Что такое проектирование литниковой системы литьевой пресс-формы?

Конструкция бегунков и затворов имеет решающее значение для литья под давлением, влияя на то, как расплавленный пластик поступает в полости пресс-формы, влияя на качество продукции и эффективность производства.

Понимание принципов проектирования каналов и литников необходимо для оптимизации процесса литья под давлением. Узнайте, как адаптированная конструкция повышает эффективность производства и качество продукции.

Какие компоненты входят в систему Sprue?

Системы шприцев играют важнейшую роль в процессе литья под давлением, способствуя эффективному перемещению расплавленного пластика в полости пресс-формы.

Любая литниковая система¹, также называемая системой каналов или заливочной системой, представляет собой необходимый путь расплавленного пластика от сопла термопластавтомата до полости пресс-формы. Она состоит из главного литникового канала, распределительного канала и литника.

Главный бегун

Также известная как главная линия, линия впрыска или вертикальная линия, эта линия начинается от части сопла выталкивателя, которая соприкасается с втулкой главной линии пресс-формы, и заканчивается у коллектора. Эта часть является первой частью, через которую проходит расплавленный пластик после входа в пресс-форму.

Отдельный бегунок

Также известны как раздельные или вторичные бегуны. В зависимости от конструкции пресс-формы он может быть дополнительно разделен на первый и второй. Коллектор - это переходная зона между основной бегунковой дорожкой и литником, которая обеспечивает плавный переход потока расплавленного пластика; в многогнездных пресс-формах он также выполняет функцию равномерного распределения пластика по различным полостям.

Ворота

Также известный как литник, он представляет собой узкое отверстие между бегунком и полостью формы, а также является самой короткой и тонкой частью. Его функция заключается в ускорении пластика за счет уплотнения поверхности потока. Высокая скорость сдвига может сделать пластик хорошо текучим (благодаря свойству пластика истончаться при сдвиге); эффект нагрева вязкости также приводит к повышению температуры материала и снижению вязкости.

После формовки затвор первым отверждается и уплотняется, что предотвращает обратное стекание пластика и слишком быстрое падение давления в полости формы, приводящее к усадке формованного изделия. После формовки его легко отрезать, чтобы отделить систему бегунков и формованную деталь.

Скважины холодной подачи

Также называется колодцем для холодного материала. Он используется для хранения и пополнения фронта холодной пластиковой волны в начале заливки, предотвращая попадание холодного материала непосредственно в полость формы, что влияет на качество заливки или блокирует литник. Колодцы для холодных проб обычно располагаются в конце основной дорожки, но если дорожка длинная, колодцы для холодных проб также должны располагаться в конце.

Каковы основные принципы разработки системы носиков?

Конструкция системы литников - это фундаментальный аспект литья под давлением, влияющий на эффективность и качество производственных процессов.

Проектирование литниковой системы оптимизирует пути течения и обеспечивает равномерное распределение материала, сокращая отходы и длительность цикла. Для повышения эффективности пресс-формы и целостности изделия важно правильно выбрать размер и угол главного литника с учётом материала.

Принципы проектирования ворот

Выбирайте расположение литника² на малозаметной поверхности или некритичном элементе детали, чтобы свести к минимуму следы и дефекты. Форма литника должна быть как можно проще: это облегчает течение пластика при литье под давлением и предотвращает пузыри и недолив. Размер литника выбирают в соответствии с требованиями детали.

Если литник слишком велик, время заливки будет чрезмерным; если слишком мал — давление окажется слишком высоким. Соединение литника с изделием должно быть максимально плавным, чтобы уменьшить следы и потери при удалении. Число литников следует минимизировать: несколько литников нарушают баланс литья под давлением³ и приводят к нестабильным размерам изделий.

Установите ворота в самой толстой части отливаемой детали. Таким образом, расплав сначала заполнит толстую часть, что обеспечит лучшее заполнение и удержание давления. При проектировании затвора продумайте вентиляцию внутри формы, чтобы избежать образования пузырьков воздуха или ветра. Не располагайте литник в слабом месте или в месте встраивания в форму. Это сконцентрирует напряжения и приведет к дефектам формованной детали.

Принципы дизайна бегунов

Форма бегунка должна быть простой, с небольшим количеством поворотов или острых углов, чтобы свести к минимуму сопротивление потоку и дефекты, вызванные неравномерным течением пластика. Длина бегунка должна быть как можно короче, чтобы сократить цикл впрыска и время конденсации пластика.

Площадь поперечного сечения бегунка следует постепенно уменьшать, чтобы обеспечить равномерное течение пластика в бегунке и избежать образования воздушных пузырьков. Стыки между бегунками и полостями пресс-формы должны быть как можно более гладкими, чтобы избежать ударов и выдавливания при протекании пластика и уменьшить количество следов и дефектов на изделии.

• **Расположение полостей:** используйте сбалансированную схему. Полости должны располагаться симметрично относительно литника, чтобы избежать неравномерной нагрузки на пресс-форму и вытекания расплава. Компоновка полостей⁴ должна быть максимально компактной, чтобы уменьшить габариты пресс-формы и обеспечить плавное заполнение и отвод воздуха. Канал должен иметь достаточную площадь сечения и минимальную длину, чтобы снизить потери тепла и давления; при его обработке необходимо выдерживать требуемую шероховатость. Многоточечная подача снижает перепад и требуемое давление впрыска, но может создавать линии спая.

• Баланс каналов⁵: при заполнении нескольких полостей одной пресс-формы необходимо сбалансировать каналы, чтобы расплав по возможности одновременно достигал каждой полости. Это обеспечивает стабильное качество всех изделий. Баланса добиваются естественно сбалансированной компоновкой распределительных каналов, а если это невозможно — искусственной балансировкой.

• Отходы: при проектировании каналов для пластика необходимо учитывать потери потока и давления. Уменьшение объёма или площади сечения канала экономит материал и снижает объём отходов и затраты на переработку. Сечение канала должно изменяться постепенно, а не скачкообразно, в соответствии с характеристиками течения материала. Повышение производительности и сокращение цикла формования улучшают экономическую эффективность переработки пластмасс.

• **Отвод воздуха⁶:** если направить пластик так, чтобы при заполнении полости воздух мог свободно выходить, не возникнет обугливание из-за запирания воздуха. Следует предотвращать недолив, облой, следы течения и остаточные напряжения, ухудшающие качество изделий, а также коробление, влияющее на внешний вид пластиковых деталей.

Учет расположения полостей пресс-формы

Старайтесь максимально сбалансировать компоновку и располагать полости пресс-формы⁷ симметрично относительно литников, чтобы избежать вытекания расплава из-за неравномерных напряжений и нагрузки. Размещайте полости как можно компактнее, уменьшая габариты пресс-формы.

Рассмотрение руководства по потоку

Аккуратно направляйте расплавленный пластик, чтобы он заполнил полости формы, не вызывая завихрений и сглаживая выхлоп; старайтесь, чтобы расплавленный пластик не давил на сердечник меньшего диаметра и металлические вставки слишком сильно, чтобы предотвратить смещение или деформацию сердечника.

Учет теплопотерь и перепада давления

Чем меньше потери тепла и перепад давления, тем лучше. Поток должен быть коротким. Площадь поперечного сечения бегунка должна быть достаточно большой.

Избегайте резких изгибов и резких изменений направления потока (меняйте направление под кривым углом); шероховатость поверхности бегунка должна быть низкой; многозатворная заливка может снизить перепад давления и требуемое давление впрыска, но возникнет проблема с линией сварки.

Учет баланса потоков

При заполнении нескольких полостей одной пресс-формы необходимо сбалансировать канал⁸. Пластик должен по возможности одновременно заполнять каждую полость, обеспечивая одинаковое качество изделий. Используйте естественно сбалансированную компоновку распределительных каналов, а когда это невозможно — искусственную балансировку канала.

Рассмотрение отработанного материала

Чтобы обеспечить плавное заполнение без потерь потока и давления, максимально уменьшите размер канала — его длину или площадь сечения. Это сократит объём отходов литниковой системы⁹ и затраты на их переработку.

Материалы для холодной обработки

Предусмотрите в литниковой системе подходящие ловушки холодного материала¹⁰ и переливные карманы. Они собирают холодный фронт расплава в начале заполнения и не позволяют ему попасть непосредственно в полость и ухудшить качество заполнения.

Учет вентиляции

Пластик должен плавно направляться для заполнения полости формы, а воздух внутри полости должен беспрепятственно выходить, чтобы избежать проблемы перегорания капсулы.

Учет качества формованных изделий

Не используйте короткие выстрелы, вспышки, следы от раковин, линии сварных швов, следы от потоков, струи, остаточные напряжения, коробление, смещение пресс-формы и т. д. При длинном пути потока или многоточечном впрыске необходимо предотвратить коробление и деформацию изделия, вызванные дисбалансом потока, недостаточным удержанием давления или неравномерной усадкой. Изделие имеет хороший внешний вид, ворота легко удаляются и обрезаются, а след от ворот не влияет на внешний вид и применение формованной детали.

Учет эффективности производства

Сведите к минимуму необходимость в постобработке, чтобы сократить цикл формовки и повысить производительность.

Учет точки выброса

Убедитесь в том, что выбрано правильное положение выталкивателя, чтобы избежать деформации формованных деталей.

Рассмотрение используемых пластмасс

Не используйте слишком длинные или слишком маленькие бегунки для пластиков с высокой вязкостью или коротким L/t.

Как спроектировать ворота литьевой формы?

Проектирование рационального затвора литьевой формы повышает качество продукции и эффективность производства, что имеет решающее значение для успешных производственных процессов в различных отраслях.

Выбор места расположения ворот

Установите ворот в самой толстой части детали. Затвор от самой толстой части обеспечивает лучшее заполнение и удержание давления. Если давление не будет хорошо удерживаться, тонкие участки застынут раньше, чем толстые. Не ставьте ворота при резком изменении толщины, так как вы получите гистерезис или короткие выстрелы.

Если возможно, наливайте из центра продукта. Размещение затвора в центре продукта обеспечивает равную длину потока, что влияет на необходимое давление выстрела, а подача из центра делает давление выдержки равномерным во всех направлениях и позволяет избежать неравномерной усадки.

Когда пластик поступает в бегунок, он сначала охлаждается и застывает у поверхности формы. Когда пластик снова течет вперед, через него проходит только слой затвердевшего пластика. А поскольку пластик является плохим проводником тепла, твердый пластик образует адиабатический слой и поддерживает его течение.

Поэтому в идеале затвор должен располагаться в слое поперечного бегунка, чтобы получить наилучший эффект пластического потока. Обычно так поступают с круглыми и шестиугольными поперечными бегунами. Но трапециевидные бегуны не могут этого сделать, поскольку затвор не может находиться в центре бегуна.

По возможности выбирайте расположение литника¹¹ на плоскости разъёма, чтобы его было легко очищать при изготовлении и эксплуатации пресс-формы. Расстояние от литника до каждого участка полости должно быть максимально одинаковым и коротким; расположение литника должно обеспечивать поступление пластика в полость,

Расположение затвора должно быть таким, чтобы пластик не вытекал в полость, когда стенка полости, сердцевина или вставка, чтобы пластик мог вытекать в части полости как можно быстрее.

И избегать деформации сердечника или вставки; расположение затвора должно стараться избегать продукты производят следы плавления, или сделать его плавления следы производятся в неважных частях продукта; расположение затвора должны быть расположены в наиболее легко удалить части устья системы, и в то же время, насколько это возможно, не влиять на внешний вид продукта; расположение затвора должны быть предотвращены от создания ворот на впрыск в процессе заполнения для производства серпантина потока.

Размер поперечного сечения ворот

Как правило, размер ворот должен быть маленьким, а не большим. Сначала установите меньший размер. Затем отрегулируйте размер в соответствии с условиями заполнения полостей в тестовой форме. Особенно в случае многогнездной формы, отрегулированный размер затвора может обеспечить равномерную подачу клея в полости одновременно. В то же время маленький затвор может увеличить скорость расплава. Повышение температуры расплава полезно для заполнения, а маленькие затворы также хороши для удаления.

Но для изделий большой толщины, если ворота слишком малы, они будут затвердевать преждевременно, что приведет к браку продукции из-за недостаточного пополнения. Поэтому конкретный размер затвора должен определяться в зависимости от конкретной формы затвора.

Форма ворот

• Прямой литник: это простейший тип литника, размеры которого определяются конструкцией вертикального главного канала. Его преимущества — лёгкое заполнение, малые потери давления и высокая скорость впрыска. Недостатки — значительные напряжения у литника, способные деформировать изделие, и большой след, который трудно удалить и который ухудшает внешний вид. Прямой литник главным образом применяют для крупных глубоких изделий цилиндрической формы.

• Боковой литник: также называется обычным. Он имеет простую форму, легко обрабатывается и ремонтируется и подходит для изделий различной формы. Однако его не следует применять для PC, прозрачных деталей, а также тонких и длинных цилиндрических изделий.

• Веерный литник: его также называют литником «рыбий хвост». Канал расширяется веером от распределительного канала к полости. Такая конструкция снижает внутренние напряжения при впрыске и применяется главным образом для плоских деталей и неглубоких оболочек или коробчатых изделий.

• Щелевой литник: главным образом подходит для крупных плоских изделий, уменьшая вероятность деформации, следов течения, пузырей и других дефектов. Его недостаток — сложность обрезки литника.

Как рассчитать конструкцию бегунка литьевой формы?

Расчет конструкции бегунков в литьевых формах включает в себя оптимизацию путей потока для обеспечения сбалансированного и эффективного заполнения, уменьшения дефектов и времени цикла в производстве.

Правильная конструкция каналов при литье под давлением обеспечивает равномерное течение пластика и сокращает отходы и дефекты. Основные этапы включают выбор размеров с учётом геометрии детали, оптимизацию компоновки для сбалансированного заполнения и учёт свойств материала, что повышает эффективность и качество.

Количество полостей

При настройке бегунка пресс-формы для литья пластмасс необходимо учитывать количество полостей. Количество полостей зависит от качества сырья, геометрических характеристик пластмассовых деталей, требований к точности размеров, размера партии, сложности обслуживания и ремонта, технологичности изготовления пресс-формы и т. д. Мы рассчитываем количество полостей с учетом различных факторов. Формула для расчета количества полостей выглядит следующим образом: Количество полостей = L x k x tc/tm.

L количество изделий в партии; tm необходимое время производства единицы продукции; tc цикл производства пресс-формы; K коэффициент устранения.

• **Объём впрыска:**Полость литьевой пресс-формы может заполняться или не заполняться при максимальном объёме впрыска литьевой машины. При проектировании полости пресс-формы необходимо учитывать диапазон максимального объёма впрыска машины. Максимальный объём впрыска машины должен превышать объём пластмассовой детали. Объём впрыска должен соответствовать требованиям детали. Общепринятая формула впрыска: NM1 + M2 =

M - максимальный объем впрыска инжекционной машины. M1 - масса или объем большой пластиковой детали. M2 - масса пластика необходимой вам системы заливки.

• **Пластификационная способность:**Количество полостей определяется пластификационной способностью литьевой машины. Формула расчета количества полостей по пластификационной способности литьевой машины: P/(X×W).

P пластифицирующая способность инжекционной машины; X количество инжекций в минуту; W вес пластиковой детали.

Расположение полостей

После того как вы узнаете, сколько полостей вам нужно, необходимо продумать их расположение. Необходимо продумать, где находится каждая полость по отношению к главному каналу. Вы должны убедиться, что расстояние от основной линии до каждой полости небольшое, чтобы не было большого перепада давления. Необходимо убедиться, что температура расплава, поступающего в каждую полость, одинакова, чтобы внутреннее напряжение в формованной детали было одинаковым.

Если есть возможность, сделайте расстояние между отверстиями как можно больше, чтобы было легко подсоединить верхнюю планку к каналу для воды.

Стержень и охлаждающий водовод. Полости при впрыске силы реакции должны действовать в центре шаблона, чтобы он мог соответствовать центру ствола, для обеспечения баланса напряжений. Расположение полостей в пресс-форме можно разделить на сбалансированное и несбалансированное в соответствии с балансом, при выборе полостей в пластиковых пресс-формах старайтесь принимать сбалансированное расположение.

Расчет размера бегунка

Длина и диаметр бегунка влияют на сопротивление потоку расплавленного материала. Чем больше сопротивление потоку, тем больше перепад давления, необходимый для заполнения полости. Увеличение диаметра бегунка уменьшит сопротивление потоку, но при этом увеличится количество сырья и замедлится скорость охлаждения. Поэтому при проектировании размера бегунка необходимо использовать анализ течения в пресс-форме для обоснованной настройки диаметра бегунка. Первоначальная расчетная формула для диаметра бегунка выглядит следующим образом:

D=W1/2×L1/4/3,7 D - диаметр бегунка (мм); W - вес формованной детали (г); L - длина бегунка (мм).

Выбор поперечного сечения бегунка

Существует несколько различных типов сечений бегунков, которые обычно используются при литье под давлением. К ним относятся модифицированное трапециевидное сечение бегунка, круглый бегунок, трапециевидное сечение бегунка, полукруглое сечение бегунка и прямоугольное сечение бегунка. При проектировании поперечного сечения бегунка важно минимизировать перепад давления в бегунке. Этого можно достичь, сделав поперечное сечение бегунка как можно больше.

Чтобы уменьшить теплопотери, необходимо уменьшить площадь поперечного сечения бегунка. КПД бегунка - это отношение площади поперечного сечения бегунка к периметру его сечения. Круглый бегунок имеет самый высокий КПД и самые низкие потери давления и тепла. Однако подвижные и неподвижные плиты пресс-формы круглого бегуна необходимо обрабатывать, а это дорого. Поэтому необходимо выровнять подвижную и неподвижную плиты пресс-формы и повысить точность обработки при закрытии пресс-формы.

Заключение

Эта статья посвящена принципам проектирования каналов и литников литьевых пресс-форм¹². В ней описаны элементы литниковой системы — главный и распределительный каналы, литник и ловушка холодного материала — а также факторы, влияющие на положение, форму и размер литника и конструкцию каналов.

При проектировании пресс-формы необходимо учитывать внешний вид изделия, заполнение, баланс каналов, объём отходов и падение давления. Все эти факторы влияют на качество формования и производительность. Правильная конструкция обеспечивает хорошее течение, меньше дефектов и более стабильный процесс. Подробный обзор см. в нашем Полном руководстве по литьевым пресс-формам.

1. Понимание устройства литниковой системы необходимо для оптимизации литья под давлением и обеспечения стабильного качества производства. ↩

2. Правильное расположение литника сокращает число дефектов и повышает качество изделия. Ознакомьтесь с передовыми методами для достижения оптимального результата. ↩

3. Изучите этот материал, чтобы понять основные методы и принципы эффективного проектирования литья под давлением, обеспечивающие качество и производительность. ↩

4. Узнайте о стратегиях эффективного размещения полостей, повышающих производительность пресс-формы и стабильность качества при литье под давлением. ↩

5. Баланс каналов крайне важен для стабильного качества формованных изделий. Перейдите по ссылке, чтобы подробнее узнать о его значении. ↩

6. Отвод воздуха необходим для предотвращения дефектов формованных изделий. Из этого материала вы узнаете, как он влияет на качество и эффективность. ↩

7. Понимание конструкции полости пресс-формы необходимо для оптимизации производительности и качества продукции. Изучите рекомендации специалистов в этом материале. ↩

8. Балансировка каналов течения необходима для стабильного качества продукции. В этом материале приведены полезные методы и рекомендации по достижению баланса. ↩

9. Этот материал поможет разобраться в эффективных способах сокращения отходов литниковой системы, повышающих экологичность и экономичность производства. ↩

10. Понимание устройства колодцев для холодного материала поможет улучшить конструкцию и повысить качество заполнения и эффективность литья под давлением. ↩

11. Правильный выбор расположения литника может существенно повысить качество и эффективность производства формованных изделий. ↩

12. Подробнее в материале «Пресс-формы для литья под давлением: полное руководство»: такие формы необходимы для производства широкого спектра изделий, включая автомобильные компоненты, бытовую электронику и предметы домашнего обихода. ↩

Получите конкурентную цену, рекомендации DFM и график производства от инженерной команды ZetarMold.

Запросить бесплатное предложение →