Τι είναι η κατασκευή χύτευσης με έγχυση; Χρησιμοποιείται κυρίως για τη μαζική παραγωγή πλαστικών αντικειμένων, ακόμη και με πολύπλοκα σχέδια. Οι κατασκευαστές λιώνουν το υλικό και στη συνέχεια το ρίχνουν στο καλούπι για να δημιουργήσουν αμέτρητα προϊόντα, όπως τα χρησιμοποιούμε καθημερινά.
Μάθετε την επιστήμη πίσω από τη διαδικασία χύτευσης με έγχυση, την τέχνη της κατασκευής καλουπιών και, φυσικά, τις τεχνικές φινιρίσματος σε αυτό το άρθρο.
Τύποι μηχανών χύτευσης με έγχυση
Η κατασκευή με χύτευση με έγχυση μπορεί να γίνει με διάφορες μηχανές. Οι μηχανικοί τις σχεδιάζουν εστιάζοντας στις ποικίλες απαιτήσεις βιομηχανιών όπως τα εξαρτήματα αυτοκινήτων, τα ηλεκτρονικά και τα καταναλωτικά αγαθά.
Οι επιλογές μηχανών είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα της χύτευσης με έγχυση. Αυτό μπορεί να επηρεάσει την ακρίβεια, την αποδοτικότητα και τις οικονομικές ανησυχίες. Ας διερευνήσουμε ποιοι βασικοί τύποι μηχανών χύτευσης με έγχυση μπορούν να χρησιμοποιηθούν και τα μοναδικά χαρακτηριστικά τους.
Υδραυλικά μηχανήματα:
Οι υδραυλικές μηχανές χύτευσης με έγχυση κυκλοφορούν στην αγορά εδώ και δεκαετίες. Αυτές οι διατάξεις χρησιμοποιούν υδραυλική ισχύ για τον έλεγχο της μονάδας σύσφιξης, της μονάδας έγχυσης και άλλων εξαρτημάτων. Τα πλεονεκτήματα αυτής της μηχανής μπορεί να είναι τα εξής:
- Διαχειρίζεται υψηλή πίεση σύσφιξης και δημιουργεί αποτελεσματικά πολύπλοκα και μεγάλα εξαρτήματα.
- Αυτή η μηχανή είναι η καλύτερη επιλογή για την παραγωγή πλαστικών προϊόντων μεγάλου όγκου.
Όμως, κατά κάποιο τρόπο, είναι λιγότερο ενεργειακά αποδοτικοί. Εάν τα χρησιμοποιείτε υπερβολικά, οπότε χρειάζονται μεγαλύτερη συντήρηση σε σύγκριση με τις σύγχρονες εναλλακτικές λύσεις. Παρόλα αυτά, παραμένουν μια προσιτή επιλογή για ορισμένες εφαρμογές.
Μηχανές εμβολισμού:
Οι μηχανές χύτευσης με έγχυση τύπου εμβόλου περιέχουν μια κοιλότητα καλουπιού, ένα τμήμα πυρήνα με έμβολο και μια χοάνη. Όταν φορτίζετε την πρώτη ύλη μέσα στη χοάνη (προσαρτημένη στο βαρέλι) ρυθμίζοντας τη θερμοκρασία από τον ελεγκτή.
Αυτό το έμβολο κινείται προς τα κάτω και εγχέει το υλικό. Αυτό λιώνει στο εσωτερικό του βαρελιού μέσα στο καλούπι. Αυτό γίνεται με κάποια υψηλή πίεση. Αυτές οι μηχανές χρειάζονται για την παραγωγή αυτών των βασικών εφαρμογών όπου δεν είναι απαραίτητη η ακραία ακρίβεια.
Πλεονεκτήματα:
- Χρησιμοποιείται σε βιομηχανίες μικρής κλίμακας για
- μερικά μικρά και απλά προϊόντα.
- Πρόκειται για μια προσιτή επιλογή.
- Μπορείτε εύκολα να τα διατηρήσετε.
Μειονεκτήματα:
- Είναι αρκετά περιορισμένο όσον αφορά τον έλεγχο της ροής του υλικού.
- Η χύτευση με έγχυση με έμβολο συχνά αποτυγχάνει να διανείμει ομοιόμορφα το υλικό στην κοιλότητα του καλουπιού.
- Απαιτούνται σπρέι απελευθέρωσης, καθώς δεν είναι κατάλληλα για πολύπλοκα σχήματα.
Δύο μηχανές Unit-Plunger
Στις μηχανές εμβολισμού θα διαπιστώσετε ότι χρησιμοποιούν μια διαδικασία δύο σταδίων για καλύτερο έλεγχο του πλαστικού υλικού. Το πρώτο έμβολο συμπιέζει το φορτισμένο υλικό. Επιτρέπει την ομοιόμορφη πυκνότητα και μειώνει τους θύλακες αέρα. Στη συνέχεια, το άλλο έμβολο γεμίζει το λιωμένο υλικό στο καλούπι και το αφήνει για στερεοποίηση με μεγαλύτερη ακρίβεια.
Πλεονεκτήματα:
- Αυτή η μηχανή είναι γνωστή για τα βελτιωμένα συστήματα ελέγχου σε σύγκριση με τους τύπους με ένα έμβολο.
- Φέρνει καλύτερη ποιότητα για συγκεκριμένα πολύπλοκα σχήματα και προσαρμοσμένα καλούπια.
- Παρέχετε μεγαλύτερη συνοχή.
Εφαρμογές:
Είναι ένα πολύ κοινό μηχάνημα και συχνά χρησιμοποιούμε αυτούς τους τύπους για εξαρτήματα αυτοκινήτων και καταναλωτικά αγαθά που απαιτούν περίπλοκη λεπτομερή επεξεργασία.
Βιδωτές μηχανές:
Οι βιδωτές μηχανές και οι τύποι με έμβολο και έμβολο είναι αρκετά συνηθισμένοι. Σε μια μηχανή τύπου κοχλία, υπάρχουν δύο θάλαμοι: ένας θάλαμος χρησιμοποιείται για την πλαστικοποίηση της πρώτης ύλης και ένας άλλος θάλαμος χρησιμοποιείται για την έγχυση του υλικού στο εσωτερικό του καλουπιού. Το υλικό φορτώνεται από τη χοάνη στο βαρέλι. Στο τμήμα του βαρελιού, αποτελείται από κάποια θερμαντικά συγκροτήματα ταινίας μαζί με τον κοχλία που περιστρέφεται. Και τα δύο βοηθούν στην πλαστικοποίηση της πρώτης ύλης.
Πλεονεκτήματα:
- Οι μηχανές με έμβολο και βίδα είναι αρκετά παρόμοιες, αλλά το αποτέλεσμα και η απόδοση της μηχανής τύπου βιδωτού εμβόλου είναι πιο αποτελεσματικές.
- Σας παρέχει εξαιρετικό έλεγχο της ροής του υλικού και υψηλότερες πιέσεις έγχυσης.
- Αυτές οι μηχανές μπορούν να χειριστούν θερμοπλαστικά υλικά όπως ABS, νάιλον και πολυκαρβονικό.
- Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων προϊόντων με λεπτομερή σχέδια.
Μειονεκτήματα:
- Κοστίζει περισσότερο από τις μηχανές εμβολισμού.
- Τεχνικά διαφέρει από ένα απλό μηχάνημα και απαιτεί εξειδικευμένους χειριστές και τακτική συντήρηση.
Εμβολοφόρες βιδωτές μηχανές:
Η μηχανή που βλέπουμε περισσότερο είναι μια μηχανή χύτευσης με έγχυση με παλινδρομική κίνηση. Οι μαύρες ουσίες σε αυτή τη μηχανή ονομάζονται θερμαντικά στοιχεία. Είναι προσαρτημένα στην κάννη. Στο εσωτερικό της κάννης υπάρχει ένας παλινδρομικός κοχλίας.
Ο παλινδρομικός κοχλίας είναι οργανωμένος σε τρεις ζώνες, οι οποίες είναι η ζώνη τροφοδοσίας, η ζώνη μετάβασης και η ζώνη μέτρησης.
Στη ζώνη τροφοδοσίας, το υλικό μεταφέρεται από τη χοάνη στο βαρέλι. Η ζώνη μετάβασης συμπιέζει το υλικό και στη ζώνη δοσομέτρησης μπροστά από τον κοχλία υπάρχει ένα NRV, το οποίο αποτρέπει την αντίστροφη ροή του υλικού. Ότι δεν επιστρέφει στο εσωτερικό της κάννης κατά τη στιγμή της έγχυσης.
Αυτός ο μηχανισμός διπλής δράσης είναι καλός για την επίτευξη ακρίβειας στη μέτρηση των αντικειμένων μικρού μεγέθους και των βέλτιστων πιέσεων έγχυσης.
Πλεονεκτήματα:
- Αυτό το μηχάνημα σας επιτρέπει να ελέγχετε την πίεση έγχυσης με καλύτερο τρόπο.
- Βοήθεια στην παραγωγή αντικειμένων μικρού μεγέθους.
- Ιδανικό για λεπτομερή εξαρτήματα και σύνθετα σχήματα.
- Βελτιώνει την ανάμιξη των υλικών και ελαχιστοποιεί τα απόβλητα υλικών.
Μειονεκτήματα:
- Όταν δημιουργείτε πιο περίπλοκα σχέδια, απαιτείται μεγαλύτερη συντήρηση.
- Το αρχικό κόστος επένδυσης αυτών των τύπων μηχανημάτων μπορεί να είναι σημαντικό.
Εφαρμογές:
Αυτή είναι η πιο κοινή και αποτελεσματική μηχανή που χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλες τις βιομηχανίες πλαστικών.
της χύτευσης με έγχυση για την κατασκευή εξαρτημάτων ηλεκτρονικών και ιατρικών συσκευών.
Έγχυση Molding Manufacturing σε βάθος διαδικασία
Ρεολογία των πλαστικών
Στη διαδικασία χύτευσης με έγχυση, θα βρείτε τη ροή του λιωμένου πλαστικού. Το ιξώδες είναι μια απίστευτη παράμετρος που καθορίζει πόσο εύκολα ρέει το υλικό υπό πίεση. Μπορεί να επηρεαστεί από παράγοντες μερικών μόνο από τη θερμοκρασία τήγματος, την πίεση έγχυσης και τον ρυθμό ροής.
Θα δείτε πώς οι υψηλότερες θερμοκρασίες μειώνουν το ιξώδες και κάνουν μεγάλη διαφορά στην εξομάλυνση της ροής μέσα στην κοιλότητα του καλουπιού. Όποτε χαμηλώνετε τις θερμοκρασίες, αυτό θα προκαλέσει ατελή πλήρωση και ελαττώματα στην επεξεργασία.
Ορισμένα από τα θερμοπλαστικά υλικά, όπως το πολυπροπυλένιο (PP), το ABS και το νάιλον 6/6, παρουσιάζουν διαφορετικό ιξώδες. Αυτό συνήθως βασίζεται στη μοριακή δομή και τον τύπο της ρητίνης τους. Κάτι που επηρεάζει επίσης την καταλληλότητά τους σε σχέση με τις εφαρμογές.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι:
1: Νευτώνιος
2: Μη Νευτώνεια.
Τα Νευτώνεια ρευστά ρέουν σταθερά, όπως το νερό. Τα μη Νευτώνεια ρευστά αλλάζουν το ρυθμό ροής υπό πίεση, όπως η κέτσαπ.
Η διατμητική αραίωση συμβαίνει όταν τα ρευστά ρέουν ταχύτερα υπό αυξημένη πίεση. Αυτό επηρεάζει τη ροή του τήγματος στα πλαστικά. Η κατανομή μοριακού βάρους (MWD) επηρεάζει επίσης τη ροή τήγματος. Μια ευρύτερη MWD μπορεί να οδηγήσει σε πιο σύνθετη συμπεριφορά ροής.
Η σχέση μεταξύ του ρυθμού διάτμησης και του ιξώδους μπορεί να περιγραφεί από την εξίσωση του νόμου της δύναμης:
η = K * (γ)^n-1
Όπου η είναι το ιξώδες, Κ είναι ο δείκτης συνεκτικότητας, γ είναι ο ρυθμός διάτμησης και n είναι ο δείκτης power-law.
| Ρυθμός διάτμησης (γ) | Ιξώδες (η) |
|---|---|
| 0.1 | 1000 |
| 1 | 100 |
| 10 | 10 |
| 100 | 1 |
Μεταφορά θερμότητας και ψύξη
Η μεταφορά θερμότητας κατά τη διάρκεια του χρόνου ψύξης είναι σημαντική στην κατασκευή πλαστικών χύτευσης με έγχυση. Πολλά κανάλια ψύξης διευκολύνουν την απαγωγή θερμότητας, αποτρέποντας την παραμόρφωση του τεμαχίου και εξασφαλίζοντας συνεπή στερεοποίηση.
Για να καθορίσετε το κατάλληλο μέγεθος και την ακρίβεια ποιότητας του τελικού τεμαχίου πρέπει να εφαρμόσετε ομοιόμορφη ψύξη. Αυτό απομακρύνει τις εσωτερικές τάσεις και τις στρεβλώσεις.
Μετά την προσαρμογή των παραμέτρων ψύξης στο σχεδιασμό του καλουπιού, θα έχετε βελτιωμένους χρόνους κύκλου. Υποστηρίζει επίσης την ενεργειακή απόδοση, ευθυγραμμιζόμενη με τις βιώσιμες πρακτικές χύτευσης με έγχυση.
Ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας (Q) μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας:
Q = h * A * ΔT
Πού:
- h: Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας
- Α: Επιφάνεια
- ΔT: Διαφορά θερμοκρασίας
Ο χρόνος ψύξης (t) μπορεί να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας:
t = ρ * c_p * V / (h * A)
Πού:
- ρ: Πυκνότητα
- c_p: Ειδική θερμοχωρητικότητα
- V: Όγκος
Ανάλυση τάσεων και παραμορφώσεων
Ορισμένες από τις ταχείες αλλαγές στην πίεση και τη θερμοκρασία θα προκαλέσουν τάσεις και παραμορφώσεις καθώς το λιωμένο πλαστικό εγχέεται στην κοιλότητα του καλουπιού.
Βασικές ιδέες και βέλτιστες πρακτικές χύτευσης, όπως η ελεγχόμενη πίεση έγχυσης, ο χρόνος συγκράτησης και ο χρόνος ψύξης, οδηγούν στις πιο επιτυχημένες διαδικασίες. Αυτό απλά εξαλείφει τις μηχανικές ιδιότητες, την αντοχή του τεμαχίου και την πιθανότητα εμφάνισης ελαττωμάτων όπως σημάδια βύθισης ή γραμμές συγκόλλησης.
Βασικές αρχές της επιστήμης των υλικών
Η μοριακή δομή των θερμοπλαστικών υλικών αναφέρεται σε συγκεκριμένα στοιχεία. Αυτό καθορίζει τα χαρακτηριστικά του σημείου τήξης και τα τελικά χαρακτηριστικά τους. Παίρνοντας παραδείγματα από το πολυκαρβονικό (PC) και το νάιλον 6 δείχνει πώς παρουσιάζουν υψηλή αντοχή και ευελιξία για σύνθετα σχήματα και λεπτομερή εξαρτήματα.
Επιπλέον, η επιλογή παρθένου υλικού ή ανακυκλωμένου πλαστικού επηρεάζει παραμέτρους όπως το ιξώδες, τα χαρακτηριστικά ροής και τη συνολική σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας. Αυτές είναι σταθερές θεμελιώδεις αρχές στις οποίες πρέπει να εστιάζουν οι κατασκευαστές προϊόντων χύτευσης με έγχυση.
Κατασκευή καλουπιών με χύτευση με έγχυση
Αρχές σχεδιασμού καλουπιών
Το πραγματικό θεμέλιο της επιτυχημένης κατασκευής με έγχυση καλουπιού εξαρτάται από το σχεδιασμό του καλουπιού. Μπορείτε να διασφαλίσετε τους παράγοντες, όπως η αποτελεσματικότητα και η ποιότητα στην παραγωγή εξαρτημάτων, μέσω διαφόρων αρχών.
Σχέδιο γωνίες:
Κάθε φορά που η ρύθμιση των κατάλληλων γωνιών βύθισης καθιστά τη διαδικασία εκτίναξης πιο ομαλή. Μειώνει τη φθορά του καλουπιού και ελαχιστοποιεί τις επιφανειακές ατέλειες. Δεν επηρεάζουν τα πολύπλοκα σχήματα και τα περίπλοκα σχέδια.
Σχεδιασμός καναλιού ψύξης:
Κατά τον προσδιορισμό της ομοιόμορφης ψύξης, λάβετε υπόψη τον αποδοτικό σχεδιασμό των καναλιών ψύξης. Αποτρέπει την παραμόρφωση των εξαρτημάτων. Η σωστή τοποθέτηση και οι μετρήσεις που λαμβάνονται για τα κανάλια μειώνουν το χρόνο ψύξης και βελτιώνουν την αποδοτικότητα της παραγωγής.
Σχεδιασμός πύλης και δρομέα:
Η θέση των θυρίδων και η διαμόρφωση των ψυχρών δρομέων επηρεάζουν τις ρυθμίσεις για την πλήρωση του καλουπιού. Πρέπει να εστιάσετε στις καλά σχεδιασμένες πύλες. Αυτό ουσιαστικά φροντίζει για την ομοιόμορφη πλήρωση και την ελαχιστοποίηση ελαττωμάτων όπως οι γραμμές συγκόλλησης.
Συστήματα εκτίναξης:
Τα συστήματα εκτόξευσης θα πρέπει να επιλέγονται μετά από προσεκτική μελέτη της γεωμετρίας του τεμαχίου και της εφαρμογής. Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούν συχνά πείρους εκτίναξης, μανίκια ή πλάκες. Το σύστημα αυτό βοηθά στην ασφαλή αφαίρεση των εξαρτημάτων από το καλούπι.
Προηγμένες τεχνικές χύτευσης
Η σύγχρονη κατασκευή με έγχυση καλουπιών επιτρέπει στους χειριστές να δημιουργούν ευέλικτα σχέδια με ακρίβεια.
Τα καλούπια στοίβας διεργασιών παρέχουν υψηλή απόδοση σε παραγωγή μεγάλου όγκου. Το overmolding είναι η καλύτερη επιλογή για την κατασκευή εργονομικών λαβών ή πολυλειτουργικών εξαρτημάτων που συνδυάζουν πολλαπλά υλικά ή χρώματα.
Η άλλη διαδικασία, που ονομάζεται χύτευση με ένθετο, ενσωματώνει μέταλλο ή άλλα εξαρτήματα στο καλούπι. Μπορεί να παράγει αποτελέσματα με αυξημένη λειτουργικότητα. Παραδείγματα μπορεί να είναι τα ένθετα με σπείρωμα σε εξαρτήματα αυτοκινήτων.
Σχεδιασμός με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD) και κατασκευή (CAM)
Παρόλο που πολλές από τις προηγμένες τεχνικές χύτευσης, όπως το CAD και το CAM, παρέχουν τα πραγματικά οφέλη στη συνολική διαδικασία παραγωγής.
- Επιτρέπει τη δημιουργία ακριβούς σχεδιασμού καλουπιών σε σύγκριση με πολύ παλαιότερα καλούπια.
- τεχνικές.
- Αντιπροσωπεύουν την προσομοίωση της ροής του υλικού, της ψύξης και της κατανομής των τάσεων.
- Σε πολλές περιπτώσεις, υποστηρίζει πολύπλοκες κοιλότητες καλουπιών και γεωμετρίες πυρήνων καλουπιών.
- Αυτές οι τεχνικές οδηγούν τη διαδικασία κατασκευής στην πραγματική εξοικονόμηση υλικού και στη μείωση του χρόνου κύκλου.
- Προσφέρει επίσης βιώσιμες πρακτικές χύτευσης με έγχυση.
Τεχνικές φινιρίσματος για χυτά μέρη με έγχυση
Κοπή και ξεφλούδισμα
Καθώς κατά μήκος των άκρων του μορφοποιημένου τεμαχίου, μπορεί να σχηματιστεί περίσσεια πλαστικού (που συνήθως αναφέρεται ως "flash"). Εμφανίζεται λόγω υπερχείλισης ή λανθασμένων ευθυγραμμίσεων κατά τη διαδικασία έγχυσης. Όντας βήματα μεταγενέστερης επεξεργασίας, κλάδεμα και ξεφλούδισμα να αφαιρεί την περίσσεια υλικού και να αντισταθμίζει τυχόν ανεπάρκειες στις ακμές των εξαρτημάτων. Μπορείτε επίσης να ενσωματώσετε αυτοματοποιημένα συστήματα ή χειροκίνητα εργαλεία. Αυτό σας βοηθάει να επιτύχετε ακρίβεια στην παραγωγή μεγάλου όγκου.
Βαφή και επίστρωση
Όταν μετατρέπουμε την πρώτη ύλη σε κάτι ιδιαίτερο, απαιτείται περαιτέρω μια διαδικασία φινιρίσματος. Αυτό όχι μόνο αυξάνει τα χαρακτηριστικά του αλλά και την αισθητική του. Για το σκοπό αυτό, τα στάδια βαφής και επίστρωσης είναι ζωτικής σημασίας. Για παράδειγμα, η εφαρμογή προστατευτικών επιστρώσεων προσφέρει αντοχή στη φθορά, την έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία και τη διάβρωση.
Συναρμολόγηση και ενσωμάτωση:
Πολλά από τα τελικά εξαρτήματα μέσω χύτευσης με έγχυση πρέπει να συναρμολογηθούν για τη δημιουργία της πραγματικής εφαρμογής. Τα βήματα συναρμολόγησης και ολοκλήρωσης σας επιτρέπουν να συνδυάσετε τα πολλαπλά μέρη του προϊόντος. Για το σκοπό αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε είτε μηχανικούς συνδέσμους, είτε κόλλες, είτε ακόμη και τεχνικές συγκόλλησης. Για παράδειγμα, τα μέρη των αυτοκινήτων, των καταναλωτικών αγαθών και των ηλεκτρονικών συσκευών.
Άλλες τεχνικές φινιρίσματος
- Γυάλισμα: Είναι η παράμετρος που υπεισέρχεται στη διαδικασία για την αύξηση της ομαλότητας και της στιλπνότητας της επιφάνειας.
- Επιμετάλλωση: Πρόκειται για επιστρώσεις που μπορούν να εφαρμοστούν για να προσθέσουν ένα μεταλλικό φινίρισμα, από το οποίο σχηματίζεται ένα προστατευτικό στρώμα στο χυτευμένο τμήμα. Αυτό βελτιώνει την ανθεκτικότητα και την οπτική του εμφάνιση.
- Υφή: Τα μοτίβα αποτύπωσης αφορούν την επιφάνεια. Προσφέρουν απτικές ή οπτικές βελτιώσεις σε εξαρτήματα αυτοκινήτων και καταναλωτικών αγαθών κ.λπ.
Συμπέρασμα:
Η ιστορία της χύτευσης με έγχυση απέδειξε την εξέλιξή της. Αλλάζει την πτυχή του απλού σχεδιασμού. Η γνώση του τι είναι η κατασκευή με χύτευση με έγχυση αφορά ένα αξιοσημείωτο μείγμα επιστήμης, μηχανικής και τεχνολογίας.
Η εξέλιξη του εξοπλισμού χύτευσης με έγχυση επιτρέπει στους κατασκευαστές να υιοθετήσουν βιώσιμες πρακτικές. Επιλέξτε λοιπόν καλύτερη υπηρεσία κατασκευής χύτευσης με έγχυση στην Κίνα όπως πλαστικό καλούπι.