šta je proces brizganja?
Injekciono prešanje je način na koji se proizvodi većina plastičnih dijelova. Ne svi, ali velika većina krutih plastičnih komponenti sa kojima se svakodnevno susrećete proizašle su iz ovog procesa-futrole za telefone, automobilske obloge, medicinski uređaji, kućišta uređaja, igračke. Ako plastični dio postoji u količinama većim od nekoliko hiljada jedinica, vjerovatno ga je neko odlio injekcijom.
Koncept je dovoljno jednostavan da ga možete objasniti za trideset sekundi: zagrijte plastiku dok se ne rastopi, gurnite je u čelični kalup, pustite da se ohladi, otvorite kalup, izvadite dio, ponovite. Ovaj ciklus pokrećemo hiljade puta dnevno na desetinama mašina. Ali jaz između razumijevanja koncepta i stvarne dosljedne proizvodnje dobrih dijelova je mjesto gdje živi većina inženjera.
Stvarni proces
Sirovi materijal stiže u obliku malih peleta, obično prečnika 2-3 mm. Oni se utovaruju u rezervoar koji se ubacuje u zagrijanu bačvu koja sadrži veliki vijak. Šraf ima dvostruku svrhu - rotira se kako bi prenio pelete naprijed, dok trenje i vanjski grijači tope sve u homogenu masu, a zatim djeluje kao klip za ubrizgavanje taline u kalup.
Kontrola temperature kroz bure je važnija nego što ljudi u početku očekuju. Većina mašina koristi tri zone grijanja sa progresivno višim temperaturama prema mlaznici. Polipropilen radi oko 220-280 stepeni, ABS oko 200-280 stepeni, polikarbonat treba 280-320 stepeni. Dobavljači materijala pružaju ove raspone, ali na kraju se prilagođavate na osnovu svoje specifične situacije. Različite mašine se ponašaju različito. Geometrija dijela mijenja ono što radi.
Kada se kalup zatvori i počne ubrizgavanje, rastopljena plastika putuje kroz kanale zvane klizač dok ne dođe do kapije-uskog ograničenja koje kontrolira protok u stvarnu šupljinu dijela. Punjenje se odvija brzo, obično nekoliko sekundi. Plastika koja dodiruje hladne zidove kalupa odmah počinje da se skrući, dok materijal u sredini nastavlja da teče. Ovo stvara smrznutu kožu koja se zgušnjava kako punjenje napreduje. Ako je brzina ubrizgavanja pogrešna, dobijate kratke snimke, linije protoka ili tragove opekotina od zarobljenog zraka.
Nakon što se šupljina popuni, mašina održava pritisak za upakivanje dodatnog materijala jer se plastika skuplja tokom hlađenja. Ova faza pakovanja se nastavlja sve dok se kapija ne zamrzne i zatvori. Onda čekaš. Hlađenje obično čini 70-80% ukupnog vremena ciklusa jer plastika slabo provodi toplinu i ne možete izbaciti dio dok nije dovoljno krut da preživi bez deformacije. Ciklus od 30 sekundi može uključivati 3 sekunde punjenja i 25 sekundi hlađenja.
Konačno se kalup otvara, igle za izbacivanje potiskuju dio, kalup se ponovo zatvara i sve se ponavlja. Vremena ciklusa se kreću od manje od 10 sekundi za tanke jednostavne dijelove do nekoliko minuta za debele složene.
Gdje teškoća zapravo živi
Čitajući taj opis, zvuči kao da mašina radi sve. Ubacite pelete, pritisnite dugmad, sakupite dijelove. Neke operacije rade na taj način za jednostavne geometrije sa materijalima koji oproste. Ali većina proizvodnje uključuje stalnu pažnju na varijable koje međusobno djeluju na načine koji nisu uvijek intuitivni.
Povećajte temperaturu taline i plastika će lakše teći, što pomaže u popunjavanju tankih dijelova. Ali viša temperatura znači duže hlađenje i rizik od degradacije materijala. Povećajte brzinu ubrizgavanja kako biste napunili prije nego što smrznuta koža postane pregusta, a možete uzrokovati smicanje ili mlaz. Dodajte veći pritisak pakovanja kako biste spriječili tragove umivaonika i sada se borite protiv bljeska gdje se plastika stisne između polovica kalupa.
Naučna metodologija oblikovanja-koju promoviraju ljudi poput Johna Bozzellija i organizacije kao što je RJG Inc.-pristupa ovome sistematski koristeći senzore pritiska u šupljini i dokumentovane eksperimente umjesto prilagođavanja pokušajima-i greškama. Disciplina čini stvarnu razliku u konzistentnosti proizvodnje.
Defekti imaju više međusobno povezanih uzroka. Oznake na sudoperu ukazuju na nedovoljno pakovanje u debele delove, ali njihovo popravljanje može zahtevati istovremene promene pritiska, vremena, temperature i hlađenja. Iskrivljenje se često pojavljuje satima nakon izbacivanja jer se unutrašnja naprezanja opuštaju-dio izgleda dobro kada izlazi iz kalupa, a zatim se postepeno izobličuje. Prema podacima Društva inženjera plastike, samo površinski defekti čine skoro 40% odbačenih proizvoda za brizganje u-široj industriji.
Sam kalup
Troškovi alata dominiraju ekonomikom brizganja za male do srednje količine. Jednostavan-aluminijski prototip kalupa s jednim šupljinom može koštati 2.000-5.000 USD. Proizvodni čelični kalupi sa više šupljina koštaju 25.000 USD-100.000 ili znatno više za složene konfiguracije-Formlabs je objavio podatke koji pokazuju raspon do 100 USD,000+ za alate za proizvodnju s više šupljina (formlabs.com).
Konstrukcija kalupa direktno određuje šta možete proizvesti. Dizajn sa dvije-ploče se nosi sa većinom standardnih dijelova. Tri-kalupa za ploče automatski odvajaju klizače od dijelova. Bočne radnje i podizači omogućavaju podrezivanje koje se ne može osloboditi u normalnom smjeru-otvaranja kalupa. Sistemi vrućih klizača eliminišu otpadne vode, ali povećavaju troškove i složenost održavanja.
Lokacija kapije-gdje plastika ulazi u šupljinu-utječe i na izgled i na strukturalni integritet. Kapije ostavljaju tragove svjedoka, tako da kozmetičke površine trebaju kapije skrivene na drugom mjestu. Postavljanje kapije takođe određuje obrasce protoka, lokacije linija zavarivanja i orijentaciju vlakana u ojačanim materijalima.
Raspored kanala za hlađenje unutar kalupa direktno utiče na vreme ciklusa. Kanali bliže površini šupljine brže uklanjaju toplinu, ali slabe čelik. Većina dizajna postavlja kanale 15-25 mm od površina šupljina kao kompromis. Konformno hlađenje koje prati konture dijelova umjesto ravnih izbušenih rupa može značajno smanjiti vrijeme ciklusa na složenim geometrijama.
Kada ovaj proces ima smisla
Injekciono prešanje zahtijeva značajna ulaganja u alate, ali daje vrlo niske-troškove po dijelu u količini. Tačka ukrštanja u odnosu na 3D štampanje ili CNC obradu obično pada negde između 100-500 jedinica u zavisnosti od složenosti dela. Za 10.000 jedinica, oblikovani dijelovi često koštaju manje od jednog dolara, dok štampani ekvivalenti ostaju po nekoliko dolara.
Vrijeme isporuke alata traje jednu do tri sedmice za prototip aluminijumskih kalupa, osam do dvanaest sedmica za proizvodne čelične alate. Ovaj vremenski okvir treba uzeti u obzir u rasporedu razvoja proizvoda-vidjeli smo da su lansiranja odgođena jer je neko pretpostavio da će alati biti brži.
Proces obrađuje većinu termoplastičnih materijala, uključujući sirove smole kao što su PP i ABS, inženjerske plastike kao što su najlon i polikarbonat, i specijalne materijale kao što je PEEK za primjene na visokim{0}}temperaturama. Izbor materijala utiče na parametre obrade, stope skupljanja i mehanička svojstva gotovih delova. Kristalni materijali se skupljaju više od amorfnih. Klase punjene staklom{4}} zahtijevaju veće sile stezanja i uzrokuju veće habanje kalupa.
Geometrija dijela ima praktična ograničenja. Debljina stijenke treba ostati relativno ujednačena-debeli dijelovi se polako hlade, uzrokujući tragove tonuća i produžujući cikluse. Tanke dijelove možda neće u potpunosti ispuniti. Uglovi promaja omogućavaju da se dijelovi oslobode iz kalupa. Rebra i izbočine trebaju posebne proporcije u odnosu na debljinu zida kako bi se izbjegle defekti.
Za timove koji procjenjuju mogućnosti proizvodnje, ključna pitanja su očekivanja obima, zahtjevi u pogledu dimenzija, potrebe za materijalom i vremenska ograničenja. Injekciono prešanje se ističe u velikim količinama složenih dijelova sa malim tolerancijama. Ima manje smisla za male količine, izuzetno velike dijelove ili situacije u kojima se ne može zadovoljiti vrijeme izrade alata.