Ghid de turnare prin injecție: proces, sfaturi ABS, defecte și îngrijire a mucegaiului

Turnarea prin injecție a plasticului funcționează prin topirea peletelor de plastic și injectarea materialului topit sub presiune înaltă într-o cavitate metalică a matriței, unde se răcește și se solidifică în forma finală a piesei. Procesul sună simplu, dar diferența dintre o piesă fără defecte și una plină de bule de aer, urme de scufundare sau deformare se datorează aproape întotdeauna la unul din trei lucruri: starea mucegaiului, manipularea materialului și cât de bine se potrivesc parametrii procesului cu plasticul specific utilizat.

Cum modelați plasticul: Procesul de turnare prin injecție pas cu pas

Turnarea prin injecție urmează un ciclu repetat, fiecare ciclu producând una sau mai multe piese finite în funcție de numărul de cavități din matriță.

1. Alimentarea și topirea materialului: Peleții de plastic sunt alimentați dintr-un buncăr într-un butoi încălzit, unde un șurub rotativ topește peleții prin căldură și frecare și împinge plasticul topit spre partea din față a butoiului.
2. Injectie: Odată ce s-a acumulat suficient plastic topit, șurubul se deplasează înainte ca un piston, forțând topitura printr-o duză și în cavitatea matriței la presiune și viteză ridicate.
3. Ambalare și păstrare: După ce cavitatea se umple, presiunea suplimentară este menținută pentru scurt timp pentru a împacheta mai mult material în cavitate, compensând contracția materialului care apare pe măsură ce începe să se răcească.
4. Răcire: Canalele interne de răcire ale matriței circulă apa sau lichidul de răcire pentru a solidifica piesa - timpul de răcire reprezintă de obicei cea mai mare parte din timpul total al ciclului.
5. Ejectie: Forma se deschide și știfturile ejectorului împing partea solidificată din cavitate, după care matrița se închide din nou și ciclul se repetă.

Pentru oricine care modelează plastic la o scară mai mică sau la o etapă de prototipare, aceiași pași fundamentali se aplică chiar și în cazul mașinilor de turnat prin injecție de birou sau al unităților manuale de banc - variabilele cheie (temperatura de topire, viteza de injectare, timpul de răcire) trebuie încă reglate pentru materialul specific, doar la o scară mai mică și adesea cu un control mai puțin precis decât oferă echipamentele industriale.

Ce cauzează bule de aer (goluri) în piesele turnate

Bulele de aer, numite și goluri, sunt unul dintre cele mai frecvente defecte în turnarea prin injecție și de obicei se împart în două categorii: aer prins care nu a scăpat din cavitate în timpul umplerii și goluri interne cauzate de răcirea neuniformă și contracția în secțiuni groase ale piesei.

• Aer prins de la o ventilație necorespunzătoare: Pe măsură ce plasticul topit umple cavitatea, aerul deplasat are nevoie de o cale de evacuare prin orificiile de ventilație prelucrate în matriță - ventilația insuficientă captează aerul, care este comprimat în bule sau provoacă urme de arsuri de la căldura de compresie
• Umiditatea în rășină: Materialele plastice higroscopice (cum ar fi nailonul, ABS și policarbonatul) absorb umiditatea atmosferică, care se transformă în abur la temperaturi de topire și creează bule în interiorul piesei - uscarea adecvată a rășinii înainte de turnare este esențială pentru aceste materiale.
• Goluri de contracție în secțiuni groase: Zonele mai groase ale unei piese se răcesc din exterior spre interior, iar centrul se poate solidifica în timp ce se micșorează - dacă nu există suficient material împachetat pentru a compensa, se formează un gol în miez
• Injecție insuficientă sau presiune de menținere: Dacă presiunea în timpul fazei de ambalare este prea scăzută, cavitatea matriței poate să nu rămână complet ambalată, deoarece materialul se micșorează în timpul răcirii, lăsând goluri

Diagnosticarea cauzei care se aplică, de obicei, începe cu locul în care apare golul: golurile de lângă suprafața piesei sau de la capătul căii de curgere indică adesea probleme de aerisire, în timp ce golurile din centrul geometric al nervurilor groase sau boboșurilor indică de obicei probleme de contracție și presiune de umplere.

Turnare prin injecție ABS: considerații de proces pentru un material utilizat pe scară largă

ABS (Acrilonitril Butadien Stiren) este unul dintre cele mai comune materiale în turnarea prin injecție, deoarece echilibrează rezistența la impact, rigiditatea și ușurința de prelucrare la un cost relativ scăzut, dar are câteva caracteristici care necesită o atenție specifică procesului.

ABS are, de asemenea, o rată de contracție relativ mare în comparație cu alte materiale termoplastice, ceea ce înseamnă că designerii de matrițe trebuie să țină cont de acest lucru în timpul proiectării cavității - o cavitate tăiată la dimensiunile finale exacte ale piesei ar produce o piesă subdimensionată odată ce ABS-ul se răcește și se micșorează.

Turnare prin injecție pentru piese auto : Cereri specifice

Aplicațiile auto împing turnarea prin injecție către materiale și procese care pot îndeplini cerințe stricte de consistență dimensională, rezistență la impact și rezistență la schimbările de temperatură - o componentă a tabloului de bord, de exemplu, trebuie să-și mențină potrivirea și finisajul de la diminețile de iarnă sub zero până la o suprafață fierbinte a tabloului de bord de vară care poate depăși 80°C în lumina directă a soarelui.

Aplicațiile comune de turnare pentru automobile și alegerile de materiale includ:

• Panouri ornamentale interioare și componente ale tabloului de bord - adesea amestecuri ABS sau ABS/PC pentru rezistența la impact și calitatea finisajului suprafeței
• Componente barei de protecție – de obicei compuși pe bază de polipropilenă (amestecuri PP/EPDM) pentru flexibilitate și absorbție a impactului
• Componente de sub capotă - materiale plastice de inginerie precum nylonul (PA6, PA66), adesea umplute cu sticlă, pentru rezistență la căldură și chimică în apropierea motorului
• Carcase de conector și componente electrice - materiale plastice la temperaturi înalte, cum ar fi PBT, pentru stabilitate dimensională în apropierea electronicelor generatoare de căldură

Piesele auto necesită, de obicei, o validare mai riguroasă a matriței decât bunurile de larg consum, inclusiv studii de măsurare dimensională pe mai multe cicluri de producție pentru a confirma că procesul produce în mod constant piese în limitele de toleranță înainte de acordarea aprobării complete a producției.

Întreținerea matriței prin injecție din plastic: prelungirea duratei de viață a sculei și prevenirea defectelor

O matriță reprezintă una dintre cele mai mari investiții de capital într-un program de turnare prin injecție, iar întreținerea neglijată este o contribuție majoră la deviația treptată a calității - defecte care se strecoară lent pe mii de cicluri, mai degrabă decât să apară brusc.

1. Curățarea ventilației: Orificiile de ventilație se pot înfunda în timp cu reziduuri de material gazos, reducându-le treptat eficacitatea și contribuind la defectele capcanei de aer, cum ar fi urme de arsuri sau goluri - curățarea periodică restabilește aerisirea corespunzătoare.
2. Inspecția canalului de răcire: Depunerile de minerale și coroziunea din interiorul canalelor de răcire reduc eficiența transferului de căldură, ceea ce poate prelungi durata ciclului și poate provoca o răcire neuniformă care duce la deformare.
3. Ungerea știftului de ejecție și a glisierei: Componentele în mișcare au nevoie de lubrifiere regulată adecvată temperaturii de funcționare - utilizarea unui lubrifiant greșit poate atrage resturile sau se poate deteriora la temperaturi ridicate ale matriței, provocând lipirea.
4. Inspecția liniei de despărțire și a suprafeței cavității: Uzura suprafețelor liniei de despărțire poate duce la fulgerare (excesul de material care se strânge la cusătură), în timp ce deteriorarea suprafeței cavității se transferă direct la fiecare piesă produsă ulterior.
5. Prevenirea ruginii în timpul depozitării: Formele care nu sunt în uz activ ar trebui să fie curățate și tratate cu un strat de protecție împotriva ruginii, în special pentru componentele din oțel pentru scule, deoarece coroziunea în timpul depozitării poate fi mult mai dăunătoare decât uzura în timpul producției.

Urmărirea întreținerii în raport cu un număr de cicluri - mai degrabă decât un program pur calendar - tinde să producă rezultate mai consistente, deoarece problemele legate de uzură se corelează mult mai strâns cu câte piese a produs o matriță decât cu cât timp a trecut.

Viitorul turnării prin injecție: unde se îndreaptă procesul

Mai multe evoluții modifică modul în care se desfășoară operațiunile de turnare prin injecție, cele mai multe fiind centrate pe reducerea deșeurilor, îmbunătățirea coerenței și scurtarea timpului dintre proiectare și producție.

• Senzori în matriță și monitorizare în timp real a procesului: Senzorii de presiune și temperatură încorporați direct în cavitatea matriței le permit inginerilor de proces să detecteze imediat variația de la o lovitură la alta, mai degrabă decât să descopere defectele numai după ce piesele sunt inspectate în aval.
• Inserții de matriță imprimate 3D și scule rapide: Fabricația aditivă este din ce în ce mai folosită pentru a produce inserții de matriță pentru execuții de volum redus sau prototipare, reducând timpii de livrare a sculelor de la săptămâni la zile pentru anumite aplicații
• Utilizarea sporită a rășinilor reciclate și pe bază de bio: Furnizorii de materiale dezvoltă formulări cu conținut reciclat și pe bază de bio, care se potrivesc mai bine cu comportamentul de procesare al rășinilor virgine, reducând ajustările procesului necesare la schimbarea materialelor.
• Mașini complet electrice eficiente din punct de vedere energetic: Mașinile de turnat prin injecție complet electrice, care folosesc servomotoare în loc de sisteme hidraulice, continuă să câștige adoptarea pentru consumul lor mai mic de energie și controlul mișcării mai precis și repetabil.

În timp ce aceste dezvoltări îmbunătățesc aspecte specifice ale procesului, elementele fundamentale de bază - uscarea materialului, ventilarea matriței, echilibrul răcirii și controlul presiunii - rămân fundamentul pe care se bazează orice tehnologie nouă, motiv pentru care înțelegerea acestor elemente de bază continuă să conteze, chiar dacă echipamentele din jurul lor devin mai automatizate..