Injeksjon

Sprøytestøping (sprøytestøping i USA) er en produksjonsprosess for å produsere deler ved å injisere materiale i en form. Injeksjonsstøping kan utføres med en rekke materialer, inkludert metaller, (som prosessen kalles diasting), glass, elastomerer, konfekt og oftest termoplastiske og termohærdende polymerer. Materiale for delen føres inn i et oppvarmet fat, blandes og presses inn i et formhulrom, hvor det avkjøles og herdes til utformingen av hulrommet. Etter at et produkt er designet, vanligvis av en industridesigner eller en ingeniør, formene er laget av en støpemaker (eller verktøymaker) av metall, vanligvis enten stål eller aluminium, og presisjonsbearbeidet for å danne funksjonene til ønsket del. Sprøytestøping brukes mye til å produsere en rekke deler, fra de minste komponentene til hele karosseripanelene. Fremskritt innen 3D-utskriftsteknologi, ved bruk av fotopolymerer som ikke smelter under sprøytestøping av noen termoplast med lavere temperatur, kan brukes til noen enkle injeksjonsformer.

Deler som skal sprøytestøpes må være veldig nøye utformet for å lette formingsprosessen; materialet som brukes til delen, ønsket form og trekk ved delen, materialet til formen og egenskapene til støpemaskinen må alt tas i betraktning. Allsidigheten ved sprøytestøping forenkles ved denne bredden av designhensyn og muligheter.

applikasjoner

Injeksjonsstøping brukes til å lage mange ting som trådspoler, emballasje, flaskehetter, bildeler og komponenter, gameboys, lomme kammer, noen musikkinstrumenter (og deler av dem), stoler i ett stykke og små bord, lagringsbeholdere, mekaniske deler (inkludert gir) og de fleste andre plastprodukter som er tilgjengelige i dag. Injeksjonsstøping er den vanligste moderne metoden for fremstilling av plastdeler; den er ideell for å produsere høye volumer av samme gjenstand.

Prosessegenskaper

Injeksjonsstøping bruker en stempel eller en skrue-type stempel for å tvinge smeltet plast materiale i et formhulrom; dette stivner til en form som har tilpasset seg formen. Det brukes mest til å behandle både termoplastiske og termohærdende polymerer, med volumet som brukes av den tidligere er betydelig høyere. Termoplaster er utbredt på grunn av egenskaper som gjør dem svært egnet for sprøytestøping, for eksempel hvor enkle de kan resirkuleres, deres allsidighet slik at de kan brukes i en rekke applikasjoner, og deres evne til å mykne og strømme ved oppvarming. Termoplast har også et sikkerhetselement over termohærdere; hvis en termohærdende polymer ikke blir kastet ut fra injeksjonscylinderen i tide, kan det oppstå kjemisk tverrbinding som får skruen og tilbakeslagsventilene til å gripe fast og potensielt skade sprøytestøpemaskinen.

Sprøytestøping består av høytrykksinjeksjon av råmaterialet i en form som former polymeren til ønsket form. Former kan ha et enkelt hulrom eller flere hulrom. I flere hulromsformer kan hvert hulrom være identisk og danne de samme delene, eller de kan være unike og danne flere forskjellige geometrier i løpet av en enkelt syklus. Former er vanligvis laget av verktøystål, men rustfritt stål og aluminiumsformer er egnet for visse bruksområder. Aluminiumsformer er vanligvis lite egnet for produksjon av høyt volum eller deler med smale dimensjonale toleranser, siden de har dårligere mekaniske egenskaper og er mer utsatt for slitasje, skade og deformasjon under injeksjons- og klemmesyklusene; Imidlertid er aluminiumsformer kostnadseffektive i applikasjoner med lite volum, ettersom produksjonskostnader og tid på formen reduseres betydelig. Mange stålformer er designet for å behandle godt over en million deler i løpet av livet og kan koste hundretusenvis av dollar å produsere.

Når termoplast er støpt, blir vanligvis pelletisert råmateriale ført gjennom en beholder til et oppvarmet fat med en frem- og tilbakegående skrue. Ved inngangen til fatet øker temperaturen, og Van der Waals-kreftene som motstår relativ strømning av individuelle kjeder svekkes som et resultat av økt mellomrom mellom molekyler ved høyere termiske energitilstander. Denne prosessen reduserer viskositeten, som gjør det mulig for polymeren å strømme med drivkraften til injeksjonsenheten. Skruen leverer råmaterialet fremover, blander og homogeniserer de termiske og viskøse fordelingene av polymeren, og reduserer den nødvendige oppvarmingstiden ved å skjære materialet mekanisk og tilsette en betydelig mengde friksjonsoppvarming til polymeren. Materialet mates frem gjennom en tilbakeslagsventil og samler seg foran på skruen til et volum kjent som a shot. Et skudd er volumet av materiale som brukes til å fylle formhulrommet, kompensere for krymping og gi en pute (ca. 10% av det totale skuddvolumet, som blir liggende i fatet og forhindrer at skruen bunner ut) for å overføre trykk fra skruen til formhulen. Når nok materiale har samlet seg, tvinges materialet med høyt trykk og hastighet inn i den delen som danner hulrommet. For å forhindre trykkstikk, bruker prosessen normalt en overføringsposisjon som tilsvarer et 95–98% fullt hulrom der skruen skifter fra en konstant hastighet til en konstant trykkontroll. Ofte er injeksjonstidene godt under 1 sekund. Når skruen når overføringsposisjonen påføres påføringstrykket, som fullfører fylling av form og kompenserer for termisk krymping, noe som er ganske høyt for termoplast i forhold til mange andre materialer. Pakningstrykket påføres til porten (hulrominngangen) stivner. På grunn av sin lille størrelse er porten normalt det første stedet å stivne gjennom hele tykkelsen. Når porten stivner, kan ikke mer materiale komme inn i hulrommet; følgelig går skruen frem og fremskaffer materiale for neste syklus mens materialet i formen avkjøles slik at det kan kastes ut og være dimensjonsstabilt. Denne avkjølingsvarigheten reduseres dramatisk ved bruk av kjøleledninger som sirkulerer vann eller olje fra en ekstern temperaturregulator. Når den nødvendige temperaturen er oppnådd, åpnes formen og en rekke pinner, hylser, strippere osv. Drives fremover for å forme artikkelen. Deretter lukkes formen og prosessen gjentas.

For termosetter injiseres typisk to forskjellige kjemiske komponenter i fatet. Disse komponentene begynner umiddelbart irreversible kjemiske reaksjoner som til slutt kryssbinder materialet til et enkelt koblet nettverk av molekyler. Når den kjemiske reaksjonen oppstår, transformeres de to væskekomponentene permanent til et viskoelastisk fast stoff. Størking i injeksjonsløpet og skruen kan være problematisk og få økonomiske konsekvenser; Derfor er det viktig å minimere den herdede herdingen i løpet av fatet. Dette betyr typisk at oppholdstiden og temperaturen til de kjemiske forløperne minimeres i injeksjonsenheten. Oppholdstiden kan reduseres ved å minimere fatets volumkapasitet og ved å maksimere syklusstiden. Disse faktorene har ført til bruk av en termisk isolert, kald injeksjonsenhet som injiserer de reagerende kjemikaliene i en termisk isolert varm form, noe som øker hastigheten på kjemiske reaksjoner og resulterer i kortere tid som kreves for å oppnå en størknet termohærdet komponent. Etter at delen har størknet, isoleres ventiler i nærheten for å isolere injeksjonssystemet og kjemiske forløpere, og formen åpnes for å løse ut de støpte delene. Deretter lukkes formen og prosessen gjentas.

Forstøpte eller maskiniserte komponenter kan settes inn i hulrommet mens formen er åpen, slik at materialet som blir injisert i neste syklus dannes og størkner rundt dem. Denne prosessen er kjent som Sett inn støping og lar enkeltdeler inneholde flere materialer. Denne prosessen brukes ofte til å lage plastdeler med utstående metallskruer, slik at de kan festes og løsnes gjentatte ganger. Denne teknikken kan også brukes til merking i form og filmlokk kan også festes til støpte plastbeholdere.

Det er vanligvis en skillelinje, gran, portmerker og utstikkermerk på den siste delen. Ingen av disse funksjonene er vanligvis ønsket, men er uunngåelige på grunn av prosessens natur. Portmerker oppstår ved porten som forbinder smelteoverføringskanalene (gran og løper) til den delen som danner hulrom. Avskjæringslinje og utstøtterpinnemerker skyldes små feiljusteringer, slitasje, gassformede åpninger, klaring for tilstøtende deler i relativ bevegelse, og / eller dimensjonsforskjeller på de sammenpassende overflatene som kommer i kontakt med den injiserte polymeren. Dimensjonsforskjeller kan tilskrives ujevn, trykkindusert deformasjon under injeksjon, bearbeidingstoleranser og ujevn termisk ekspansjon og sammentrekning av muggkomponenter, som opplever rask sykling under injeksjons-, paknings-, kjøle- og utkastingsfasene av prosessen . Formkomponenter er ofte designet med materialer med forskjellige termiske ekspansjonskoeffisienter. Disse faktorene kan ikke regnskapsføres samtidig uten astronomiske økninger i kostnadene ved design, fabrikasjon, prosessering og kvalitetsovervåking. Den dyktige formen og deldesigneren vil posisjonere disse estetiske skadene i skjulte områder hvis det er mulig.

Historie

Den amerikanske oppfinneren John Wesley Hyatt, sammen med sin bror Isaiah, patenterte Hyatt den første sprøytestøpemaskinen i 1872. Denne maskinen var relativt enkel sammenlignet med maskiner i bruk i dag: den fungerte som en stor injeksjonsnål ved å bruke et stempel for å injisere plast gjennom en oppvarmet sylinder i en form. Bransjen utviklet seg sakte gjennom årene og produserte produkter som krageholder, knapper og hårkammer.

De tyske kjemikerne Arthur Eichengrün og Theodore Becker oppfant de første oppløselige formene for celluloseacetat i 1903, som var mye mindre brannfarlig enn cellulosenitrat. Etter hvert ble den gjort tilgjengelig i pulverform fra hvilken den lett ble sprøytestøpt. Arthur Eichengrün utviklet den første injeksjonsstøpepressen i 1919. I 1939 patenterte Arthur Eichengrün sprøytestøping av myknet celluloseacetat.

Industrien utvidet seg raskt på 1940-tallet fordi andre verdenskrig skapte en enorm etterspørsel etter billige, masseproduserte produkter. I 1946 bygde den amerikanske oppfinneren James Watson Hendry den første skrueinnsprøytingsmaskinen, som tillot mye mer presis kontroll over innsprøytningshastigheten og kvaliteten på produserte artikler. Denne maskinen tillot også å blande materiale før injeksjon, slik at farget eller resirkulert plast kunne tilsettes jomfruelig materiale og blandes grundig før det ble injisert. I dag står skruinjeksjonsmaskiner for det store flertallet av alle injeksjonsmaskiner. På 1970-tallet fortsatte Hendry med å utvikle den første gassassistiserte sprøytestøpsprosessen, som tillot produksjon av komplekse hule gjenstander som raskt avkjølte seg. Dette forbedret designfleksibiliteten så vel som styrken og finishen til produserte deler, mens produksjonstiden, kostnadene, vekten og avfallet reduseres.

Industrien for injeksjon av plast har utviklet seg gjennom årene fra å produsere kammer og knapper til å produsere en lang rekke produkter for mange bransjer, inkludert bilindustri, medisinsk, romfart, forbrukerprodukter, leker, rørleggerarbeid, emballasje og konstruksjon.

Eksempler på polymerer best egnet for prosessen

De fleste polymerer, noen ganger referert til som harpikser, kan brukes, inkludert alle termoplaster, noen termohærdende stoffer og noen elastomerer. Siden 1995 har det totale antallet tilgjengelige materialer for sprøytestøping økt med en hastighet på 750 per år. det var omtrent 18,000 XNUMX materialer tilgjengelig da denne trenden begynte. Tilgjengelige materialer inkluderer legeringer eller blandinger av tidligere utviklede materialer, slik at produktdesignere kan velge materialet med det beste settet med egenskaper fra et stort utvalg. Viktige kriterier for valg av et materiale er styrken og funksjonen som kreves for den endelige delen, så vel som kostnadene, men også hvert materiale har forskjellige parametere for støping som må tas i betraktning. Vanlige polymerer som epoksy og fenol er eksempler på herdeplast mens nylon, polyetylen og polystyren er termoplastisk. Inntil relativt nylig var plastfjærer ikke mulig, men fremskritt i polymeregenskaper gjør dem nå ganske praktiske. Applikasjonene inkluderer spenner for forankring og frakobling av bånd til utendørsutstyr.

Utstyr

Sprøytestøpemaskiner består av en materialbeholder, en injeksjonsstempel eller et skruestempel og en varmeenhet. Også kjent som presser, holder de formene der komponentene er formet. Pressene er vurdert etter tonnasje, som uttrykker mengden klemkraft som maskinen kan utøve. Denne kraften holder formen lukket under injeksjonsprosessen. Tonnage kan variere fra mindre enn 5 tonn til over 9,000 tonn, med høyere tall brukt i relativt få produksjonsoperasjoner. Den totale klemkraften som trengs, bestemmes av det projiserte området til delen som støpes. Dette projiserte arealet multipliseres med en klemkraft på fra 1.8 til 7.2 tonn for hver kvadratcentimeter av de projiserte områdene. Som en tommelfingerregel, 4 eller 5 tonn / in² kan brukes til de fleste produkter. Hvis plastmaterialet er veldig stivt, vil det kreve mer injeksjonstrykk for å fylle formen, og dermed mer klemmetonnasje for å holde formen lukket. Den nødvendige kraften kan også bestemmes av materialet som brukes og størrelsen på delen; større deler krever høyere klemkraft.

Form

Form or dø er de vanlige begrepene som brukes for å beskrive verktøyet som brukes til å produsere plastdeler i støping.

Siden formene har vært dyre å produsere, ble de vanligvis bare brukt i masseproduksjon der tusenvis av deler ble produsert. Typiske former er konstruert av herdet stål, preherdet stål, aluminium og / eller beryllium-kobberlegering. Valget av materiale å bygge en form av er først og fremst et økonomi; generelt koster stålformer mer å konstruere, men deres lengre levetid vil oppveie de høyere opprinnelige kostnadene over et høyere antall deler som er laget før de slites ut. Preherdet stålformer er mindre slitesterk og brukes til lavere volumkrav eller større komponenter; deres typiske stålhardhet er 38–45 på Rockwell-C-skalaen. Herdede stålformer varmebehandles etter bearbeiding; disse er langt overlegne når det gjelder slitestyrke og levetid. Typisk hardhet varierer mellom 50 og 60 Rockwell-C (HRC). Aluminiumsformer kan koste betydelig mindre, og når de er konstruert og maskinert med moderne datastyrt utstyr, kan det være økonomisk å støpe titusener eller til og med hundretusener av deler. Beryllium kobber brukes i områder av formen som krever rask varmefjerning eller områder som ser mest skjærvarme generert. Formene kan produseres enten ved CNC-maskinering eller ved bruk av elektriske utladingsbearbeidingsprosesser.

Mold design

Formen består av to primære komponenter, injeksjonsformen (A-plate) og ejektorformen (B-platen). Disse komponentene blir også referert til som Moulder og formmaker. Plastharpiks kommer inn i formen gjennom a gran or gate i injeksjonsformen; spiralforingen skal tette tett mot munnstykket på injeksjonsrøret til støpemaskinen og la smeltet plast strømme fra fatet inn i formen, også kjent som hulrom. Granforingen leder den smeltede plasten til hulromsbildene gjennom kanaler som blir bearbeidet inn i ansiktene til A- og B-platene. Disse kanalene tillater plast å løpe langs dem, så de blir referert til somløpere. Den smeltede plasten strømmer gjennom løperen og går inn i en eller flere spesialiserte porter og inn i hulromsgeometrien for å danne den ønskede delen.

Mengden harpiks som kreves for å fylle en gran, løper og hulrom i en form, består av et "skudd". Fanget luft i formen kan unnslippe gjennom luftventilene som er malt inn i skillelinjen på formen, eller rundt ejektorpinnene og glidene som er litt mindre enn hullene som holder dem. Hvis den fangede luften ikke får slippe ut, komprimeres den av trykket fra det innkommende materialet og presses inn i hjørnene i hulrommet, hvor den forhindrer fylling og kan også forårsake andre feil. Luften kan til og med bli så komprimert at den antenner og brenner det omkringliggende plastmaterialet.

For å tillate fjerning av den støpte delen fra formen, må muggfunksjonene ikke henge over hverandre i retningen som formen åpner, med mindre deler av formen er designet for å bevege seg fra slike overheng når formen åpnes (ved bruk av komponenter som kalles løftere ).

Sider av delen som vises parallelt med trekkretningen (aksen til den kjede stilling (hull) eller innsats er parallell med opp- og nedbevegelsen av formen når den åpnes og lukkes) er vanligvis vinklet litt, kalt trekk, for å lette løsningen av delen fra formen. Utilstrekkelig trekk kan forårsake deformasjon eller skade. Trekket som kreves for utgivelse av mugg, er først og fremst avhengig av dybden i hulrommet: jo dypere hulrommet, jo mer trekk er nødvendig. Krymping må også tas i betraktning når det kreves utkast. Hvis huden er for tynn, vil den støpte delen ha en tendens til å krympe seg til kjernene som dannes mens den avkjøles og fester seg til disse kjernene, ellers kan delen vride seg, vri, blære eller sprekke når hulrommet trekkes bort.

En form er vanligvis utformet slik at den støpte delen på en pålitelig måte forblir på ejektorens (B) side av formen når den åpnes, og trekker løperen og granen ut av (A) siden sammen med delene. Delen faller deretter fritt når den kastes ut fra (B) -siden. Tunnelporter, også kjent som ubåt- eller muggporter, ligger under skillelinjen eller formoverflaten. En åpning bearbeides i overflaten av formen på skillelinjen. Den støpte delen blir kuttet (av formen) fra løpesystemet ved utkasting fra formen. Ejektorpinner, også kjent som knockout pins, er sirkulære pinner plassert i den ene halvparten av formen (vanligvis ejektorhalvdelen), som skyver det ferdige støpte produktet eller løpesystemet ut av en form. Utstøting av artikkelen ved bruk av stifter, ermer, strippere, etc. kan forårsake uønskede inntrykk eller forvrengning, så det må utvises forsiktighet når du former formen.

Den vanlige metoden for avkjøling fører et kjølevæske (vanligvis vann) gjennom en serie hull boret gjennom formplatene og koblet sammen med slanger for å danne en kontinuerlig bane. Kjølevæsken tar opp varme fra formen (som har absorbert varme fra den varme plasten) og holder formen på en riktig temperatur for å størkne plasten med den mest effektive hastigheten.

For å lette vedlikehold og utlufting deles hulrom og kjerner i biter, kalt innsatser, og underenheter, også kalt innsatser, blokkereller jage blokker. Ved å erstatte utskiftbare innsatser kan en form lage flere varianter av samme del.

Mer komplekse deler dannes ved bruk av mer komplekse former. Disse kan ha seksjoner som kalles lysbilder, som beveger seg inn i et hulrom vinkelrett på trekkretningen, for å danne overhengende delfunksjoner. Når formen åpnes, trekkes lysbildene bort fra plastdelen ved å bruke stasjonære "vinkelpinner" på den stasjonære formhalvdelen. Disse pinnene kommer inn i en spalte i lysbildene og får lysbildene til å bevege seg bakover når den bevegelige halvdelen av formen åpnes. Delen blir deretter kastet ut og formen lukkes. Formens lukkevirkning får lysbildene til å bevege seg fremover langs vinkelpinnene.

Noen støpeformer lar tidligere støpte deler settes inn igjen slik at det dannes et nytt plastlag rundt den første delen. Dette blir ofte referert til som overforming. Dette systemet kan gi mulighet for produksjon av dekk og hjul i ett stykke.

To-skudd- eller flerskottformer er designet for å "overstøpes" innen en enkelt støpesyklus og må behandles på spesialiserte sprøytestøpemaskiner med to eller flere injeksjonsenheter. Denne prosessen er faktisk en sprøytestøpeprosess utført to ganger og har derfor en mye mindre feilmargin. I det første trinnet støpes grunnfargematerialet til en grunnleggende form, som inneholder mellomrom for det andre bildet. Deretter injiseres det andre materialet, en annen farge, i disse rommene. Trykknapper og nøkler, for eksempel laget av denne prosessen, har markeringer som ikke kan slites av, og forblir lesbare ved tung bruk.

En form kan produsere flere kopier av de samme delene i et enkelt “skudd”. Antall "inntrykk" i formen til den delen blir ofte feil referert til som kavitasjon. Et verktøy med ett inntrykk vil ofte kalles et enkelt inntrykk (hulrom). En form med to eller flere hulrom av de samme delene vil sannsynligvis bli referert til som flere inntrykk (hulrom). Noen ekstremt høye produksjonsvolumformer (som for flaskekapper) kan ha over 128 hulrom.

I noen tilfeller vil flere hulromverktøyer forme en serie forskjellige deler i det samme verktøyet. Noen verktøymakere kaller disse formene familieformer da alle delene er relatert. Eksempler inkluderer plastmodellsett.

Mold lagring

Produsenter legger stor vekt på å beskytte tilpassede muggsopp på grunn av de høye gjennomsnittlige kostnadene. Det perfekte temperatur- og fuktighetsnivået opprettholdes for å sikre lengst mulig levetid for hver tilpassede form. Tilpassede muggsopp, som de som brukes til støping av gummi, lagres i temperatur- og fuktighetsregulerte omgivelser for å forhindre vridning.

Verktøymaterialer

Verktøystål brukes ofte. Mildt stål, aluminium, nikkel eller epoxy er kun egnet for prototype eller veldig korte produksjonsløp. Moderne hard aluminium (7075 og 2024 legeringer) med riktig støpeformdesign, kan enkelt lage støpeformer som er i stand til 100,000 eller mer levetid med riktig formvedlikehold.

maskinering

Former er bygd gjennom to hovedmetoder: standard maskinering og EDM. Standard maskinering, i sin konvensjonelle form, har historisk sett vært metoden for å bygge injeksjonsformer. Med teknologisk utvikling ble CNC-bearbeiding det dominerende middelet til å lage mer komplekse former med mer nøyaktige molddetaljer på kortere tid enn tradisjonelle metoder.

Den elektriske utladningsbearbeidingen (EDM) eller gnisterosjonsprosessen har blitt mye brukt i muggfremstilling. I tillegg til å tillate dannelse av former som er vanskelige å bearbeide, tillater prosessen at forherdede former formes slik at det ikke er behov for varmebehandling. Endringer i en herdet form ved konvensjonell boring og fresing krever normalt utglødning for å myke formen, etterfulgt av varmebehandling for å herde den igjen. EDM er en enkel prosess der en formet elektrode, vanligvis laget av kobber eller grafitt, senkes veldig sakte ned på formoverflaten (over en periode på mange timer), som er nedsenket i parafinolje (parafin). En spenning påført mellom verktøy og mugg forårsaker gnisterosjon av muggoverflaten i invers form av elektroden.

Kostnad

Antall hulrom innlemmet i en form vil direkte korrelere i støpekostnadene. Færre hulrom krever langt mindre verktøyarbeid, så å begrense antall hulrom i sving vil resultere i lavere innledende produksjonskostnader for å bygge en injeksjonsform.

Ettersom antall hulrom spiller en viktig rolle i støpekostnadene, gjør kompleksiteten i delens design også. Kompleksitet kan inkorporeres i mange faktorer som overflatebehandling, toleransekrav, innvendige eller utvendige gjenger, fin detaljering eller antall underklipp som kan innlemmes.

Ytterligere detaljer som for eksempel underskjæringer, eller hvilken som helst funksjon som forårsaker ekstra verktøy, vil øke muggkostnaden. Overflatebehandling av kjernen og hulrommet i muggsopp vil ytterligere påvirke kostnadene.

Støpeprosess av gummi gir et høyt utbytte av holdbare produkter, noe som gjør det til den mest effektive og kostnadseffektive støpemetoden. Konsekvente vulkaniseringsprosesser som involverer presis temperaturkontroll, reduserer alt avfallsmateriale betydelig.

Injiseringsprosess

Med sprøytestøping mates granulær plast av en tvungen ramme fra en beholder inn i et oppvarmet fat. Når granulatene sakte beveges frem av et stempel av skruetype, presses plasten inn i et oppvarmet kammer, hvor det smeltes. Når stempelet skrider frem, blir den smeltede plasten presset gjennom et munnstykke som hviler mot formen, slik at den kan komme inn i formhulen gjennom et port og løpesystem. Formen forblir kald så plasten stivner nesten så snart formen er fylt.

Sprøytestøpesyklus

Hendelsesforløpet under injeksjonsformen til en plastdel kalles sprøytestøpesyklusen. Syklusen begynner når formen lukkes, etterfulgt av injeksjon av polymeren i formhulen. Når hulrommet er fylt opprettholdes et holdetrykk for å kompensere for materialkrymping. I neste trinn snur skruen og mater neste skudd til den fremre skruen. Dette fører til at skruen trekkes tilbake når neste skudd er klargjort. Når delen er tilstrekkelig kjølig, åpnes formen og delen kastes ut.

Vitenskapelig kontra tradisjonell støping

Tradisjonelt ble injeksjonsdelen av støpeprosessen utført med ett konstant trykk for å fylle og pakke hulrommet. Denne metoden tillot imidlertid en stor variasjon i dimensjoner fra syklus til syklus. Vanligere brukt nå er vitenskapelig eller frakoblet støping, en metode som er banebrytende av RJG Inc. I denne "frakobles" injeksjonen av plasten for å gi bedre kontroll over deldimensjoner og mer syklus-til-syklus (ofte kalt shot-to -skudd i bransjen) konsistens. Først fylles hulrommet til omtrent 98% fullt ved hjelp av hastighetskontroll (hastighet). Selv om trykket skal være tilstrekkelig for å tillate ønsket hastighet, er trykkbegrensninger i dette trinnet uønsket. Når hulrommet er 98% fullt, bytter maskinen fra hastighetskontroll til trykkontroll, der hulrommet er "pakket ut" ved et konstant trykk, hvor tilstrekkelig hastighet til å nå ønsket trykk er nødvendig. Dette gjør at deldimensjoner kan kontrolleres til innenfor tusendels tomme eller bedre.

Ulike typer sprøytestøpsprosesser

Selv om de fleste injeksjonsstøpe-prosesser dekkes av den konvensjonelle prosessbeskrivelsen ovenfor, er det flere viktige støpevariasjoner inkludert, men ikke begrenset til:

• Pressestøping
• Støping av metall
• Tynnveggsprøytestøping
• Injeksjonsstøping av flytende silikongummi

En mer omfattende liste over injeksjonsformingsprosesser kan bli funnet her:

Prosess feilsøking

Som alle industrielle prosesser kan sprøytestøping produsere mangelfulle deler. Innen sprøytestøping utføres ofte feilsøking ved å undersøke mangelfulle deler for spesifikke defekter og adressere disse feilene med utformingen av formen eller egenskapene til selve prosessen. Forsøk utføres ofte før full produksjon kjøres i et forsøk på å forutsi feil og bestemme de spesifikasjoner som skal brukes i injeksjonsprosessen.

Når du fyller en ny eller ukjent form for første gang, der skuddstørrelse for den formen er ukjent, kan en tekniker / verktøysetter utføre en prøvekjøring før en full produksjonskjøring. Han starter med en liten skuddvekt og fylles gradvis til formen er 95 til 99% full. Når dette er oppnådd, vil en liten mengde holdetrykk påføres og holdetiden økes til porten fryser av (størkningstid) har oppstått. Portfrysingstid kan bestemmes ved å øke holdetiden, og deretter veie delen. Når vekten av delen ikke endres, er det kjent at porten har frosset og ikke mer materiale blir injisert i delen. Portstivningstid er viktig, siden den bestemmer syklustiden og produktets kvalitet og konsistens, som i seg selv er et viktig tema i økonomien i produksjonsprosessen. Holdetrykket økes til delene er fri for vask og delvekt er oppnådd.

Støpefeil

Injeksjonsstøping er en kompleks teknologi med mulige produksjonsproblemer. De kan være forårsaket av defekter i formene, eller oftere av selve støpeprosessen.

Metoder som industriell CT-skanning kan hjelpe deg med å finne disse feilene eksternt og internt.

toleranser

Støpingstoleranse er et spesifisert mål for avviket i parametere som dimensjoner, vekter, former eller vinkler, etc. For å maksimere kontrollen ved å stille inn toleranser er det vanligvis en minimums- og maksimumsgrense for tykkelse, basert på prosessen som brukes. Sprøytestøping er vanligvis i stand til toleranser som tilsvarer en IT-grad på ca. 9–14. Den mulige toleransen for en termoplast eller en termohærdet er ± 0.200 til ± 0.500 millimeter. I spesialiserte applikasjoner oppnås toleranser så lave som ± 5 µm på både diametre og lineære egenskaper i masseproduksjon. Overflatebehandlinger på 0.0500 til 0.1000 um eller bedre kan oppnås. Grove eller småsteinede overflater er også mulig.

Krav til strømforsyning

Kraften som kreves for denne prosessen med sprøytestøping avhenger av mange ting og varierer mellom materialene som brukes. Produksjonsprosesser Referansehåndbok sier at kraftbehovene avhenger av "et materiales egenvekt, smeltepunkt, varmeledningsevne, delstørrelse og støpehastighet." Nedenfor er en tabell fra side 243 med samme referanse som tidligere nevnt, som best illustrerer egenskapene som er relevante for kraften som kreves for de mest brukte materialene.

Robotstøping

Automatisering betyr at den mindre størrelsen på deler tillater et mobilt inspeksjonssystem å undersøke flere deler raskere. I tillegg til å montere inspeksjonssystemer på automatiske enheter, kan roboter med flere akser fjerne deler fra formen og plassere dem for videre prosesser.

Spesifikke tilfeller inkluderer fjerning av deler fra formen umiddelbart etter at delene er opprettet, samt anvendelse av maskinsynssystemer. En robot tar tak i delen etter at ejektorstiftene er blitt forlenget for å frigjøre delen fra formen. Den flytter dem deretter til enten en lokalisering eller direkte til et inspeksjonssystem. Valget avhenger av type produkt, samt den generelle utformingen av produksjonsutstyret. Visjonssystemer montert på roboter har forbedret kvalitetskontrollen for innsatte støpte deler. En mobil robot kan mer nøyaktig bestemme plasseringsnøyaktigheten til metallkomponenten, og inspisere raskere enn et menneske kan.

Galleri