Injektio

Ruiskuvalu (ruiskuvalu Yhdysvalloissa) on valmistusprosessi osien valmistamiseksi injektoimalla materiaalia muottiin. Ruiskuvalu voidaan suorittaa joukolla materiaaleja, mukaan lukien metallit (joita prosessia kutsutaan leikkaamiseksi), lasit, elastomeerit, konfektiot ja yleisimmin kestomuovi- ja lämpökovettuvat polymeerit. Osan materiaali syötetään lämmitettyyn tynnyriin, sekoitetaan ja pakotetaan muottionteloon, missä se jäähtyy ja kovettuu ontelon kokoonpanoon. Tuotteen suunnittelun jälkeen, yleensä teollisen suunnittelijan tai valmistajan toimesta insinööriMuotit valmistaa muottivalmistaja (tai työkalujen valmistaja) metallista, yleensä joko teräksestä tai alumiinista, ja ne on työstetty tarkasti halutun osan ominaisuuksien muodostamiseksi. Ruiskupuristusta käytetään laajalti erilaisten osien valmistamiseen pienimmistä komponenteista autojen koko korin paneeleihin. 3D-tulostustekniikan edistystä käyttämällä fotopolymeerejä, jotka eivät sulaa joidenkin matalamman lämpötilan kestomuovien ruiskuvalun aikana, voidaan käyttää joihinkin yksinkertaisiin ruiskuvalumuotteihin.

Ruiskuvalettavat osat on suunniteltava erittäin huolellisesti muovausprosessin helpottamiseksi; kappaleeseen käytetty materiaali, osan haluttu muoto ja ominaisuudet, muotin materiaali ja muovauskoneen ominaisuudet on otettava kaikki huomioon. Ruiskupuristuksen monipuolisuutta helpottaa tämä suunnittelu- ja mahdollisuuksien laajuus.

Sovellukset

Ruiskuvalulla luodaan monia asioita, kuten lankakelat, pakkaus, pullonkorkit, autojen osat ja komponentit, Gameboys, taskukammot, jotkut soittimet (ja niiden osat), yksiosaiset tuolit ja pienet pöydät, säilytysastiat, mekaaniset osat (mukaan lukien vaihteet) ja useimmat muut tänään saatavilla olevat muovituotteet. Ruiskuvalu on yleisin nykyaikainen menetelmä muoviosien valmistamiseksi; se on ihanteellinen tuottamaan suuria määriä samaa esinettä.

Prosessin ominaisuudet

Ruiskupuristuksessa käytetään painaa tai ruuvityyppistä mäntää pakottaaksesi sulan muovi materiaali muottionteloon; tämä jähmettyy muotoon, joka on mukautunut muotin muotoon. Sitä käytetään yleisimmin sekä termoplastisten että lämpökovettuvien polymeerien prosessoinnissa, jolloin ensimmäisten käytetty määrä on huomattavasti suurempi. Termoplastiset muovit ovat yleisiä ominaisuuksiensa vuoksi, jotka tekevät niistä erittäin sopivia ruiskupuristamiseen, kuten niiden kierrätyksen helppous, monipuolisuus, jonka ansiosta niitä voidaan käyttää monenlaisissa sovelluksissa, ja niiden kyky pehmentyä ja virrata kuumennettaessa. Lämpömuoveilla on myös elementti turvallisuudesta lämpökovettimien suhteen; jos lämpökovettuvaa polymeeriä ei poisteta ruiskuputkesta ajoissa, voi tapahtua kemiallista silloittumista, joka saa ruuvit ja takaiskuventtiilit tarttumaan ja mahdollisesti vahingoittamaan ruiskupuristuskonetta.

Ruiskupuristus käsittää raaka-aineen korkeapaineruiskutuksen muottiin, joka muodostaa polymeerin haluttuun muotoon. Muotit voivat olla yksittäisiä onteloita tai useita onteloita. Useissa ontelomuoteissa kukin ontelo voi olla identtinen ja muodostaa samat osat tai olla ainutlaatuinen ja muodostaa useita erilaisia ​​geometrioita yhden jakson aikana. Muotit valmistetaan yleensä työkaluteräksistä, mutta ruostumattomat teräkset ja alumiinimuotit soveltuvat tiettyihin sovelluksiin. Alumiinimuotit eivät yleensä sovi suurten määrien tuotantoon tai osiin, joilla on kapeat mittatoleranssit, koska niillä on huonommat mekaaniset ominaisuudet ja ne ovat alttiimpia kulumiselle, vaurioille ja muodonmuutoksille ruiskutus- ja kiristysjaksojen aikana; Alumiinimuotit ovat kuitenkin kustannustehokkaita pienimuotoisissa sovelluksissa, koska muottien valmistuskustannukset ja aika vähenevät huomattavasti. Monet teräsmuotit on suunniteltu käsittelemään yli miljoona osaa elinaikanaan, ja niiden valmistus voi maksaa satoja tuhansia dollareita.

Kun kestomuovit valetaan, tyypillisesti pelletoitua raaka-ainetta syötetään suppilon läpi lämmitettyyn tynnyriin edestakaisin ruuvilla. Tynnyriin saapuessaan lämpötila nousee ja Van der Waalsin voimat, jotka vastustavat yksittäisten ketjujen suhteellista virtausta, heikentyvät molekyylien välisen tilan lisääntyessä korkeammissa lämpöenergiatiloissa. Tämä prosessi vähentää sen viskositeettia, mikä antaa polymeerin virrata ruiskutusyksikön käyttövoimalla. Ruuvi toimittaa raaka-aineen eteenpäin, sekoittaa ja homogenisoi polymeerin lämpö- ja viskoosijakaumat sekä vähentää tarvittavaa kuumennusaikaa leikkaamalla materiaalin mekaanisesti ja lisäämällä merkittävän määrän kitkakuumennusta polymeeriin. Materiaali syöttää eteenpäin takaiskuventtiilin läpi ja kerääntyy ruuvin etuosaan tilavuuteen, joka tunnetaan nimellä a laukaus. Ammu on materiaalin määrä, jota käytetään muotin ontelon täyttämiseen, kutistumisen kompensointiin ja tyynyn tuottamiseen (noin 10% tynnyriin jäävästä kokonaisruiskutilavuudesta, joka estää ruuvia pohjasta) paineen siirtämiseksi ruuvista muotin onteloon. Kun materiaalia on kerääntynyt tarpeeksi, materiaali pakotetaan suurella paineella ja nopeudella osaa muodostavaan onteloon. Painehuippujen estämiseksi prosessi käyttää normaalisti siirtoasentoa, joka vastaa 95–98% täyttä onteloa, jossa ruuvi siirtyy vakionopeudesta vakiopaineensäätöön. Usein injektioajat ovat selvästi alle sekunnin. Kun ruuvi saavuttaa siirtoasennon, käytetään tiivistepainetta, joka viimeistelee muotin täyttämisen ja kompensoi lämpökutistumisen, joka on melko korkea lämpömuovien suhteen moniin muihin materiaaleihin nähden. Pakkauspaine kohdistetaan, kunnes portti (ontelon sisäänkäynti) jähmettyy. Pienen koonsa vuoksi portti on yleensä ensimmäinen paikka jähmettyä koko paksuutensa läpi. Kun portti on jähmettynyt, ei enää materiaali pääse onteloon; vastaavasti ruuvi edestakaisin ja hankkii materiaalia seuraavaa sykliä varten samalla kun muotin sisällä oleva materiaali jäähtyy niin, että se voidaan työntää ulos ja olla mittavakaa. Tätä jäähdytyksen kestoa lyhentää dramaattisesti käyttämällä jäähdytyslinjoja, jotka kierrättävät vettä tai öljyä ulkoisesta lämpötilasäätimestä. Kun vaadittu lämpötila on saavutettu, muotti avautuu ja joukko nastoja, holkkeja, irrotusaineita jne. Ajetaan eteenpäin tuotteen puristamiseksi. Sitten muotti sulkeutuu ja prosessi toistetaan.

Termoelementeissä tynnyriin injektoidaan tyypillisesti kaksi erilaista kemiallista komponenttia. Nämä komponentit alkavat heti peruuttamattomia kemiallisia reaktioita, jotka lopulta silloittavat materiaalin yhdeksi kytkettyyn molekyylien verkkoon. Kemiallisen reaktion tapahtuessa kaksi nestemäistä komponenttia muuttuvat pysyvästi viskoelastiseksi kiinteäksi aineeksi. Kiinteytyminen injektioputkessa ja ruuvissa voi olla ongelmallista ja sillä voi olla taloudellisia seurauksia; siksi lämpökovettuvan kovettumisen minimointi tynnyrissä on elintärkeää. Tämä tarkoittaa tyypillisesti sitä, että kemiallisten esiasteiden viipymäaika ja lämpötila minimoidaan injektioyksikössä. Viipymäaikaa voidaan lyhentää minimoimalla tynnyrin tilavuus ja maksimoimalla syklin ajat. Nämä tekijät ovat johtaneet lämpöeristetyn, kylmän ruiskutusyksikön käyttöön, joka ruiskuttaa reagoivat kemikaalit lämpöeristettyyn kuumaan muottiin, mikä lisää kemiallisten reaktioiden nopeutta ja johtaa lyhyempään aikaan, joka tarvitaan kiinteytetyn lämpökovettuvan komponentin saavuttamiseksi. Kun osa on jähmettynyt, venttiilit ovat lähellä ruiskutusjärjestelmän ja kemiallisten esiasteiden eristämiseksi, ja muotti avautuu valettujen osien poistamiseksi. Sitten muotti sulkeutuu ja prosessi toistuu.

Esimuotit tai koneistetut komponentit voidaan työntää onkaloon muotin ollessa auki, jolloin seuraavassa jaksossa injektoitu materiaali voi muodostua ja jähmettyä niiden ympärille. Tämä prosessi tunnetaan nimellä Aseta muovaus ja sallii yksittäisten osien sisältää useita materiaaleja. Tätä prosessia käytetään usein muoviosien luomiseen ulkonevilla metalliruuveilla, jolloin ne voidaan kiinnittää ja kiinnittää toistuvasti. Tätä tekniikkaa voidaan käyttää myös muottiin merkitsemiseen ja kalvojen kannet voidaan myös kiinnittää muovattuihin muovisäiliöihin.

Viimeisessä osassa on yleensä jakolinja, sprue, porttimerkit ja ejektoritapit. Mitään näistä ominaisuuksista ei yleensä suositella, mutta ne ovat väistämättömiä prosessin luonteen vuoksi. Porttimerkit esiintyvät portilla, joka yhdistää sulan jakelukanavat (juoksuputki ja juoksuputki) osaa muodostavaan onteloon. Erotuslinjan ja ejektorinastan jäljet ​​johtuvat pienistä vääristymistä, kulumisesta, kaasumaisista tuuletusaukoista, vierekkäisten osien välyksistä suhteellisessa liikkeessä ja / tai ruiskutettua polymeeriä koskettavien liitospintojen mittojen eroista. Mittasuhteet voidaan katsoa johtuvan epätasaisesta, paineen aiheuttamasta muodonmuutoksesta ruiskutuksen aikana, työstötoleransseista ja epätasaisesta lämpölaajenemisesta ja muotin komponenttien supistumisesta, jotka kokevat nopean syklin prosessin ruiskutus-, pakkaus-, jäähdytys- ja työntämisvaiheissa . Muotin komponentit suunnitellaan usein erilaisilla lämpölaajenemiskertoimilla varustetuilla materiaaleilla. Näitä tekijöitä ei voida samanaikaisesti ottaa huomioon ilman tähtitieteellisiä nousuja suunnittelun, valmistuksen, prosessoinnin ja laadunvalvonnan kustannuksissa. Taitava muotti- ja osasuunnittelija sijoittaa nämä esteettiset haitat piilotetuille alueille, jos se on mahdollista.

Historia

Amerikkalainen keksijä John Wesley Hyatt yhdessä veljensä Isaiahin kanssa patentoi ensimmäisen ruiskuvalukoneen vuonna 1872. Tämä kone oli suhteellisen yksinkertainen verrattuna nykyisin käytössä oleviin koneisiin: se toimi kuin iso injektioneula ja ruiskutti mäntää männän avulla muovin kuumenemisen läpi sylinteri muottiin. Teollisuus eteni hitaasti vuosien varrella, ja se valmisti tuotteita, kuten kauluspuikkoja, nappeja ja hiuskampauksia.

Saksalaiset kemistit Arthur Eichengrün ja Theodore Becker keksivät vuonna 1903 ensimmäiset selluloosa-asetaatin liukoiset muodot, jotka olivat paljon vähemmän syttyviä kuin selluloosanitraatti. Se annettiin lopulta saataville jauhemuodossa, josta se helposti ruiskupuristettiin. Arthur Eichengrün kehitti ensimmäisen ruiskuvalupuristimen vuonna 1919. Vuonna 1939 Arthur Eichengrün patentoi plastisoidun selluloosa-asetaatin ruiskuvaluun.

Teollisuus laajeni nopeasti 1940-luvulla, koska toinen maailmansota loi valtavan kysynnän edullisille, sarjatuotetuille tuotteille. Vuonna 1946 amerikkalainen keksijä James Watson Hendry rakensi ensimmäisen ruuvisuihkukoneen, joka sallii paljon tarkemman hallinnan ruiskutusnopeudella ja valmistettujen esineiden laadulla. Tämä kone mahdollisti myös materiaalin sekoittamisen ennen injektiota, jotta värillistä tai kierrätettyä muovia voitiin lisätä neitsytmateriaaliin ja sekoittaa huolellisesti ennen injektiota. Nykyään ruuvin ruiskutuskoneet muodostavat valtaosan kaikista ruiskutuskoneista. 1970-luvulla Hendry kehitti ensimmäisen kaasuavusteisen ruiskuvaluprosessin, joka sallii monimutkaisten onttojen esineiden valmistuksen, jotka jäähtyivät nopeasti. Tämä paransi huomattavasti suunnittelun joustavuutta sekä valmistettujen osien lujuutta ja viimeistelyä samalla vähentäen valmistusaikaa, kustannuksia, painoa ja jätettä.

Muoviset ruiskuvaluteollisuus on kehittynyt vuosien mittaan kammioiden ja nappien tuotannosta laajan tuotevalikoiman tuottamiseen monille teollisuudenaloille, mukaan lukien auto-, lääketiede-, ilmailu-, kulutustavarat, lelut, putkityöt, pakkaukset ja rakentaminen.

Esimerkkejä polymeereistä, jotka soveltuvat parhaiten prosessiin

Useimpia polymeerejä, joita joskus kutsutaan harteiksi, voidaan käyttää, mukaan lukien kaikki kestomuovit, jotkut lämpökovettuvat ja jotkut elastomeerit. Vuodesta 1995 lähtien ruiskuvalumateriaalien kokonaismäärä on kasvanut 750 vuodessa; trendin alkaessa saatavilla oli noin 18,000 XNUMX materiaalia. Saatavissa olevia materiaaleja ovat seokset tai aikaisemmin kehitettyjen materiaalien seokset, joten tuotesuunnittelijat voivat valita laajasta valikoimasta materiaalin, jolla on parhaat ominaisuusjoukot. Tärkeimmät materiaalin valintakriteerit ovat viimeisen osan vaadittava lujuus ja toiminta sekä kustannukset, mutta myös jokaisella materiaalilla on erilaiset muotoiluparametrit, jotka on otettava huomioon. Tavalliset polymeerit, kuten epoksi ja fenoli, ovat esimerkkejä lämpökovettuvista muoveista, kun taas nailon, polyeteeni ja polystyreeni ovat kestomuovia. Vasta viime aikoihin asti muovijouset eivät olleet mahdollisia, mutta polymeerin ominaisuuksien kehitys tekee niistä nyt melko käytännöllisiä. Sovelluksiin sisältyy soljet ulkovarusteiden nauhojen kiinnittämiseen ja irrottamiseen.

Laitteet

Ruiskuvalukoneet koostuvat materiaalisäiliöstä, ruiskutusmännästä tai ruuvityyppisestä männästä ja lämmitysyksiköstä. Ne tunnetaan myös nimellä puristimet, ne pitävät muotteja, joissa komponentit ovat muotoiltuja. Puristimet luokitellaan tonnimäärän mukaan, mikä ilmaisee kiinnitysvoiman määrän, jota kone voi kohdistaa. Tämä voima pitää muotin kiinni ruiskutusprosessin aikana. Tonnimäärä voi vaihdella alle 5 tonnista yli 9,000 tonniin, ja suurempia lukuja käytetään suhteellisen harvoissa valmistustoiminnoissa. Tarvittava kokonaispuristusvoima määräytyy muovattavan osan ennustetun alueen mukaan. Tämä ennustettu pinta-ala kerrotaan kiinnitysvoimalla 1.8 - 7.2 tonnia kutakin projisoitujen alueiden neliösenttimetriä kohden. Nyrkkisääntönä on 4 tai 5 tonnia / tuuma² voidaan käyttää useimpiin tuotteisiin. Jos muovimateriaali on erittäin jäykkä, se vaatii enemmän ruiskutuspainetta muotin täyttämiseksi ja siten enemmän puristintonnea pitämään muotin kiinni. Tarvittava voima voidaan määrittää myös käytetyn materiaalin ja osan koon perusteella; suuremmat osat vaativat suurempaa kiinnitysvoimaa.

muotti

muotti or kuolla ovat yleisiä termejä, joita käytetään kuvaamaan työkalua, jota käytetään muovien osien valmistukseen muovauksessa.

Koska muottien valmistus on ollut kallista, niitä käytettiin yleensä vain massatuotannossa, jossa tuotettiin tuhansia osia. Tyypilliset muotit on valmistettu karkaistusta teräksestä, esikarkaistusta teräksestä, alumiinista ja / tai beryllium-kupariseoksesta. Materiaalin valinta muotin rakentamiseksi on ensisijaisesti taloustieteellistä; yleensä teräsmuottien rakentaminen maksaa enemmän, mutta niiden pidempi käyttöikä kompensoi korkeammat alkukustannukset suuremmalla osalla osia, jotka on valmistettu ennen kulumista. Esikarkaistut teräsmuotit ovat vähemmän kulutusta kestäviä ja niitä käytetään pienempiin tilavuuksiin tai suurempiin osiin; niiden tyypillinen teräksen kovuus on 38–45 Rockwell-C-asteikolla. Karkaistut teräsmuotit lämpökäsitellään koneistuksen jälkeen; nämä ovat ylivoimaisesti kulutuskestävyyden ja käyttöiän suhteen. Tyypillinen kovuus vaihtelee välillä 50-60 Rockwell-C (HRC). Alumiinimuotit voivat maksaa huomattavasti vähemmän, ja kun ne suunnitellaan ja työstetään nykyaikaisilla atk-laitteilla, ne voivat olla taloudellisia kymmenien tai jopa satojen tuhansien osien muovaamiseen. Beryllium-kuparia käytetään muotin alueilla, jotka vaativat nopeaa lämmönpoistoa, tai alueilla, jotka näkevät eniten leikkauslämpöä. Muotit voidaan valmistaa joko CNC-työstöllä tai käyttämällä sähköpurkauskoneistusprosesseja.

Muotin suunnittelu

Muotti koostuu kahdesta pääkomponentista, injektiomuotista (A-levy) ja ulostyöntömuotista (B-levy). Näihin komponentteihin viitataan myös nimellä lahota ja muovaaja. Muovihartsi tulee muottiin läpi sprue or portti ruiskuvalumuotissa; jousiputken on tiivistettävä tiukasti muovauskoneen ruiskutussylinterin suuttinta vasten ja annettava sulan muovin virtata tynnyristä muottiin, joka tunnetaan myös nimellä onkalo. Suihkuholkki ohjaa sulan muovin ontelokuviin kanavien kautta, jotka on työstetty A- ja B-levyjen pintoihin. Nämä kanavat antavat muovin kulkea pitkin niitä, joten niihin viitataanjuoksijaa. Sula muovi virtaa juoksijan läpi ja menee yhteen tai useampaan erikoistuneeseen porttiin ja ontelogeometriaan muodostaen halutun osan.

Hartsimäärä, joka tarvitaan muotin juoksuputken, juoksuputken ja onteloiden täyttämiseen, käsittää ”laukauksen”. Muottiin jäänyt ilma voi poistua ilmanvaihtoaukkojen kautta, jotka on jauhettu muotin erotuslinjaan, tai ejektorinastojen ja liukumäiden ympärillä, jotka ovat hieman pienempiä kuin niitä pidättävät reiät. Jos vangittua ilmaa ei päästetä poistumaan, se puristuu sisään tulevan materiaalin paineella ja puristetaan ontelon kulmiin, missä se estää täyttymisen ja voi myös aiheuttaa muita vikoja. Ilma voi jopa puristua niin paljon, että se syttyy ja polttaa ympäröivän muovimateriaalin.

Valetun osan poistamiseksi muotista muotin ominaisuudet eivät saa ylittää toisiaan muotin avautumissuuntaan, paitsi jos muotin osat on suunniteltu liikkumaan tällaisten ulkoneiden välillä, kun muotti aukeaa (käyttämällä nostolaitteita, joita kutsutaan nostajiksi) ).

Sen osan sivut, joka näyttää yhdensuuntaisena vetosuunnan kanssa (syvennysasennon (aukon) tai insertin akseli on yhdensuuntainen muotin ylös- ja alaspäin suuntautuvan liikkeen kanssa, kun se aukeaa ja sulkeutuu) ovat tyypillisesti hieman kulmikkaita, nimeltään syväys, helpottamaan osan irtoamista muotista. Riittämätön syväys voi aiheuttaa muodonmuutoksia tai vaurioita. Muotin irrotukseen vaadittava syväys riippuu ensisijaisesti ontelon syvyydestä: mitä syvempi ontelo, sitä enemmän syväystä tarvitaan. Kutistuminen on myös otettava huomioon määritettäessä tarvittavaa syväystä. Jos iho on liian ohut, muovattu osa pyrkii kutistumaan ytimille, jotka muodostuvat jäähtyessään ja tarttuen niihin sydämiin, tai osa voi vääntyä, kiertyä, rakkuloita tai halkeilla, kun ontelo vedetään pois.

Muotti on yleensä suunniteltu siten, että valettu osa pysyy luotettavasti muotin ejektoripuolella (B), kun se avautuu, ja vetää juoksupyörän ja valukappaleen (A) puolelta osien mukana. Osa putoaa sitten vapaasti, kun se työnnetään (B) puolelta. Tunneliportit, jotka tunnetaan myös nimellä sukellusvene- tai muottiportit, sijaitsevat jakolinjan tai muotin pinnan alapuolella. Aukko on koneistettu muotin pintaan jakolinjalla. Muovattu osa leikataan (muotin avulla) juoksijajärjestelmästä muotista poistettaessa. Ejektorinastat, jotka tunnetaan myös nimellä työntötapit, ovat pyöreitä nastoja, jotka on sijoitettu joko puoleen muotista (yleensä ejektoripuoliskoon) ja jotka työntävät valmiin valetun tuotteen tai kiskojärjestelmän pois muotista. Tuotteen poistaminen tappien, holkkien, irroittimien jne. Avulla voi aiheuttaa ei-toivottuja vaikutelmia tai vääristymiä, joten muotin suunnittelussa on noudatettava varovaisuutta.

Tavanomainen jäähdytysmenetelmä on jäähdytysnesteen (yleensä veden) johtaminen läpi reikäsarjan, joka on porattu muottilevyjen läpi ja kytketty letkuilla jatkuvan reitin muodostamiseksi. Jäähdytysneste imee lämpöä muotista (joka on absorboinut lämpöä kuumasta muovista) ja pitää muotin oikeassa lämpötilassa muovin jähmettämiseksi tehokkaimmalla nopeudella.

Huollon ja tuuletuksen helpottamiseksi onteloita ja ytimiä jaetaan osiin, joita kutsutaan insertit, ja alakokoonpanot, joita kutsutaan myös insertit, lohkottai jahtaa lohkot. Korvaamalla vaihdettavat insertit, yksi muotti voi tehdä useita muunnelmia samasta osasta.

Monimutkaisemmat osat muodostetaan käyttämällä monimutkaisempia muotteja. Niissä voi olla liukumäkeksi kutsuttuja osia, jotka liikkuvat onteloon, joka on kohtisuorassa vetosuuntaan, muodostaen ulottuvat osan piirteet. Kun muotti avataan, liukulasit vedetään pois muoviosasta käyttämällä kiinteitä ”kulmatappeja” paikallaan olevassa muottipuoliskossa. Nämä tapit astuvat dioissa olevaan aukkoon ja aiheuttavat diojen liikkumisen taaksepäin, kun muotin liikkuva puoli aukeaa. Tämän jälkeen osa työntyy ulos ja muotti sulkeutuu. Muotin sulkeutuvuus saa liukumäet liikkumaan eteenpäin kulmatappeja pitkin.

Jotkut muotit sallivat aiemmin valettujen osien asettamisen takaisin paikoilleen uuden muovikerroksen muodostamiseksi ensimmäisen osan ympärille. Tätä kutsutaan usein ylikuumentamiseksi. Tämän järjestelmän avulla voidaan valmistaa yksiosaisia ​​renkaita ja pyöriä.

Kaksi- tai monisuuntaiset muotit on suunniteltu "muovaamaan" yhden muovausjakson aikana, ja ne on käsiteltävä erikoistuneilla ruiskuvalukoneilla, joissa on kaksi tai useampia ruiskutusyksiköitä. Tämä prosessi on itse asiassa ruiskuvaluprosessi, joka suoritetaan kahdesti, ja siksi sillä on paljon pienempi virhemarginaali. Ensimmäisessä vaiheessa perusvärimateriaali valetaan perusmuotoon, joka sisältää tilat toiselle laukaukselle. Sitten toinen, erivärinen materiaali ruiskupuristetaan näihin tiloihin. Esimerkiksi tällä prosessilla valmistetuissa painikkeissa ja näppäimissä on merkintöjä, jotka eivät voi kulua, ja pysyvät luettavissa raskaassa käytössä.

Muotti voi tuottaa useita kopioita samoista osista yhdellä ”laukauksella”. Kyseisen osan muotissa olevien "näyttökertojen" määrää kutsutaan usein väärin kavitaatioksi. Työkalua, jolla on yksi vaikutelma, kutsutaan usein yhdeksi vaikutelmaksi (onteloksi). Muottiin, jossa on 2 tai enemmän onteloita samoja osia, viitataan todennäköisesti usean vaikutelman (ontelo) muottiin. Joillakin erittäin suurilla tuotantovolyymeillä (kuten pullonkorkkeilla) voi olla yli 128 onteloa.

Joissakin tapauksissa useat ontelotyökalut muovaavat sarjan erilaisia ​​osia samassa työkalussa. Jotkut työkalunvalmistajat kutsuvat näitä muotteja perhemuoteiksi, koska kaikki osat ovat toisiinsa liittyviä. Esimerkkejä ovat muoviset mallisarjat.

Muottivarastointi

Valmistajat suojelevat mukautettuja muotteja pitkien keskimääräisten kustannustensa takia. Täydellinen lämpötila- ja kosteustaso ylläpidetään kunkin mukautetun muotin pisin mahdollinen elinikä. Mukautettuja muotteja, kuten esimerkiksi kumin ruiskuvaluun käytettäviä, varastoidaan lämpötilan ja kosteuden kontrolloidussa ympäristössä vääntymisen estämiseksi.

Työkalumateriaalit

Työkaluterästä käytetään usein. Lievä teräs, alumiini, nikkeli tai epoksi sopivat vain prototyyppiin tai hyvin lyhyisiin tuotantoajoihin. Moderni kova alumiini (7075- ja 2024-seokset), joilla on oikea muotisuunnittelu, voivat helposti valmistaa muotteja, jotka kestävät 100,000 XNUMX tai enemmän käyttöikää asianmukaisella muotin kunnossapidolla.

Koneistus

Muotit rakennetaan kahdella päämenetelmällä: tavallinen työstö ja EDM. Tavallinen koneistus, perinteisessä muodossaan, on historiallisesti ollut menetelmä ruiskuvalumuottien rakentamiseksi. Teknologisen kehityksen myötä CNC-työstämisestä tuli hallitseva tapa valmistaa monimutkaisempia muotteja tarkemmilla muotitiedoilla lyhyemmässä ajassa kuin perinteiset menetelmät.

Sähköpurkaustyöstö (EDM) tai kipinäerosioprosessi on tullut laajalti käytettyyn muotinvalmistukseen. Sen lisäksi, että prosessi mahdollistaa vaikeasti koneistettavien muotojen muodostumisen, se mahdollistaa esikovetettujen muottien muotoilun siten, että lämpökäsittelyä ei tarvita. Kovettuneen muotin vaihtaminen tavanomaisella porauksella ja jyrsinnällä vaatii normaalisti hehkuttamisen muotin pehmentämiseksi, mitä seuraa lämpökäsittely muokkaamiseksi uudelleen. EDM on yksinkertainen prosessi, jossa muotoiltu elektrodi, joka yleensä on valmistettu kuparista tai grafiitista, lasketaan hyvin hitaasti muotin pinnalle (monien tuntien aikana), joka upotetaan parafiiniöljyyn (petroliiniin). Työkalun ja muotin väliin kohdistuva jännite aiheuttaa muotin pinnan kipinäerosion elektrodin käänteisessä muodossa.

Hinta

Muottiin sisällytettyjen onteloiden lukumäärä korreloi suoraan muovauskustannuksissa. Vähemmän onteloita vaatii paljon vähemmän työstötyötä, joten onteloiden lukumäärän rajoittaminen vuorollaan johtaa alhaisempiin alkuperäisiin valmistuskustannuksiin ruiskuvalumuotin rakentamiseksi.

Koska onteloiden lukumäärällä on tärkeä rooli muovauskustannuksissa, niin myös osan muotoilu on monimutkainen. Monimutkaisuus voidaan sisällyttää moniin tekijöihin, kuten pintakäsittelyyn, toleranssivaatimuksiin, sisä- tai ulkokierteisiin, hienoihin yksityiskohtiin tai sisällytettävien alaleikkausten määrään.

Muut yksityiskohdat, kuten alaleikkaukset, tai mikä tahansa lisätyökaluja aiheuttava ominaisuus lisää muotin kustannuksia. Ytimen pintakäsittely ja muottien onkalo vaikuttavat entisestään kustannuksiin.

Kumin ruiskupuristusprosessi tuottaa suuren määrän kestäviä tuotteita, mikä tekee siitä tehokkaimman ja kustannustehokkaimman muovausmenetelmän. Johdonmukaiset vulkanointiprosessit, joihin sisältyy tarkka lämpötilan hallinta, vähentävät merkittävästi kaiken jätemateriaalin määrää.

Ruiskutusprosessi

Ruiskupuristuksella rakeinen muovi syötetään pakotetulla painalla suppilosta lämmitettyyn tynnyriin. Kun rakeita siirretään hitaasti eteenpäin ruuvityyppisellä mäntällä, muovi pakotetaan lämmitettyyn kammioon, jossa se sulaa. Kun mäntä etenee, sulatettu muovi pakotetaan suuttimen läpi, joka lepää muottiin, jolloin se pääsee muottionteloon portin ja juoksujärjestelmän kautta. Muotti pysyy kylmänä, joten muovi jähmettyy melkein heti muotin täyttyessä.

Ruiskuvalumuoto

Muoviosan ruiskupuristuksen aikana tapahtunutta jaksoa kutsutaan ruiskuvalumuotoksi. Jakso alkaa muotin sulkeutuessa, mitä seuraa polymeerin injektointi muottionteloon. Kun onkalo on täytetty, pitopainetta ylläpidetään materiaalin kutistumisen kompensoimiseksi. Seuraavassa vaiheessa ruuvi kääntyy, syöttämällä seuraava laukaus eturuuviin. Tämä saa ruuvin vetäytymään, kun seuraava laukaus on valmis. Kun osa on riittävän viileä, muotti aukeaa ja osa työntyy ulos.

Tieteellinen tai perinteinen muovaus

Perinteisesti muovausprosessin ruiskutusosa tehtiin yhdellä vakiopaineella ontelon täyttämiseksi ja pakkaamiseksi. Tämä menetelmä kuitenkin mahdollisti suuren vaihtelun mitoissa syklistä toiseen. Yleisimmin käytetty on nyt tieteellinen tai irronnut muovaus, RJG Inc: n edelläkävijä menetelmä. Tässä muovin ruiskutus "irrotetaan" vaiheiksi, jotta osamitat voidaan hallita paremmin ja jaksot jaksoihin (kutsutaan yleisesti ammuttuiksi) - laukaus teollisuudessa) johdonmukaisuus. Ensin ontelo täytetään noin 98%: lla täyteen nopeuden (nopeuden) säätimellä. Vaikka paineen tulisi olla riittävä halutun nopeuden saavuttamiseksi, paineen rajoitukset tässä vaiheessa eivät ole toivottavia. Kun ontelo on täynnä 98%, kone siirtyy nopeuden ohjauksesta paineen säätöön, jossa ontelo "pakataan" vakiopaineessa, missä vaaditaan riittävä nopeus haluttujen paineiden saavuttamiseksi. Tämä sallii osan mittojen säätämisen tuuman tuhannesosiin tai paremmin.

Erityyppiset ruiskuvaluprosessit

Vaikka suurin osa ruiskuvaluprosesseista kattaa yllä oleva tavanomainen prosessikuvaus, on olemassa useita tärkeitä muunnosvariaatioita, mukaan lukien, mutta näihin rajoittumatta:

• painevalu
• Metallin ruiskuvalu
• Ohut seinäruiskuvalu
• Nestemäisen silikonikumin ruiskuvalu

Kattavampi luettelo ruiskuvaluprosesseista löytyy täältä:

Prosessien vianetsintä

Kuten kaikki teolliset prosessit, ruiskuvalu voi tuottaa virheellisiä osia. Ruiskuvalumuotin alalla vianetsintä suoritetaan usein tutkimalla viallisia osia tiettyjen vikojen varalta ja käsittelemällä nämä puutteet muotin suunnittelulla tai itse prosessin ominaisuuksilla. Kokeet suoritetaan usein ennen kokonaistuotantoa, jotta voitaisiin ennustaa vikoja ja määrittää injektioprosessissa käytettävät asianmukaiset tekniset tiedot.

Kun täytät uuden tai tuntemattoman muotin ensimmäistä kertaa, kun kyseisen muotin laukauksen kokoa ei tunneta, teknikko / työkalusetteri voi suorittaa koeajon ennen täyttä tuotantoa. Hän aloittaa pienellä laukaisupainolla ja täyttää vähitellen, kunnes muotti on 95-99% täynnä. Kun tämä on saavutettu, käytetään pientä pitopaineita ja pitoaikaa lisätään, kunnes portti jäätyy (jähmettymisaika). Portin jäätymisaika voidaan määrittää lisäämällä pitoaikaa ja punnitsemalla sitten osa. Kun osan paino ei muutu, tiedetään, että portti on jäätynyt eikä osaan ruiskuta enää ainetta. Portin jähmettymisaika on tärkeä, koska se määrittää syklin ajan sekä tuotteen laadun ja johdonmukaisuuden, mikä itsessään on tärkeä kysymys tuotantoprosessin taloudessa. Pitopainetta nostetaan, kunnes osissa ei ole nieluja ja osan paino on saavutettu.

Muottivirheet

Ruiskuvalu on monimutkainen tekniikka, jolla on mahdollisia tuotanto-ongelmia. Ne voivat johtua joko muottien vioista tai useammin itse muovausprosessista.

Menetelmät, kuten teollinen CT-skannaus, voivat auttaa näiden vikojen löytämisessä sekä ulkoisesti että sisäisesti.

toleranssit

Muototoleranssi on määritelty korjaus parametrien, kuten mittojen, painojen, muotojen tai kulmien, jne. Poikkeamille. Toleranssien asettamisen hallinnan maksimoimiseksi on yleensä paksuuden vähimmäis- ja enimmäisraja käytetyn prosessin perusteella. Ruiskupuristus kestää tyypillisesti toleransseja, jotka vastaavat noin 9–14 IT-luokkaa. Kestomuovin tai kestomuovin mahdollinen toleranssi on ± 0.200 - ± 0.500 millimetriä. Erikoistuneissa sovelluksissa massatuotannossa saavutetaan toleranssit niinkin alhaisina kuin ± 5 um sekä halkaisijoilta että lineaarisilta ominaisuuksilta. Pintaviimeistelyjä voidaan saada 0.0500 - 0.1000 pm tai enemmän. Karkeat tai pikkukivet ovat myös mahdollisia.

Tehovaatimukset

Tähän ruiskuvaluprosessiin tarvittava teho riippuu monista asioista ja vaihtelee käytettyjen materiaalien välillä. Valmistusprosessien käyttöopas toteaa, että tehovaatimukset riippuvat "materiaalin ominaispainosta, sulamispisteestä, lämmönjohtavuudesta, osan koosta ja muovausnopeudesta". Alla on taulukko sivulta 243 samasta viitteestä kuin aiemmin mainittiin, joka kuvaa parhaiten ominaisuudet, jotka liittyvät yleisimmin käytettyjen materiaalien vaadittuun tehoon.

Robotti muovaus

Automaatio tarkoittaa, että osien pienempi koko mahdollistaa liikkuvan tarkastusjärjestelmän tutkimaan useita osia nopeammin. Moniakseliset robotit voivat asentaa tarkastusjärjestelmiä automaattisille laitteille myös osia muotista ja sijoittaa ne jatkoprosesseja varten.

Erityistapauksia ovat osien poistaminen muotista heti osien luomisen jälkeen, sekä konenäköjärjestelmien soveltaminen. Robotti tarttuu osaan sen jälkeen, kun ejektorin tapit on jatkettu, osan vapauttamiseksi muotista. Sitten se siirtää ne joko pitopaikkaan tai suoraan tarkastusjärjestelmään. Valinta riippuu tuotetyypistä sekä valmistuslaitteiden yleisestä ulkoasusta. Robotteihin asennetut visiojärjestelmät ovat parantaneet huomattavasti työstettyjen osien laadunvalvontaa. Liikkuva robotti voi tarkemmin määrittää metallikomponentin sijoitustarkkuuden ja tarkastaa nopeammin kuin ihminen pystyy.

Galleria