Injektion

Sprøjtestøbning (sprøjtestøbning i USA) er en fremstillingsproces til fremstilling af dele ved at sprøjte materiale ind i en form. Sprøjtestøbning kan udføres med et væld af materialer, herunder metaller, (for hvilke processen kaldes trykstøbning), glas, elastomerer, konfekture og oftest termoplastiske og termohærdende polymerer. Materiale til delen føres ind i en opvarmet tønde, blandes og presses ind i et formhulrum, hvor det afkøles og hærder til konfigurationen af ​​hulrummet. Efter et produkt er designet, normalt af en industriel designer eller en ingeniør, er forme lavet af en formmager (eller værktøjsmager) af metal, normalt enten stål eller aluminium, og præcisionsbearbejdet til at danne funktionerne i den ønskede del. Sprøjtestøbning bruges i vid udstrækning til fremstilling af en række dele, fra de mindste komponenter til hele karrosseripaneler i biler. Fremskridt inden for 3D-printteknologi, ved hjælp af fotopolymerer, som ikke smelter under sprøjtestøbning af nogle termoplaster med lavere temperatur, kan bruges til nogle simple sprøjtestøbeforme.

Dele, der skal sprøjtestøbes, skal være meget omhyggeligt designet for at lette støbeprocessen; det anvendte materiale til delen, den ønskede form og egenskaber af delen, materialet i formen og formemaskinens egenskaber skal alle tages i betragtning. Sprøjtestøbningens alsidighed lettes af denne bredde af designovervejelser og -muligheder.

Applikationer

Sprøjtestøbning bruges til at skabe mange ting, såsom trådspoler, emballage, flaskehætter, bildele og komponenter, Gameboys, lommekamme, nogle musikinstrumenter (og dele af dem), stole i ét stykke og små borde, opbevaringsbeholdere, mekaniske dele (inklusive gear) og de fleste andre plastprodukter, der er tilgængelige i dag. Sprøjtestøbning er den mest almindelige moderne metode til fremstilling af plastdele; den er ideel til at producere store mængder af det samme objekt.

Procesegenskaber

Sprøjtestøbning bruger en stempel eller skruetypestempel til at tvinge smeltet plast materiale ind i et formhulrum; dette størkner til en form, der har tilpasset sig formens kontur. Det er mest almindeligt anvendt til at behandle både termoplastiske og termohærdende polymerer, hvor det anvendte volumen af ​​førstnævnte er betydeligt højere. Termoplast er udbredt på grund af egenskaber, der gør dem særdeles velegnede til sprøjtestøbning, såsom den lethed, hvormed de kan genbruges, deres alsidighed, der gør det muligt at bruge dem i en bred vifte af applikationer, og deres evne til at blødgøre og flyde ved opvarmning. Termoplast har også et element af sikkerhed over hærdeplast; hvis en termohærdende polymer ikke skydes ud af sprøjtecylinderen rettidigt, kan der forekomme kemisk tværbinding, hvilket får skruen og kontraventilerne til at sætte sig fast og potentielt beskadige sprøjtestøbemaskinen.

Sprøjtestøbning består af højtryksindsprøjtning af råmaterialet i en form, som former polymeren til den ønskede form. Forme kan være af et enkelt hulrum eller flere hulrum. I flere hulrumsforme kan hvert hulrum være identisk og danne de samme dele eller kan være unikt og danne flere forskellige geometrier i løbet af en enkelt cyklus. Forme er generelt lavet af værktøjsstål, men rustfrit stål og aluminiumsforme er velegnede til visse applikationer. Aluminiumsforme er typisk dårligt egnede til produktion af store mængder eller dele med snævre dimensionelle tolerancer, da de har ringere mekaniske egenskaber og er mere tilbøjelige til at blive slidt, beskadiget og deformeret under indsprøjtnings- og fastspændingscyklusserne; aluminiumsforme er imidlertid omkostningseffektive i lavvolumenapplikationer, da formfabrikationsomkostninger og -tid er betydeligt reduceret. Mange stålforme er designet til at behandle langt over en million dele i løbet af deres levetid og kan koste hundredtusindvis af dollars at fremstille.

Hvornår termoplast er støbt, føres typisk pelletiseret råmateriale gennem en tragt til en opvarmet tønde med en frem- og tilbagegående skrue. Ved indgangen til tønden stiger temperaturen, og Van der Waals-kræfterne, der modstår relativ strømning af individuelle kæder, svækkes som følge af øget plads mellem molekyler ved højere termiske energitilstande. Denne proces reducerer dens viskositet, hvilket gør det muligt for polymeren at flyde med injektionsenhedens drivkraft. Skruen leverer råmaterialet fremad, blander og homogeniserer de termiske og viskøse fordelinger af polymeren og reducerer den nødvendige opvarmningstid ved mekanisk at forskyde materialet og tilføje en betydelig mængde friktionsopvarmning til polymeren. Materialet føres frem gennem en kontraventil og samler sig foran på skruen til et volumen kendt som a shot. Et skud er mængden af ​​materiale, der bruges til at fylde formhulrummet, kompensere for krympning og give en pude (ca. 10 % af det samlede skudvolumen, som forbliver i løbet og forhindrer skruen i at nå bunden) til at overføre tryk fra skruen til støbeformens hulrum. Når der er samlet nok materiale, tvinges materialet med højt tryk og hastighed ind i den del, der danner hulrummet. For at forhindre stigninger i tryk bruger processen normalt en overføringsposition svarende til et 95-98% fuldt hulrum, hvor skruen skifter fra en konstant hastighed til en konstant trykregulering. Ofte er injektionstiden godt under 1 sekund. Når skruen når overføringspositionen, påføres pakningstrykket, hvilket fuldender formfyldning og kompenserer for termisk krympning, som er ret høj for termoplast i forhold til mange andre materialer. Pakningstrykket påføres, indtil porten (hulrumsindgang) størkner. På grund af sin lille størrelse er porten normalt det første sted, der størkner gennem hele dens tykkelse. Når porten størkner, kan der ikke komme mere materiale ind i hulrummet; følgelig bevæger skruen sig frem og tilbage og optager materiale til den næste cyklus, mens materialet i formen afkøles, så det kan udstødes og være formstabilt. Denne afkølingsvarighed reduceres dramatisk ved brug af køleledninger, der cirkulerer vand eller olie fra en ekstern temperaturregulator. Når den krævede temperatur er opnået, åbnes formen, og en række stifter, ærmer, strippere osv. drives fremad for at fjerne genstanden. Derefter lukker formen, og processen gentages.

Til hærdeplast sprøjtes typisk to forskellige kemiske komponenter ind i tønden. Disse komponenter begynder straks irreversible kemiske reaktioner, som til sidst tværbinder materialet til et enkelt forbundet netværk af molekyler. Efterhånden som den kemiske reaktion finder sted, omdannes de to flydende komponenter permanent til et viskoelastisk fast stof. Størkning i injektionscylinder og skrue kan være problematisk og have økonomiske konsekvenser; derfor er det afgørende at minimere den hærdningshærdende hærdning inde i cylinderen. Dette betyder typisk, at opholdstiden og temperaturen af ​​de kemiske prækursorer minimeres i injektionsenheden. Opholdstiden kan reduceres ved at minimere tøndens volumenkapacitet og ved at maksimere cyklustider. Disse faktorer har ført til brugen af ​​en termisk isoleret, kold injektionsenhed, der sprøjter de reagerende kemikalier ind i en termisk isoleret varm form, hvilket øger hastigheden af ​​kemiske reaktioner og resulterer i kortere tid, der kræves for at opnå en størknet termohærdende komponent. Efter at delen er størknet, lukkes ventilerne for at isolere injektionssystemet og kemiske prækursorer, og formen åbner for at skubbe de støbte dele ud. Derefter lukker formen, og processen gentages.

Forstøbte eller bearbejdede komponenter kan indsættes i hulrummet, mens formen er åben, så materialet, der indsprøjtes i den næste cyklus, dannes og størkner omkring dem. Denne proces er kendt som Indsæt støbning og tillader enkelte dele at indeholde flere materialer. Denne proces bruges ofte til at skabe plastikdele med fremspringende metalskruer, så de kan fastgøres og løsnes gentagne gange. Denne teknik kan også bruges til mærkning i formen, og filmlåg kan også fastgøres til støbte plastikbeholdere.

En skillelinje, indløb, portmærker og ejektorstiftmærker er normalt til stede på den sidste del. Ingen af ​​disse funktioner er typisk ønskede, men er uundgåelige på grund af processens karakter. Portmærker forekommer ved porten, som forbinder smelteafgivelseskanalerne (indløb og løber) med den del, der danner hulrummet. Skillelinje- og ejektorstift-mærker er et resultat af små skævheder, slid, gasformige udluftninger, spillerum til tilstødende dele i relativ bevægelse og/eller dimensionsforskelle på de sammenpassede overflader, der kommer i kontakt med den indsprøjtede polymer. Dimensionsforskelle kan tilskrives uensartet, trykinduceret deformation under injektion, bearbejdningstolerancer og uensartet termisk udvidelse og sammentrækning af formkomponenter, som oplever hurtige cyklusser under processens injektions-, paknings-, afkølings- og ejektionsfaser . Formkomponenter er ofte designet med materialer med forskellige termiske udvidelseskoefficienter. Disse faktorer kan ikke tages i betragtning samtidigt uden astronomiske stigninger i omkostningerne ved design, fremstilling, forarbejdning og kvalitetsovervågning. Den dygtige form- og deldesigner vil placere disse æstetiske ulemper i skjulte områder, hvis det er muligt.

Historie

Den amerikanske opfinder John Wesley Hyatt patenterede sammen med sin bror Isaiah den første sprøjtestøbemaskine i 1872. Denne maskine var relativt enkel sammenlignet med maskiner, der er i brug i dag: den fungerede som en stor kanyle med et stempel til at sprøjte plastik gennem en opvarmet cylinder i en form. Industrien udviklede sig langsomt i årenes løb og producerede produkter som kravestag, knapper og hårkamme.

De tyske kemikere Arthur Eichengrün og Theodore Becker opfandt de første opløselige former for celluloseacetat i 1903, som var meget mindre brandfarligt end cellulosenitrat. Det blev til sidst gjort tilgængeligt i en pulverform, hvorfra det let kunne sprøjtestøbes. Arthur Eichengrün udviklede den første sprøjtestøbepresse i 1919. I 1939 patenterede Arthur Eichengrün sprøjtestøbningen af ​​blødgjort celluloseacetat.

Industrien ekspanderede hurtigt i 1940'erne, fordi Anden Verdenskrig skabte en enorm efterspørgsel efter billige, masseproducerede produkter. I 1946 byggede den amerikanske opfinder James Watson Hendry den første skrueindsprøjtningsmaskine, som tillod meget mere præcis kontrol over injektionshastigheden og kvaliteten af ​​de producerede artikler. Denne maskine tillod også materiale at blive blandet før injektion, så farvet eller genbrugt plast kunne tilsættes til nyt materiale og blandes grundigt før det blev sprøjtet ind. I dag tegner skrueindsprøjtningsmaskiner sig for langt størstedelen af ​​alle indsprøjtningsmaskiner. I 1970'erne fortsatte Hendry med at udvikle den første gas-assisterede sprøjtestøbningsproces, som tillod produktionen af ​​komplekse, hule artikler, der afkølede hurtigt. Denne stærkt forbedrede designfleksibilitet samt styrken og finishen af ​​fremstillede dele, samtidig med at produktionstid, omkostninger, vægt og spild blev reduceret.

Plastsprøjtestøbeindustrien har i årenes løb udviklet sig fra at producere kamme og knapper til at producere en bred vifte af produkter til mange industrier, herunder bilindustrien, medicin, rumfart, forbrugerprodukter, legetøj, VVS, emballage og byggeri.

Eksempler på polymerer, der er bedst egnet til processen

De fleste polymerer, nogle gange omtalt som harpikser, kan anvendes, herunder alle termoplast, nogle termohærdende og nogle elastomerer. Siden 1995 er det samlede antal tilgængelige materialer til sprøjtestøbning steget med en hastighed på 750 om året; der var cirka 18,000 materialer til rådighed, da denne tendens begyndte. Tilgængelige materialer omfatter legeringer eller blandinger af tidligere udviklede materialer, så produktdesignere kan vælge materialet med de bedste egenskaber fra et stort udvalg. Vigtige kriterier for valg af et materiale er den styrke og funktion, der kræves for den endelige del, samt omkostningerne, men også hvert materiale har forskellige parametre for støbning, der skal tages i betragtning. Almindelige polymerer som epoxy og phenol er eksempler på termohærdende plast, mens nylon, polyethylen og polystyren er termoplastiske. Indtil forholdsvis for nylig var plastfjedre ikke mulige, men fremskridt i polymeregenskaber gør dem nu ret praktiske. Anvendelser omfatter spænder til forankring og frakobling af bånd til udendørsudstyr.

Udstyr

Sprøjtestøbemaskiner består af en materialebeholder, en sprøjtestøder eller skruestempel og en varmeenhed. Også kendt som presser, de holder formene, hvori komponenterne er formet. Presse er vurderet efter tonnage, som udtrykker mængden af ​​klemkraft, som maskinen kan udøve. Denne kraft holder formen lukket under injektionsprocessen. Tonnage kan variere fra mindre end 5 tons til over 9,000 tons, med de højere tal brugt i forholdsvis få fremstillingsoperationer. Den samlede spændekraft, der er nødvendig, bestemmes af det projicerede areal af den del, der støbes. Dette projicerede areal multipliceres med en klemkraft på fra 1.8 til 7.2 tons for hver kvadratcentimeter af de projicerede områder. Som tommelfingerregel 4 eller 5 tons/in² kan bruges til de fleste produkter. Hvis plastmaterialet er meget stift, vil det kræve mere indsprøjtningstryk at fylde formen, og dermed mere klemmetonnage for at holde formen lukket. Den nødvendige kraft kan også bestemmes af det anvendte materiale og størrelsen af ​​delen; større dele kræver større spændekraft.

Mold

Mold or dø er de almindelige udtryk, der bruges til at beskrive det værktøj, der bruges til at fremstille plastdele i støbning.

Da forme har været dyre at fremstille, blev de normalt kun brugt i masseproduktion, hvor tusindvis af dele blev produceret. Typiske forme er konstrueret af hærdet stål, forhærdet stål, aluminium og/eller beryllium-kobberlegering. Valget af materiale til at bygge en form af er primært et af økonomi; generelt koster stålforme mere at konstruere, men deres længere levetid vil opveje de højere startomkostninger over et større antal dele, der er fremstillet, før de bliver slidt. Forhærdede stålforme er mindre slidstærke og bruges til lavere volumenkrav eller større komponenter; deres typiske stålhårdhed er 38-45 på Rockwell-C skalaen. Hærdede stålforme varmebehandles efter bearbejdning; disse er langt overlegne med hensyn til slidstyrke og levetid. Typisk hårdhed ligger mellem 50 og 60 Rockwell-C (HRC). Aluminiumsforme kan koste væsentligt mindre, og når de er designet og bearbejdet med moderne computerudstyr, kan de være økonomiske til støbning af titusinder eller endda hundredtusindvis af dele. Beryllium kobber bruges i områder af formen, der kræver hurtig varmefjernelse, eller områder, der ser den mest genererede forskydningsvarme. Formene kan fremstilles enten ved CNC-bearbejdning eller ved hjælp af elektriske afladningsbearbejdningsprocesser.

Mould design

Formen består af to primære komponenter, injektionsformen (A-pladen) og ejektorformen (B-pladen). Disse komponenter kaldes også Fræser , støberemager. Plastharpiks kommer ind i formen gennem en gran or gate i sprøjtestøbeformen; indløbsbøsningen skal tætne tæt mod dysen på støbemaskinens sprøjtecylinder og tillade smeltet plast at strømme fra cylinderen ind i formen, også kendt som hulrum. Indløbsbøsningen leder den smeltede plast til hulrumsbillederne gennem kanaler, der er bearbejdet ind i A- og B-pladernes flader. Disse kanaler tillader plastik at løbe langs dem, så de omtales somløbere. Den smeltede plast strømmer gennem løberen og kommer ind i en eller flere specialiserede porte og ind i hulrummets geometri for at danne den ønskede del.

Mængden af ​​harpiks, der kræves for at fylde indløbet, løberen og hulrummene i en form, omfatter et "skud". Indespærret luft i formen kan undslippe gennem luftåbninger, der er slebet ind i støbeformens skillelinje, eller rundt om ejektorstifter og glidere, der er lidt mindre end hullerne, der holder dem. Hvis den indespærrede luft ikke får lov til at slippe ud, komprimeres den af ​​trykket fra det indkommende materiale og presses ind i hulrummets hjørner, hvor den forhindrer fyldning og kan også forårsage andre defekter. Luften kan endda blive så komprimeret, at den antænder og brænder det omgivende plastmateriale.

For at muliggøre fjernelse af den støbte del fra formen, må formelementerne ikke hænge ud over hinanden i den retning, formen åbner, medmindre dele af formen er designet til at bevæge sig fra mellem sådanne udhæng, når formen åbner (ved hjælp af komponenter kaldet Lifters ).

Sider på den del, der vises parallelt med trækningsretningen (aksen til den kornede position (hul) eller indsats er parallel med formens op- og nedadbevægelse, når den åbnes og lukkes) er typisk vinklet lidt, kaldet træk, for at lette frigørelsen af ​​delen fra formen. Utilstrækkelig træk kan forårsage deformation eller beskadigelse. Det træk, der kræves til frigivelse af skimmelsvamp, afhænger primært af hulrummets dybde: jo dybere hulrummet er, jo mere træk er nødvendigt. Der skal også tages højde for svind ved bestemmelse af det nødvendige træk. Hvis huden er for tynd, vil den støbte del have en tendens til at krympe på de kerner, der dannes, mens den afkøles, og klamre sig til disse kerner, eller delen kan vrides, vrides, blærer eller revner, når hulrummet trækkes væk.

En form er normalt udformet således, at den støbte del pålideligt forbliver på udstødersiden (B) af formen, når den åbner, og trækker løberen og indløbet ud af (A) siden sammen med delene. Delen falder så frit, når den skubbes ud fra (B) siden. Tunnelporte, også kendt som ubåds- eller formporte, er placeret under skillelinjen eller formoverfladen. En åbning er bearbejdet ind i overfladen af ​​formen på skillelinjen. Formdelen skæres (af formen) fra løbesystemet ved udkastning fra formen. Ejektorstifter, også kendt som knockout-stifter, er cirkulære stifter placeret i enten halvdelen af ​​støbeformen (normalt ejektorhalvdelen), som skubber det færdige støbte produkt eller løbersystem ud af en støbeform. Udstødning af artiklen ved hjælp af stifter, ærmer, strippere osv. kan forårsage uønskede aftryk eller forvrængning, så der skal udvises forsigtighed ved udformningen af ​​formen.

Standardmetoden til afkøling er at lede et kølemiddel (normalt vand) gennem en række huller, der er boret gennem formpladerne og forbundet med slanger for at danne en kontinuerlig bane. Kølevæsken absorberer varme fra formen (som har absorberet varme fra den varme plast) og holder formen ved en passende temperatur til at størkne plasten med den mest effektive hastighed.

For at lette vedligeholdelse og udluftning er hulrum og kerner opdelt i stykker, kaldet indstik, og underenheder, også kaldet indstik, klodser eller jage blokke. Ved at udskifte udskiftelige indsatser kan en form fremstille flere variationer af den samme del.

Mere komplekse dele dannes ved hjælp af mere komplekse forme. Disse kan have sektioner, der kaldes glider, der bevæger sig ind i et hulrum vinkelret på trækretningen for at danne overhængende delfunktioner. Når formen åbnes, trækkes objektglassene væk fra plastikdelen ved hjælp af stationære “vinkelstifter” på den stationære formhalvdel. Disse stifter trænger ind i en spalte i diasene og får objektglassene til at bevæge sig bagud, når den bevægelige halvdel af formen åbnes. Dele kastes derefter ud, og formen lukkes. Formens lukkevirkning får gliderne til at bevæge sig frem langs vinkelpindene.

Nogle forme tillader, at tidligere støbte dele genindsættes for at give mulighed for at danne et nyt plastlag omkring den første del. Dette kaldes ofte overformning. Dette system kan give mulighed for produktion af dæk og hjul i ét stykke.

To- eller multi-shot forme er designet til at "overstøbe" inden for en enkelt støbecyklus og skal behandles på specialiserede sprøjtestøbemaskiner med to eller flere sprøjteenheder. Denne proces er faktisk en sprøjtestøbningsproces udført to gange og har derfor en meget mindre fejlmargin. I det første trin støbes grundfarvematerialet til en grundform, som indeholder mellemrum til det andet skud. Derefter sprøjtestøbes det andet materiale, en anden farve, ind i disse rum. Trykknapper og nøgler, for eksempel fremstillet ved denne proces, har markeringer, der ikke kan slides af, og forbliver læselige ved hård brug.

En form kan producere flere kopier af de samme dele i et enkelt "shot". Antallet af "aftryk" i formen af ​​den del omtales ofte forkert som kavitation. Et værktøj med ét aftryk vil ofte blive kaldt en enkelt aftryks- (hulrums-) form. En støbeform med 2 eller flere hulrum af de samme dele vil sandsynligvis blive omtalt som multiple impression (hulrum) støbeform. Nogle former for ekstremt høj produktionsvolumen (som dem til flaskekapper) kan have over 128 hulrum.

I nogle tilfælde vil værktøj med flere hulrum støbe en række forskellige dele i det samme værktøj. Nogle værktøjsmagere kalder disse forme familieforme, da alle delene er relaterede. Eksempler inkluderer plastikmodelsæt.

Skimmelopbevaring

Producenter gør meget for at beskytte tilpassede forme på grund af deres høje gennemsnitlige omkostninger. Det perfekte temperatur- og fugtighedsniveau opretholdes for at sikre den længst mulige levetid for hver tilpasset form. Brugerdefinerede forme, såsom dem, der bruges til støbning af gummiindsprøjtning, opbevares i temperatur- og fugtighedsstyrede omgivelser for at forhindre vridning.

Værktøjsmaterialer

Værktøjsstål bruges ofte. Blødt stål, aluminium, nikkel eller epoxy er kun egnet til prototype eller meget korte produktionsserier. Moderne hårdt aluminium (7075 og 2024 legeringer) med korrekt formdesign, kan nemt lave forme, der er i stand til 100,000 eller mere dellevetid med korrekt formvedligeholdelse.

Bearbejdning

Forme er bygget gennem to hovedmetoder: standardbearbejdning og EDM. Standardbearbejdning, i sin konventionelle form, har historisk set været metoden til at bygge sprøjtestøbeforme. Med den teknologiske udvikling blev CNC-bearbejdning det fremherskende middel til at lave mere komplekse forme med mere nøjagtige formdetaljer på kortere tid end traditionelle metoder.

Den elektriske udladningsbearbejdning (EDM) eller gnisterosionsprocessen er blevet meget udbredt til fremstilling af forme. Ud over at tillade dannelsen af ​​former, der er svære at bearbejde, gør processen det muligt at forme forhærdede forme, så der ikke kræves varmebehandling. Ændringer til en hærdet form ved konventionel boring og fræsning kræver normalt udglødning for at blødgøre formen, efterfulgt af varmebehandling for at hærde den igen. EDM er en simpel proces, hvor en formet elektrode, normalt lavet af kobber eller grafit, meget langsomt sænkes ned på formoverfladen (over en periode på mange timer), som nedsænkes i paraffinolie (petroleum). En spænding påført mellem værktøj og form forårsager gnisterosion af formoverfladen i den omvendte form af elektroden.

Koste

Antallet af hulrum inkorporeret i en støbeform vil direkte korrelere i støbeomkostninger. Færre hulrum kræver langt mindre værktøjsarbejde, så begrænsning af antallet af hulrum vil resultere i lavere initiale produktionsomkostninger til at bygge en sprøjtestøbeform.

Da antallet af hulrum spiller en afgørende rolle i støbeomkostningerne, gør kompleksiteten af ​​delens design det samme. Kompleksitet kan indarbejdes i mange faktorer såsom overfladefinish, tolerancekrav, indvendige eller udvendige gevind, fine detaljer eller antallet af underskæringer, der kan indarbejdes.

Yderligere detaljer såsom underskæringer eller enhver funktion, der forårsager yderligere værktøj, vil øge formomkostningerne. Overfladefinish af kernen og hulrummet i forme vil yderligere påvirke omkostningerne.

Gummisprøjtestøbeprocessen giver et højt udbytte af holdbare produkter, hvilket gør det til den mest effektive og omkostningseffektive metode til støbning. Konsekvente vulkaniseringsprocesser, der involverer præcis temperaturkontrol, reducerer alt spildmateriale markant.

Injektionsproces

Ved sprøjtestøbning tilføres granulært plast ved hjælp af en tvangsstøder fra en tragt ind i en opvarmet tønde. Når granulatet langsomt bevæges fremad af et skruestempel, tvinges plastikken ind i et opvarmet kammer, hvor det smeltes. Efterhånden som stemplet bevæger sig frem, tvinges den smeltede plast gennem en dyse, der hviler mod formen, så den kan trænge ind i formhulrummet gennem et port- og løbesystem. Formen forbliver kold, så plastikken størkner næsten lige så snart formen er fyldt.

Sprøjtestøbecyklus

Rækkefølgen af ​​begivenheder under sprøjtestøbeformen af ​​en plastdel kaldes sprøjtestøbningscyklussen. Cyklussen begynder, når formen lukker, efterfulgt af indsprøjtning af polymeren i formhulen. Når hulrummet er fyldt, opretholdes et holdetryk for at kompensere for materialets krympning. I det næste trin drejer skruen sig og fører det næste skud til den forreste skrue. Dette får skruen til at trække sig tilbage, når det næste skud forberedes. Når delen er tilstrækkelig afkølet, åbnes formen, og delen skydes ud.

Videnskabelig versus traditionel støbning

Traditionelt blev injektionsdelen af ​​støbeprocessen udført ved et konstant tryk for at fylde og pakke hulrummet. Denne metode tillod dog en stor variation i dimensioner fra cyklus til cyklus. Mere almindeligt brugt nu er videnskabelig eller afkoblet støbning, en metode, der er banebrydende af RJG Inc. I denne "afkobles" injektionen af ​​plastikken i trin for at give bedre kontrol over delens dimensioner og mere cyklus-til-cyklus (almindeligvis kaldet shot-to-cyklus) -skud i branchen) sammenhæng. Først fyldes hulrummet til ca. 98 % fuldt ved hjælp af hastighedskontrol. Selvom trykket bør være tilstrækkeligt til at tillade den ønskede hastighed, er trykbegrænsninger under dette trin uønskede. Når hulrummet er 98% fyldt, skifter maskinen fra hastighedskontrol til trykregulering, hvor hulrummet "pakkes ud" ved et konstant tryk, hvor der kræves tilstrækkelig hastighed til at nå de ønskede tryk. Dette gør det muligt at styre delens dimensioner til inden for tusindedele af en tomme eller bedre.

Forskellige typer sprøjtestøbningsprocesser

Selvom de fleste sprøjtestøbningsprocesser er dækket af den konventionelle procesbeskrivelse ovenfor, er der flere vigtige støbevariationer, herunder, men ikke begrænset til:

• Die casting
• Støbning af metal
• Tyndvægsprøjtestøbning
• Sprøjtestøbning af flydende silikongummi

En mere omfattende liste over sprøjtestøbningsprocesser kan findes her:

Procesfinding

Som alle industrielle processer kan sprøjtestøbning producere defekte dele. Inden for sprøjtestøbning udføres fejlfinding ofte ved at undersøge defekte dele for specifikke defekter og adressere disse defekter med støbeformens design eller egenskaberne ved selve processen. Forsøg udføres ofte før fuld produktion kører i et forsøg på at forudsige defekter og bestemme de passende specifikationer til brug i injektionsprocessen.

Når du fylder en ny eller ukendt form for første gang, hvor skudstørrelsen for den form er ukendt, kan en tekniker/værktøjssætter udføre en prøvekørsel før en fuld produktionskørsel. Han starter med en lille skudvægt og fyldes gradvist, indtil formen er 95 til 99% fuld. Når dette er opnået, vil en lille mængde holdetryk blive påført, og holdetiden øges, indtil gate-frysning (størkningstid) har fundet sted. Tidspunktet for frysning af porten kan bestemmes ved at øge holdetiden og derefter veje delen. Når vægten af ​​delen ikke ændres, er det kendt, at lågen er frosset, og der er ikke sprøjtet mere materiale ind i delen. Portstørkningstiden er vigtig, da den bestemmer cyklustiden og kvaliteten og konsistensen af ​​produktet, hvilket i sig selv er et vigtigt spørgsmål i økonomien i produktionsprocessen. Holdetrykket øges, indtil delene er fri for dræn, og delvægten er opnået.

Støbefejl

Sprøjtestøbning er en kompleks teknologi med mulige produktionsproblemer. De kan være forårsaget af defekter i formene eller oftere af selve støbeprocessen.

Metoder som industriel CT-scanning kan hjælpe med at finde disse defekter eksternt såvel som internt.

tolerancer

Støbningstolerance er en specificeret justering af afvigelser i parametre såsom dimensioner, vægte, former eller vinkler osv. For at maksimere kontrol med indstilling af tolerancer er der normalt en minimums- og maksimumgrænse for tykkelse, baseret på den anvendte proces. Sprøjtestøbning er typisk i stand til tolerancer svarende til en IT-grad på omkring 9-14. Den mulige tolerance for en termoplast eller en termohærdende er ±0.200 til ±0.500 millimeter. I specialiserede applikationer opnås tolerancer så lave som ±5 µm på både diametre og lineære funktioner i masseproduktion. Overfladefinish på 0.0500 til 0.1000 µm eller bedre kan opnås. Ru eller stenede overflader er også mulige.

Strøm krav

Den kraft, der kræves til denne sprøjtestøbningsproces, afhænger af mange ting og varierer mellem de anvendte materialer. Referencevejledning til produktionsprocesser anfører, at strømkravene afhænger af "et materiales specifikke vægtfylde, smeltepunkt, varmeledningsevne, delstørrelse og støbehastighed." Nedenfor er en tabel fra side 243 i samme reference som tidligere nævnt, der bedst illustrerer de egenskaber, der er relevante for den effekt, der kræves for de mest almindeligt anvendte materialer.

Robotstøbning

Automation betyder, at den mindre størrelse af dele tillader et mobilt inspektionssystem at undersøge flere dele hurtigere. Ud over montering af inspektionssystemer på automatiske enheder kan robotter med flere akse fjerne dele fra formen og placere dem til yderligere processer.

Specifikke tilfælde inkluderer fjernelse af dele fra formen umiddelbart efter, at delene er oprettet, samt anvendelse af maskinsynssystemer. En robot griber fat i delen, efter at ejektorstifterne er blevet forlænget for at frigøre delen fra formen. Derefter flyttes de til enten en lokalitet eller direkte til et inspektionssystem. Valget afhænger af produkttypen samt det generelle layout af produktionsudstyret. Synssystemer monteret på robotter har forbedret kvalitetskontrollen for indsatte støbte dele kraftigt. En mobil robot kan mere præcist bestemme metalkomponentens placeringsnøjagtighed og inspicere hurtigere end en menneskelig kan.

Galleri