Injecție

Turnare prin injecție (turnare prin injecție în SUA) este un proces de fabricație pentru producerea de piese prin injectarea materialului într-o matriță. Turnarea prin injecție poate fi realizată cu o mulțime de materiale, inclusiv metale, (pentru care procedeul se numește diecasting), pahare, elastomeri, cofetări și, cel mai frecvent, polimeri termoplastici și termorezistenți. Materialul pentru piesă este introdus într-un butoi încălzit, amestecat și forțat într-o cavitate a mucegaiului, unde se răcește și se întărește la configurația cavității. După ce un produs este proiectat, de obicei de către un proiectant industrial sau un proiectant inginer, matrițele sunt fabricate de un producător de forme (sau un producător de unelte) din metal, de obicei fie din oțel, fie din aluminiu, și prelucrate cu precizie pentru a forma caracteristicile piesei dorite. Turnarea prin injecție este utilizată pe scară largă pentru fabricarea unei varietăți de piese, de la cele mai mici componente până la panouri întregi ale caroseriei. Progresele în tehnologia de imprimare 3D, utilizând fotopolimeri care nu se topesc în timpul turnării prin injecție a unor termoplastice cu temperatură mai scăzută, pot fi folosite pentru unele forme de injecție simple.

Piesele care trebuie modelate prin injecție trebuie să fie proiectate foarte atent pentru a facilita procesul de turnare; trebuie luate în considerare materialul utilizat pentru piesă, forma și caracteristicile dorite ale piesei, materialul matriței și proprietățile mașinii de modelat. Versatilitatea turnării prin injecție este facilitată de această posibilitate de considerare și posibilități de proiectare.

aplicatii

Turnarea prin injecție este folosită pentru a crea multe lucruri, cum ar fi bobinele de sârmă, ambalaje, capace de sticlă, piese și componente auto, Gameboys, piepteni de buzunar, unele instrumente muzicale (și părți din acestea), scaune și mese mici, containere de depozitare, piese mecanice (inclusiv angrenaje) și majoritatea altor produse din plastic disponibile astăzi. Turnarea prin injecție este cea mai obișnuită metodă modernă de fabricare a pieselor din plastic; este ideal pentru producerea unor volume mari ale aceluiași obiect.

Caracteristicile procesului

Turnarea prin injecție folosește un piston sau un șurub de tip șurub pentru a forța topirea plastic material într-o cavitate de matriță; aceasta se solidifică într-o formă care s-a conformat conturului matriței. Este cel mai frecvent utilizat pentru a prelucra atât polimeri termoplastici, cât și polimeri termorezistenți, volumul utilizat din primii fiind considerabil mai mare. Termoplastele sunt predominante datorită caracteristicilor care le fac extrem de potrivite pentru turnare prin injecție, cum ar fi ușurința cu care pot fi reciclate, versatilitatea lor permițându-le să fie utilizate într-o mare varietate de aplicații, și capacitatea lor de a se înmuia și de a curge la încălzire. Termoplasticele au, de asemenea, un element de siguranță la termorezistente; în cazul în care un polimer termorezistent nu este evacuat din butoiul de injecție în timp util, poate apărea o reticulare chimică, cauzând apucarea șurubului și supapelor de reținere și deteriorând aparatul de turnare prin injecție.

Turnarea prin injecție constă din injecția de înaltă presiune a materiei prime într-o matriță care modelează polimerul în forma dorită. Matrițele pot fi dintr-o singură cavitate sau mai multe cavități. În matrițele cu cavitate multiplă, fiecare cavitate poate fi identică și poate forma aceleași părți sau poate fi unică și poate forma mai multe geometrii diferite în timpul unui singur ciclu. Matrițele sunt fabricate în general din oțeluri pentru scule, dar oțelurile inoxidabile și matrițele din aluminiu sunt potrivite pentru anumite aplicații. Matrițele din aluminiu sunt de obicei inadecvate pentru producția de volum mare sau piese cu toleranțe dimensionale înguste, deoarece au proprietăți mecanice inferioare și sunt mai predispuse la uzură, deteriorare și deformare în timpul ciclurilor de injecție și de prindere; totuși, matrițele din aluminiu sunt rentabile în aplicații cu volum redus, deoarece costurile și timpul de fabricație a matriței sunt considerabil reduse. Multe matrițe din oțel sunt proiectate pentru a prelucra peste un milion de piese pe parcursul vieții lor și pot costa fabricarea a sute de mii de dolari.

Cand termoplastice sunt turnate, materie primă tipic peletizată este alimentată printr-o pâlnie într-un butoi încălzit cu un șurub alternativ. La intrarea în butoi temperatura crește și forțele Van der Waals care rezistă fluxului relativ al lanțurilor individuale sunt slăbite ca urmare a spațiului crescut între molecule la stări de energie termică mai ridicate. Acest proces reduce vâscozitatea acestuia, ceea ce permite polimerului să curgă cu forța motrice a unității de injecție. Șurubul livrează materia primă înainte, amestecă și omogenizează distribuțiile termice și vâscoase ale polimerului și reduce timpul necesar de încălzire prin forfecare mecanică a materialului și adăugarea unei cantități semnificative de încălzire prin frecare la polimer. Materialul se alimentează înainte printr-o supapă de reținere și se colectează în partea din față a șurubului într-un volum cunoscut sub numele de shot. O lovitură este volumul de material care este utilizat pentru a umple cavitatea matriței, a compensa contracția și a oferi o pernă (aproximativ 10% din volumul total de lovitură, care rămâne în butoi și împiedică șurubul să coboare) pentru a transfera presiunea. de la șurub la cavitatea matriței. Când s-a adunat suficient material, materialul este forțat la presiune și viteză ridicată în cavitatea care formează piesa. Pentru a preveni vârfurile de presiune, procesul folosește în mod normal o poziție de transfer corespunzătoare unei cavități pline de 95-98% în care șurubul trece de la o viteză constantă la un control constant al presiunii. Adesea, timpul de injecție este cu mult sub 1 secundă. Odată ce șurubul ajunge la poziția de transfer, se aplică presiunea de ambalare, care finalizează umplerea matriței și compensează contracția termică, care este destul de mare pentru termoplastice în comparație cu multe alte materiale. Presiunea de ambalare este aplicată până când poarta (intrarea cavității) se solidifică. Datorită dimensiunilor reduse, poarta este în mod normal primul loc care se solidifică prin întreaga sa grosime. Odată ce poarta se solidifică, nu mai poate intra material în cavitate; în consecință, șurubul reciprocizează și dobândește material pentru următorul ciclu în timp ce materialul din matriță se răcește astfel încât să poată fi evacuat și să fie stabil dimensional. Această durată de răcire este redusă dramatic prin utilizarea liniilor de răcire care circulă apă sau ulei de la un regulator de temperatură extern. Odată ce temperatura necesară a fost atinsă, matrița se deschide și o serie de știfturi, mâneci, decapanti etc. sunt conduse înainte pentru a demola articolul. Apoi, matrița se închide și procesul se repetă.

Pentru termosete, în mod obișnuit, două componente chimice diferite sunt injectate în butoi. Aceste componente încep imediat reacții chimice ireversibile care, în cele din urmă, încrucișează materialul într-o rețea unică de molecule conectate. Pe măsură ce reacția chimică are loc, cele două componente fluide se transformă permanent într-un solid viscoelastic. Solidificarea în butoiul de injecție și șurubul poate fi problematică și poate avea repercusiuni financiare; prin urmare, este vitală minimizarea întăririi termorezistente în butoi. Acest lucru înseamnă de obicei că timpul de ședere și temperatura precursorilor chimici sunt reduse la minimum în unitatea de injecție. Timpul de ședere poate fi redus prin minimizarea capacității volumului butoiului și prin maximizarea timpilor de ciclu. Acești factori au condus la utilizarea unei unități de injecție izolate termic, la rece, care injectează substanțele chimice care reacționează într-o matriță fierbinte izolată termic, ceea ce mărește viteza de reacții chimice și are ca rezultat un timp mai scurt necesar pentru a obține o componentă termorezistentă solidificată. După ce piesa s-a solidificat, supapele se apropie pentru a izola sistemul de injecție și precursorii chimici, iar matrița se deschide pentru a scoate piesele turnate. Apoi, matrița se închide și procesul se repetă.

Componentele pre-modelate sau prelucrate pot fi introduse în cavitate în timp ce matrița este deschisă, permițând materialului injectat în ciclul următor să se formeze și să se solidifice în jurul lor. Acest proces este cunoscut sub numele de Introduceți modelul și permite părților individuale să conțină mai multe materiale. Acest procedeu este adesea folosit pentru a crea piese din plastic cu șuruburi metalice proeminente, permițându-le să fie fixate și desfăcute în mod repetat. Această tehnică poate fi folosită și pentru etichetarea în matriță și capacele de film pot fi, de asemenea, atașate la recipiente din plastic turnate.

O linie de despărțire, canelură, urme de poartă și urme de ejector sunt de obicei prezente pe partea finală. Niciuna dintre aceste caracteristici nu este de obicei dorită, dar este inevitabilă din cauza naturii procesului. Semnele de poartă apar la poarta care unește canalele de livrare a topiturii (canal și canal) la cavitatea care formează piesa. Linia de despărțire și marcajele știftului de ejector rezultă din nealinieri minuscule, uzură, orificii de evacuare gazoase, distanțe pentru piesele adiacente în mișcare relativă și / sau diferențe dimensionale ale suprafețelor de împerechere care intră în contact cu polimerul injectat. Diferențele dimensionale pot fi atribuite deformării neuniforme, induse de presiune în timpul injecției, toleranțelor de prelucrare și expansiunii termice și contracției neuniforme a componentelor matriței, care experimentează cicluri rapide în timpul fazelor de injecție, ambalare, răcire și ejecție ale procesului . Componentele matriței sunt deseori proiectate cu materiale cu coeficienți diferiți de dilatare termică. Acești factori nu pot fi luați în considerare simultan fără creșteri astronomice ale costurilor de proiectare, fabricare, procesare și monitorizare a calității. Designerul de piese și piese abile va poziționa aceste detrimente estetice în zone ascunse, dacă este posibil.

Istorie

Inventatorul american John Wesley Hyatt, împreună cu fratele său Isaiah, Hyatt a brevetat prima mașină de turnat prin injecție în 1872. Această mașină a fost relativ simplă în comparație cu mașinile utilizate în prezent: a funcționat ca un ac hipodermic mare, folosind un piston pentru a injecta plastic printr-un dispozitiv încălzit. cilindru într-o matriță. Industria a progresat încet de-a lungul anilor, producând produse precum gulerele, butoanele și pieptenele.

Chimistii germani Arthur Eichengrün si Theodore Becker au inventat primele forme solubile de acetat de celuloza in 1903, care erau mult mai putin inflamabile decat azotatul de celuloza. În cele din urmă, a fost pus la dispoziție într-o formă de pulbere din care a fost turnată ușor prin injecție. Arthur Eichengrün a dezvoltat prima presă de turnare prin injecție în 1919. În 1939, Arthur Eichengrün a patentat formarea prin injecție a acetatului de celuloză plastifiat.

Industria s-a extins rapid în anii 1940, deoarece al doilea război mondial a creat o cerere uriașă de produse ieftine, produse în serie. În 1946, inventatorul american James Watson Hendry a construit prima mașină de injecție cu șuruburi, ceea ce a permis un control mult mai precis asupra vitezei de injecție și a calității articolelor produse. Această mașină a permis, de asemenea, amestecarea materialului înainte de injectare, astfel încât plasticul colorat sau reciclat ar putea fi adăugat la materialul virgin și amestecat complet înainte de a fi injectat. Astăzi mașinile de injecție cu șurub reprezintă marea majoritate a tuturor mașinilor de injecție. În anii '1970, Hendry a continuat să dezvolte primul proces de modelare prin injecție asistată de gaz, care a permis producerea de articole goale complexe, care s-au răcit rapid. Acest lucru a îmbunătățit considerabil flexibilitatea proiectării, precum și rezistența și finisarea pieselor fabricate, reducând în același timp timpul de producție, costul, greutatea și risipa.

Industria de formare a injecțiilor din plastic a evoluat de-a lungul anilor, de la producerea pieptenelor și butoanelor până la producerea unei game largi de produse pentru numeroase industrii, inclusiv automobile, medicale, aerospațiale, produse de larg consum, jucării, instalații sanitare, ambalaje și construcții.

Exemple de polimeri cei mai potriviți pentru proces

Se pot utiliza majoritatea polimerilor, uneori denumiți rășini, inclusiv toate materialele termoplastice, unele termorezistente și unii elastomeri. Din 1995, numărul total de materiale disponibile pentru turnare prin injecție a crescut cu o rată de 750 pe an; existau aproximativ 18,000 de materiale disponibile când a început această tendință. Materialele disponibile includ aliaje sau amestecuri de materiale dezvoltate anterior, astfel încât designerii de produse pot alege materialul cu cel mai bun set de proprietăți dintr-o selecție vastă. Criteriile principale de selecție a unui material sunt rezistența și funcția necesară pentru partea finală, precum și costul, dar, de asemenea, fiecare material are parametri diferiți pentru modelarea care trebuie luate în considerare. Polimerii obișnuiți precum epoxidul și fenolul sunt exemple de materiale plastice termorezistente, în timp ce nailonul, polietilena și polistirenul sunt termoplastice. Până relativ recent, arcurile din plastic nu erau posibile, dar progresele în proprietățile polimerului le fac acum destul de practice. Aplicațiile includ catarame pentru ancorarea și deconectarea chingilor echipamentelor exterioare.

Echipament

Mașinile de turnare prin injecție constau dintr-un buncăr de material, un piston de injecție sau un piston cu șurub și o unitate de încălzire. Cunoscute și sub numele de prese, ele dețin matrițele în care sunt modelate componentele. Presele sunt evaluate în funcție de tonaj, care exprimă cantitatea de forță de strângere pe care o poate exercita mașina. Această forță menține matrița închisă în timpul procesului de injecție. Tonajul poate varia de la mai puțin de 5 tone la peste 9,000 de tone, cifrele mai mari fiind utilizate în relativ puține operațiuni de fabricație. Forța totală de prindere necesară este determinată de aria proiectată a piesei care se mulează. Această zonă proiectată este înmulțită cu o forță de prindere de la 1.8 la 7.2 tone pentru fiecare centimetru pătrat din zonele proiectate. De regulă, 4 sau 5 tone / in² poate fi folosit pentru majoritatea produselor. Dacă materialul plastic este foarte rigid, va necesita o presiune de injecție mai mare pentru a umple matrița și, astfel, mai mult tonaj de prindere pentru a ține matrița închisă. Forța necesară poate fi determinată și de materialul utilizat și de dimensiunea piesei; piesele mai mari necesită o forță de prindere mai mare.

Matrite

Matrite or muri sunt termenii obișnuiți pentru a descrie instrumentul utilizat pentru producerea pieselor din plastic la turnare.

Întrucât matrițele au fost scumpe de fabricat, acestea au fost utilizate de obicei numai în producția în masă în care erau produse mii de piese. Matrițele tipice sunt construite din oțel călit, oțel pre-călit, aluminiu și / sau aliaj de beriliu-cupru. Alegerea materialului din care se construiește o matriță este în primul rând una economică; în general, matrițele din oțel costă mai mult să fie construite, dar durata lor de viață mai lungă va compensa costul inițial mai mare față de un număr mai mare de piese realizate înainte de uzură. Matrițele din oțel pre-întărite sunt mai puțin rezistente la uzură și sunt utilizate pentru cerințe de volum mai mic sau componente mai mari; duritatea lor tipică a oțelului este de 38–45 pe scara Rockwell-C. Matrițele din oțel întărit sunt tratate termic după prelucrare; acestea sunt de departe superioare în ceea ce privește rezistența la uzură și durata de viață. Duritatea tipică variază între 50 și 60 Rockwell-C (HRC). Matrițele din aluminiu pot costa mult mai puțin, iar atunci când sunt proiectate și prelucrate cu echipamente computerizate moderne pot fi economice pentru turnarea a zeci sau chiar sute de mii de piese. Cuprul beriliu este utilizat în zonele matriței care necesită îndepărtarea rapidă a căldurii sau în zonele care văd cea mai mare căldură de forfecare generată. Matrițele pot fi fabricate fie prin prelucrare CNC sau prin procese de prelucrare cu descărcare electrică.

Formarea mucegaiului

Matrița este formată din două componente primare, matrița de injecție (placă A) și matrița de evacuare (placa B). Aceste componente sunt de asemenea denumite formar și producator de matrite. Rășina de plastic intră în matriță prin a gură de scurgere or poartă în matrița de injecție; bucsa de spru este de a etanșa strâns împotriva duzei butoiului de injecție a mașinii de turnat și de a permite plasticului topit să curgă din butoi în matriță, cunoscut și sub denumirea de cavitate. Bucșa de canalizare direcționează plasticul topit către imaginile cavității prin canale care sunt prelucrate în fețele plăcilor A și B. Aceste canale permit plasticului să ruleze de-a lungul lor, așa că sunt denumitealergători. Plasticul topit curge prin alunecare și intră în una sau mai multe porți specializate și în geometria cavității pentru a forma partea dorită.

Cantitatea de rășină necesară pentru umplerea canelurii, canalului și cavităților unei matrițe cuprinde o „lovitură”. Aerul prins în matriță poate scăpa prin orificiile de aerisire care sunt măcinate în linia de despărțire a matriței sau în jurul știfturilor și alunecărilor de ejector care sunt puțin mai mici decât găurile care le rețin. Dacă aerul prins nu este lăsat să scape, acesta este comprimat de presiunea materialului de intrare și presat în colțurile cavității, unde previne umplerea și poate provoca și alte defecte. Aerul poate deveni chiar atât de comprimat încât se aprinde și arde materialul plastic din jur.

Pentru a permite îndepărtarea părții turnate din matriță, caracteristicile matriței nu trebuie să se suprapună una pe cealaltă în direcția în care se deschide matrița, cu excepția cazului în care părțile din matriță sunt proiectate să se deplaseze de la o astfel de suprafata când mucegaiul se deschide (folosind componente numite Lifters ).

Părțile părții care apar în paralel cu direcția de tragere (axa poziției coredate (orificiul) sau a inserției este paralelă cu mișcarea în sus și în jos a matriței pe măsură ce se deschide și se închide) sunt de obicei ușor înclinate, numite pescaj, pentru a ușura eliberarea piesei din matriță. Tirajul insuficient poate provoca deformări sau deteriorări. Tirajul necesar pentru eliberarea mucegaiului depinde în primul rând de adâncimea cavității: cu cât este mai adâncă cavitatea, cu atât este mai necesară tirajul. Contracția trebuie, de asemenea, luată în considerare la stabilirea proiectului necesar. Dacă pielea este prea subțire, atunci partea turnată va avea tendința de a se micșora pe miezurile care se formează în timp ce se răcesc și se agață de acele miezuri, sau partea poate să se deformeze, să se răsucească, să se blistere sau să crape atunci când cavitatea este îndepărtată.

O matriță este, de obicei, proiectată astfel încât partea turnată să rămână în mod fiabil pe partea de ejector (B) a matriței atunci când se deschide și scoate canalul și canalul din partea (A) împreună cu piesele. Piesa cade apoi liber atunci când este expulzată din partea (B). Porțile tunelului, cunoscute și sub numele de porți submarine sau de mucegai, sunt situate sub linia de despărțire sau suprafața matriței. O deschidere este prelucrată în suprafața matriței pe linia de despărțire. Piesa turnată este tăiată (de matriță) din sistemul de alunecare la expulzarea din matriță. Știfturile ejectoare, cunoscute și sub numele de știfturi knockout, sunt știfturi circulare plasate fie în jumătatea matriței (de obicei în jumătatea ejectorului), care împing produsul turnat finit, fie sistemul de alunecare dintr-o matriță. Ejectarea articolului folosind știfturi, mâneci, decupaje etc. poate provoca impresii nedorite sau distorsionare, așa că trebuie să aveți grijă la proiectarea matriței.

Metoda standard de răcire este trecerea unui lichid de răcire (de obicei apă) printr-o serie de găuri găurite prin plăcile matriței și conectate prin furtunuri pentru a forma o cale continuă. Lichidul de răcire absoarbe căldura din matriță (care a absorbit căldura din plasticul fierbinte) și menține matrița la o temperatură adecvată pentru a solidifica plasticul la cel mai eficient ritm.

Pentru a ușura întreținerea și aerisirea, cavitățile și miezurile sunt împărțite în bucăți, numite inserții, și subansambluri, numite și ele inserții, blocuri, Sau blocaje de alungare. Prin înlocuirea inserțiilor interschimbabile, o matriță poate face mai multe variații ale aceleiași părți.

Piese mai complexe se formează folosind matrite mai complexe. Acestea pot avea secțiuni numite diapozitive, care se deplasează într-o cavitate perpendiculară pe direcția de tragere, pentru a forma caracteristici ale pieselor în schimbare. Atunci când matrița este deschisă, lamelele sunt îndepărtate de partea plastică folosind „pini unghiulari” staționali pe jumătatea staționară a matriței. Acești pini intră într-un slot în diapozitive și determină deplasarea diapozitivelor înapoi când se deschide jumătatea în mișcare a matriței. Piesa este apoi evacuată și matrița se închide. Acțiunea de închidere a matriței face ca lamele să avanseze de-a lungul știfturilor unghiulare.

Unele matrițe permit introducerea pieselor turnate anterior pentru a permite formarea unui nou strat de plastic în jurul primei părți. Acest lucru este adesea denumit suprasolicitare. Acest sistem poate permite producerea de anvelope și roți dintr-o bucată.

Matrițele în două sau mai multe fotografii sunt proiectate pentru a „supraforma” într-un singur ciclu de turnare și trebuie prelucrate pe mașini specializate de turnare prin injecție cu două sau mai multe unități de injecție. Acest proces este de fapt un proces de turnare prin injecție efectuat de două ori și, prin urmare, are o marjă de eroare mult mai mică. În primul pas, materialul de culoare de bază este modelat într-o formă de bază, care conține spații pentru a doua fotografie. Apoi, cel de-al doilea material, de altă culoare, este turnat prin injecție în acele spații. Butoanele și cheile, de exemplu, realizate prin acest proces, au marcaje care nu se pot uza și rămân lizibile în cazul utilizării grele.

O matriță poate produce mai multe copii ale acelorași părți într-o singură „lovitură”. Numărul de „impresii” din matrița acelei părți este adesea denumit incorect ca cavitație. Un instrument cu o singură amprentă va fi adesea numit o singură matriță de amprentă (cavitate). O matriță cu 2 sau mai multe cavități ale acelorași părți va fi probabil denumită matriță cu mai multe impresii (cavitate). Unele forme de volum extrem de mari de producție (precum cele pentru capace de sticlă) pot avea peste 128 de cavități.

În unele cazuri, uneltele cu cavități multiple vor modela o serie de părți diferite în aceeași unealtă. Unii producători de instrumente numesc aceste matrițe de familie, deoarece toate părțile sunt legate. Exemple includ kituri model din plastic.

Depozitare mucegai

Producătorii merg la lungimi mari pentru a proteja matrițele personalizate datorită costurilor medii mari. Nivelul perfect de temperatură și umiditate este menținut pentru a asigura cea mai lungă durată de viață posibilă pentru fiecare matriță personalizată. Matrițele personalizate, precum cele utilizate pentru turnarea prin injecție de cauciuc, sunt depozitate în medii controlate de temperatură și umiditate pentru a preveni deformarea.

Materiale de scule

Oțelul pentru scule este adesea folosit. Oțelul ușor, aluminiul, nichelul sau epoxidul sunt potrivite numai pentru prototipuri sau curse de producție foarte scurte. Aluminiul dur modern (aliajele 7075 și 2024), cu un design adecvat al matriței, poate face cu ușurință matrițe capabile să aibă o durată de viață de 100,000 sau mai mult, cu o întreținere adecvată a matriței.

prelucrare

Matrițele sunt construite prin două metode principale: prelucrarea standard și EDM. Prelucrarea standard, în forma sa convențională, a fost istoric metoda de construire a matrițelor injectabile. Odată cu dezvoltarea tehnologică, prelucrarea CNC a devenit mijlocul predominant de a realiza matrițe mai complexe cu detalii mai precise ale mucegaiului în mai puțin timp decât metodele tradiționale.

Procesul de prelucrare a descărcărilor electrice (EDM) sau procesul de eroziune prin scânteie a devenit utilizat pe scară largă în fabricarea mucegaiului. Pe lângă faptul că permite formarea de forme dificil de prelucrat, procedeul permite modelarea matrițelor pre-întărite, astfel încât să nu fie necesar un tratament termic. Modificările la o matriță întărită prin foraj convențional și frezare necesită, în mod normal, o recoacere pentru a înmuia matrița, urmată de un tratament termic pentru a o întări din nou. EDM este un proces simplu în care un electrod în formă, de obicei format din cupru sau grafit, este coborât foarte lent pe suprafața matriței (pe o perioadă de multe ore), care este scufundat în ulei de parafină (kerosen). O tensiune aplicată între sculă și matriță determină eroziunea prin scânteie a suprafeței matriței în forma inversă a electrodului.

A costat

Numărul de cavități încorporate într-o matriță va fi direct corelat în costurile de modelare. Mai puține cavități necesită mult mai puține lucrări de scule, astfel încât limitarea numărului de cavități la rândul său va duce la reducerea costurilor inițiale de fabricație pentru a construi o matriță de injecție.

Deoarece numărul de cavități joacă un rol vital în costurile de turnare, la fel și complexitatea designului piesei. Complexitatea poate fi încorporată în mulți factori, cum ar fi finisarea suprafeței, cerințele de toleranță, filetele interne sau externe, detaliile fine sau numărul de tăieri care pot fi încorporate.

Mai multe detalii, cum ar fi scufundări sau orice caracteristică care provoacă unelte suplimentare va crește costul matriței. Finisarea suprafeței miezului și a cavității matrițelor va influența și mai mult costul.

Procesul de turnare prin injecție din cauciuc produce un randament ridicat de produse durabile, ceea ce îl face cea mai eficientă și mai eficientă metodă de turnare. Procesele constante de vulcanizare care implică un control precis al temperaturii reduc semnificativ toate deșeurile.

Procesul de injectare

Cu modelarea prin injecție, plasticul granular este alimentat de un berbec forțat dintr-un buncăr într-un butoi încălzit. Deoarece granulele sunt înaintate încet de un piston tip șurub, plasticul este forțat într-o cameră încălzită, unde este topit. Pe măsură ce pistonul avansează, plasticul topit este forțat printr-o duză care se sprijină de matriță, permițându-i să intre în cavitatea matriței printr-un sistem de poartă și alergător. Matrița rămâne rece, astfel încât plasticul se solidifică aproape imediat ce mucegaiul este umplut.

Ciclul de turnare prin injecție

Secvența evenimentelor din timpul matriței injectabile a unei părți din plastic se numește ciclu de formare prin injecție. Ciclul începe la închiderea matriței, urmată de injectarea polimerului în cavitatea matriței. Odată ce cavitatea este umplută, o presiune de menținere este menținută pentru a compensa contracția materialului. În pasul următor, șurubul se învârte, alimentând următoarea lovitură la șurubul din față. Aceasta face ca șurubul să se retragă pe măsură ce este pregătită următoarea lovitură. Odată ce partea este suficient de răcoroasă, matrița se deschide și partea este evacuată.

Formare științifică versus tradițional

În mod tradițional, porțiunea de injecție a procesului de turnare a fost realizată la o presiune constantă pentru a umple și a împacheta cavitatea. Cu toate acestea, această metodă a permis o variație mare a dimensiunilor de la ciclu la ciclu. Mai frecvent utilizată acum este turnarea științifică sau decuplată, o metodă inițiată de RJG Inc. În acest sens, injecția plasticului este „decuplată” în etape pentru a permite un control mai bun al dimensiunilor pieselor și mai mult ciclu-ciclu (denumit în mod obișnuit shot-to) -impresie în industrie) consistență. Mai întâi, cavitatea este umplută la aproximativ 98%, utilizând controlul vitezei (vitezei). Deși presiunea ar trebui să fie suficientă pentru a permite viteza dorită, limitările presiunii în această etapă nu sunt de dorit. Odată ce cavitatea este plină cu 98%, mașina trece de la controlul vitezei la controlul presiunii, unde cavitatea este „împachetată” la o presiune constantă, unde este necesară o viteză suficientă pentru a atinge presiunile dorite. Acest lucru permite ca dimensiunile pieselor să fie controlate la o miime de inch sau mai bine.

Diferite tipuri de procese de formare prin injecție

Deși majoritatea proceselor de turnare prin injecție sunt acoperite de descrierea convențională a procedeului de mai sus, există mai multe variații importante de formare, inclusiv, dar fără a se limita la:

• Turnarea prin turnare
• Turnare prin injecție de metale
• Turnare prin injecție cu pereți subțiri
• Turnarea prin injecție din cauciuc siliconic lichid

O listă mai cuprinzătoare a proceselor de turnare prin injecție poate fi găsită aici:

Procesarea depanării

Ca toate procesele industriale, modelarea prin injecție poate produce piese defecte. În domeniul turnării prin injecție, depanarea este adesea efectuată examinând piese defecte pentru defecte specifice și abordând aceste defecte cu proiectarea matriței sau cu caracteristicile procesului în sine. Încercările sunt adesea efectuate înainte ca producția completă să se desfășoare într-un efort de a prezice defectele și de a determina specificațiile adecvate de utilizat în procesul de injecție.

Când umpleți pentru prima dată o matriță nouă sau necunoscută, unde dimensiunea fotografiei pentru matrița respectivă este necunoscută, un tehnician / setator de instrumente poate efectua o încercare de probă înainte de o producție completă. Începe cu o greutate mică și se umple treptat până când mucegaiul este plin de 95 până la 99%. Odată ce acest lucru este atins, se va aplica o cantitate mică de presiune de menținere și timpul de menținere va crește până la înghețarea porții (timpul de solidificare). Timpul de înghețare a porții poate fi determinat prin creșterea timpului de așteptare și apoi cântărirea piesei. Când greutatea piesei nu se schimbă, se știe atunci că poarta a înghețat și nu mai este injectat material în piesă. Timpul de solidificare a porții este important, deoarece determină timpul ciclului și calitatea și consistența produsului, care în sine este o problemă importantă în economia procesului de producție. Presiunea de susținere este crescută până când piesele sunt lipsite de chiuvete și greutatea piesei a fost atinsă.

Defecte de modelare

Turnarea prin injecție este o tehnologie complexă cu posibile probleme de producție. Ele pot fi cauzate fie de defecte ale matrițelor, fie mai des de procesul propriu de modelare.

Metodele precum scanarea CT industrială pot ajuta la găsirea acestor defecte atât extern cât și intern.

toleranţe

Toleranța de turnare este o indemnizație specificată pentru abaterea în parametri precum dimensiuni, greutăți, forme sau unghiuri etc. Turnarea prin injecție este de obicei capabilă de toleranțe echivalente cu un grad IT de aproximativ 9-14. Posibila toleranță a unui termoplastic sau a unui termorezistent este de ± 0.200 până la ± 0.500 milimetri. În aplicații specializate, se obțin toleranțe de până la ± 5 µm pe ambele diametre și caracteristici liniare în producția de masă. Se pot obține finisaje de suprafață de la 0.0500 la 0.1000 µm sau mai bine. Sunt posibile și suprafețe rugoase sau pietricele.

Cerințe de alimentare

Puterea necesară pentru acest proces de turnare prin injecție depinde de multe lucruri și variază de la materialele utilizate. Ghid de referință a proceselor de fabricație afirmă că cerințele de putere depind de „greutatea specifică a unui material, punctul de topire, conductivitatea termică, dimensiunea piesei și viteza de turnare”. Mai jos este un tabel de la pagina 243 cu aceeași referință menționată anterior, care ilustrează cel mai bine caracteristicile relevante pentru puterea necesară pentru cele mai frecvent utilizate materiale.

Turnare robotizată

Automatizarea înseamnă că dimensiunea mai mică a pieselor permite unui sistem mobil de inspecție să examineze mai multe piese mai rapid. În plus față de montarea sistemelor de inspecție pe dispozitive automate, roboții cu axe multiple pot îndepărta piese din matriță și le pot poziționa pentru alte procese.

Instanțele specifice includ îndepărtarea pieselor din matriță imediat după crearea pieselor, precum și aplicarea sistemelor de vizionare a mașinii. Un robot prinde partea după ce pinii de evacuare au fost extinși pentru a elibera partea de sub formă. Apoi le mută fie într-o locație de exploatare, fie direct într-un sistem de inspecție. Alegerea depinde de tipul de produs, precum și de dispunerea generală a echipamentelor de fabricație. Sistemele de viziune montate pe roboți au îmbunătățit considerabil controlul de calitate pentru piesele turnate cu insertii. Un robot mobil poate determina mai precis precizia de plasare a componentei metalice și poate inspecta mai repede decât poate un om.

Galerie