być instalowane wewnątrz i wokół formy. Oprócz chłodzenia, system chłodzenia może być również wykorzystywany do kontrolowania deformacji produktu.

5. System pozycjonowania formy

System pozycjonowania formy wtryskowej ma zwykle trzy poziomy pozycjonowania. Pierwszy poziom to pozycjonowanie kolumny prowadzącej, które jest używane głównie do zgrubnego pozycjonowania przedniej i tylnej formy na dużych odległościach; drugi poziom to pozycjonowanie bloku pod kątem prostym, znane również jako pozycjonowanie z blokadą boczną, które służy do pozycjonowania przednich i tylnych podstaw formy; trzeci poziom to precyzyjne pozycjonowanie przednich i tylnych rdzeni formy, a każdy poziom jest bardziej precyzyjny niż poprzedni.

6. System wtrysku do form wtryskowych

Po otwarciu formy ważne jest, aby upewnić się, że część pozostaje na tylnej stronie tylnej formy i jest tam mocno trzymana. System wypychania wykorzystuje siłę wypychania przenoszoną przez pręt wypychacza wtryskarki i mechanizmy zainstalowane na płycie wypychającej formy, aby wypchnąć część z tylnej strony rdzenia tylnej formy, dzięki czemu część może zostać zdjęta z powierzchni formy. Mechanizm wypychający obejmuje sworznie wypychacza, tuleje, płyty wypychacza, sworznie kątowe itp.

7. System odpowietrzania formy wtryskowej

System odpowietrzania formy jest bardzo ważny przy jej projektowaniu. Gdy stopiony plastik wypełnia wnękę formy w bardzo szybkim tempie, powietrze wewnątrz wnęki musi zostać szybko usunięte, aby zrobić miejsce dla płynnego przepływu stopionego plastiku. Prędkości wtrysku mogą być tak duże jak pociski, więc szybki i skuteczny system odpowietrzania jest bardzo ważny. Wentylacja gazowa opiera się głównie na: prześwicie sworzni wypychaczy, prześwicie wkładek, prześwicie wkładek wentylacyjnych i wentylacji powierzchni rozdzielającej.

Ⅲ. Klasyfikacja form wtryskowych

1. W oparciu o proces formowania: formy gorącokanałowe i formy zimnokanałowe.

2. W oparciu o materiał do formowania: formy metalowe i niemetalowe.

3. Na podstawie wielkości produkcji: formy prototypowe (proste formy) i formy produkcyjne.

4. Na podstawie materiałów formy: formy miękkie i formy twarde.

5. Na podstawie kształtu produktu:

• Formy płaskie: używane do wytwarzania produktów o płaskich kształtach, takich jak pokrywy, panele itp.
• Formy do długich taśm: używane do wytwarzania produktów w kształcie długich taśm, takich jak rury, korytka kablowe itp.
• Formy pudełkowe: używane do wytwarzania produktów o określonej objętości, takich jak pudełka, pojemniki itp.

6. W oparciu o strukturę formy:

• Formy jednogniazdowe: tylko jedno gniazdo, odpowiednie do produkcji jednego produktu.
• Formy z wieloma wnękami: wiele identycznych wnęk, mogą wytwarzać wiele produktów w tym samym czasie.
• Formy wieloskładnikowe: mogą wtryskiwać wiele materiałów jednocześnie, wytwarzając produkty kompozytowe.

Ⅳ. Projektowanie form wtryskowych

1. Podstawa projektu, dokładność wymiarowa i poprawność powiązanych wymiarów

Określ, do której kategorii należą Twoje produkty z tworzyw sztucznych w oparciu o ich specyficzne wymagania i funkcje. Na przykład zabawki to produkty z tworzyw sztucznych, które wymagają wysokiej jakości estetycznej, ale nie muszą być dokładne wymiarowo. Z drugiej strony, funkcjonalne produkty z tworzyw sztucznych muszą być dokładne wymiarowo. Aparaty fotograficzne to produkty z tworzyw sztucznych, które muszą być zarówno estetyczne, jak i dokładne wymiarowo. Czy kąt zanurzenia przy rozformowywaniu jest rozsądny? Kąt zanurzenia przy rozformowywaniu ma bezpośredni wpływ na rozformowywanie i jakość produktów z tworzyw sztucznych. Innymi słowy, określa on, czy proces wtrysku może przebiegać płynnie.

Oto kilka rzeczy, które należy wziąć pod uwagę przy określaniu, czy kąt zanurzenia jest rozsądny: Czy kąt pochylenia jest wystarczający? Kąt pochylenia powinien być kompatybilny z powierzchnią podziału produktu z tworzywa sztucznego podczas formowania. Czy wpłynie to na wygląd i dokładność wymiarową produktu? Czy wpłynie na wytrzymałość niektórych części produktu z tworzywa sztucznego?

2. Wstępny projekt, analiza i trawienie rysunków i próbek produktów z tworzyw sztucznych

① Charakterystyka geometryczna produktu.

② Wymiary i tolerancje produktu.

③ Wymagania techniczne dotyczące produktu.

④ Rodzaje i gatunki cząstek tworzyw sztucznych.

⑤ Wymagania dotyczące wyglądu produktu.

⑥ Standardy kontroli produktów.

3. Określenie liczby wnęk i ich rozmieszczenia

① Czy maksymalna objętość wtrysku wtryskarki jest spełniona?

② Czy siła zacisku wtryskarki jest odpowiednia?

③ Czy wymiary zewnętrzne formy są zgodne z wymaganiami maszyny?

Dokładność produktu, kolor.

④ Czy w produkcie znajdują się rdzenie boczne i jak są one obsługiwane?

⑤ Partia produkcyjna produktów.

⑥ Korzyści ekonomiczne (wartość produkcji na formę).

⑦ Ocena cyklu formowania.

4. Określenie powierzchni podziału

① Minimalizacja wpływu na wygląd.

② Zapewnienie dokładności produktu i ułatwienie późniejszej obróbki formy.

③ Ułatwienie projektowania systemu wrót, systemu wentylacji i systemu chłodzenia.

④ Ułatwienie otwierania formy (dzielenie, wyjmowanie z formy) w celu zapewnienia, że produkt pozostaje na ruchomej stronie formy podczas otwierania.

5. Projektowanie systemu bramkowania

Projektowanie systemu bramek obejmuje wybór głównej prowadnicy, decydowanie o kształcie i rozmiarze prowadnic pomocniczych, wybieranie lokalizacji bramek, określanie typu bramek i wybieranie obszaru przekroju poprzecznego bramek. W przypadku korzystania z bramki punktowej należy również rozważyć, jak usunąć bramkę, aby prowadnice pomocnicze oderwały się. Podczas projektowania systemu bramek pierwszym krokiem jest wybór lokalizacji bramki. Lokalizacja bramki ma bezpośredni wpływ na jakość produktu i płynny przebieg procesu wtrysku. Lokalizacja bramki powinna być zgodna z poniższymi zasadami:

① Wrota powinny znajdować się na powierzchni podziału, aby ułatwić czyszczenie formy podczas obróbki i użytkowania.

② Odległość między pozycją bramki a różnymi częściami wnęki powinna być jak najbardziej spójna, a ścieżka przepływu powinna być jak najkrótsza.

③ Pozycja bramki powinna zapewniać, że gdy tworzywo sztuczne wchodzi do wnęki, płynnie przepływa do szerokich i grubościennych części wnęki, aby ułatwić płynny przepływ.

④ Pozycja bramki powinna być ustawiona na najgrubszej części plastikowego elementu.

⑤ Nie pozwól, aby tworzywo sztuczne uderzało bezpośrednio w ścianki, rdzenie lub wkładki podczas przepływu. Tworzywo powinno przepływać do wszystkich części wnęki tak szybko, jak to możliwe i nie należy dopuścić do wygięcia rdzeni lub wkładek.

⑥ Linie spoin powinny być jak najmniejsze lub umieszczone w miejscach, które nie mają znaczenia.

⑦ Wykonaj bramę i sposób, w jaki tworzywo sztuczne wpływa do wnęki, tak aby tworzywo sztuczne przepływało w ten sam sposób w całej wnęce i aby powietrze mogło wydostać się z wnęki.

6. Projektowanie systemu wentylacji

System odpowietrzania jest bardzo ważny dla zapewnienia jakości formowanych produktów:

① Stosować rowki odpowietrzające, zwykle na końcu wypełnianej wnęki. Głębokość rowka odpowietrzającego różni się w zależności od tworzywa sztucznego, zwykle określona przez maksymalną dopuszczalną szczelinę dla tworzywa sztucznego bez wypływu, takiego jak POM poniżej 0,02.

② Do odpowietrzania należy użyć luzu między popychaczem wkładu rdzenia lub iglicą wkładu odpowietrzającego.

③ Aby zapobiec deformacji próżniowej produktu podczas wyrzucania, należy ustawić otwory wentylacyjne.

④ Aby zapobiec adsorpcji próżniowej produktu we wnęce, należy zaprojektować poduszki powietrzne.

7. Projektowanie systemu chłodzenia

Projektowanie układu chłodzenia to złożone zadanie. Obejmuje ono rozważenie, jak dobrze system chłodzenia chłodzi i jak równomiernie chłodzi. Obejmuje również rozważenie, w jaki sposób system chłodzenia wpływa na ogólną strukturę formy:

① Układ chłodzenia i jego kształty.

② Gdzie znajduje się układ chłodzenia i jak jest duży.

③ Jak chłodzić ważne części, takie jak ruchome formy lub wkładki; jak chłodzić suwaki i pochylone blaty.

④ Jak zaprojektować części chłodzące i jak wybrać standardowe części chłodzące.

⑤ Ogólna szczelność układu chłodzenia.

Ⅴ. Proces produkcji form

1. Przygotowanie do produkcji form

Przed rozpoczęciem przetwarzanie form wtryskowychnależy wykonać pewne prace przygotowawcze. Po pierwsze, należy przeanalizować formę na podstawie wymagań produktu i rysunków projektowych, aby określić strukturę, rozmiar, materiał itp. Następnie, zgodnie z wynikami analizy, należy wybrać odpowiedni sprzęt i narzędzia do obróbki oraz przygotować wymagane materiały i sprzęt pomocniczy.

2. Produkcja form

① Wykonywanie półfabrykatów form: Używanie odpowiednich materiałów i metod do wykonywania półfabrykatów form na podstawie rysunków projektowych form.

② Wykonywanie wnęk formy: Po obróbce zgrubnej półfabrykatów, należy je poddać obróbce wykańczającej w celu wykonania wgłębień formy. Dokładność i wykończenie wnęk ma bezpośredni wpływ na jakość produktów formowanych wtryskowo.

③ Wykonywanie innych części formy: Wykonywanie innych części form, takich jak układy wlewowe, układy chłodzenia i układy wyrzutowe na podstawie rysunków projektowych.

3. Montaż formy

Połóż części formy razem, aby utworzyć formę. Po złożeniu części upewnij się, że dobrze do siebie pasują i znajdują się we właściwym miejscu. Dzięki temu forma będzie mocna i będzie dobrze działać.

4. Próba i regulacja formy

Po zakończeniu montażu formy należy przeprowadzić produkcję próbną. Celem produkcji próbnej jest sprawdzenie, czy projekt formy spełnia wymagania produkcyjne oraz dostosowanie i optymalizacja formy w przypadku wykrycia jakichkolwiek problemów. Proces produkcji próbnej jest kluczowym krokiem do zapewnienia jakości i wydajności formy.

5. Produkcja próbna i inspekcja

Podczas procesu produkcji próbnej należy sprawdzić wytworzone produkty formowane wtryskowo, w tym wymiary, wygląd i wydajność. Zgodnie z wynikami kontroli należy dostosować i zoptymalizować formę, aż do spełnienia wymagań produkcyjnych.

6. Dostawa i użytkowanie

Po zakwalifikowaniu formy poprzez produkcję próbną i inspekcję, może ona zostać dostarczona klientowi do użytku. Podczas użytkowania forma wtryskowa Projektant musi zapewnić niezbędne wsparcie techniczne i usługi konserwacyjne, aby zapewnić normalne działanie i wydajność produkcji formy.

Ⅵ. Wnioski

Tworzenie form wtryskowych jest świadectwem ludzkiej pomysłowości i inżynierii precyzyjnej. Od początkowego etapu projektowania do produkcji doskonałych form, każdy etap procesu wymaga profesjonalnej wiedzy i dbałości o szczegóły. Jak omówiliśmy w tym przewodniku, produkcja form wtryskowych to nie tylko proces produkcyjny; to kamień węgielny nowoczesnego przemysłu.

Kiedy stajesz się naprawdę dobry w produkcji form wtryskowych, otwierasz zupełnie nowy świat możliwości. Możesz szybciej wprowadzać swoje innowacyjne produkty na rynek, zwiększać wydajność procesów produkcyjnych i utrzymywać najwyższe standardy jakości i niezawodności. Produkcja form wtryskowych jest wszędzie, od przemysłu motoryzacyjnego po przemysł medyczny. Kształtuje produkty, których używamy i świat, w którym żyjemy.

Przyszłość produkcji form wtryskowych szybko się zmienia. Nowe technologie, takie jak druk 3D i automatyzacja, zmieniają sposób projektowania, wytwarzania i użytkowania form. Opracowywane są również nowe materiały, które mają lepsze właściwości i mogą więcej.

Przyjmując te postępy, ważne jest, aby pamiętać o podstawowych zasadach, które sprawiają, że produkcja form wtryskowych jest świetna: precyzja, jakość i innowacyjność. Trzymając się tych zasad, firmy i osoby prywatne mogą pewnie poruszać się po ciągle zmieniającym się krajobrazie produkcji.

Niezależnie od tego, czy jesteś doświadczonym weteranem branży, czy nowicjuszem w produkcji, poświęć trochę czasu na poznanie fascynującego świata produkcja form wtryskowych. Wyciągaj wnioski z przeszłości, korzystaj z teraźniejszości i patrz w przyszłość - gdzie produkcja form wtryskowych będzie nadal napędzać innowacje, wydajność i postęp.