FirstMold Half Logo

Cyclus voor spuitgieten en reductietechnieken voor de cyclustijd

Deel dit artikel:
Afbeelding spuitgietcyclus

Als je mijn vorige artikel over spuitgieten hebt gelezen, heb je waarschijnlijk een basiskennis van de spuitgietproces. De spuitgietcyclus is echter een kritisch aspect van het hele spuitgietproces en verdient verder onderzoek.

Vervolgens gaan we het hebben over de geavanceerde aspecten van de spuitgietcyclus. Voor mensen in de matrijzenindustrie is het essentieel om deze kennis te beheersen. Productontwerpers moeten de basisstappen van de spuitgietcyclus begrijpen.

Voorbereidingen voor de spuitgietcyclus

1. Materiaalinspectie

Door de verpakking, vorm, grootte en kleur van de spuitgietmaterialenZo weet je zeker dat ze overeenkomen met het type en model dat nodig is voor de bestelling en voorkom je dat er verkeerde materialen worden gebruikt. Controleer op eventuele verpakkingsschade of tekenen van vervuiling, vooral bij transparante materialen.

2. Kleuren en mengen van kunststof materialen

Kunststof materialen zijn er meestal in natuurlijke, witte, gebroken witte, lichtgele of transparante kleuren. Om aan de kleurvereisten van het product te voldoen, is het nodig om voor gebruik kleurmastermasterbatch of -poeder toe te voegen. Meestal wordt de kleur van het product aangepast tijdens de vroege proefproductiefase, waarbij de verhouding tussen kleurpoeder en masterbatch wordt ingesteld en kleurlimietmonsters worden gemaakt. Volg tijdens de massaproductie nauwgezet het materiaalvereistenblad en de werkinstructies voor het mengen.

Belangrijkste punt voor mengen

Maak de binnenwanden van de mixer schoon voordat je gaat mengen. Mixers die gebruikt worden voor gekleurde materialen moeten gereinigd worden met schimmelreiniger of kerosine. Gebruik indien mogelijk de originele verpakkingszakken voor materialen of zorg ervoor dat vervangende zakken schoon en stofvrij zijn.

3. Materiaal drogen

Overtollig vocht in materialen kan problemen veroorzaken zoals spleten, bellen en verzakkingen op het productoppervlak, wat kan leiden tot degradatie en een impact kan hebben op het uitzicht en de kwaliteit. Daarom is het noodzakelijk om de kunststof materialen te drogen voor het gieten.

Verschillende soorten plastic materialen hebben verschillende niveaus van vochtabsorptie, dus worden ze gecategoriseerd als vochtabsorberend (bijv. ABS, PA, PC, PMMA) of niet-vochtabsorberend (bijv. PE, PP, PS, PVC, POM). De droogeffectiviteit hangt af van drie factoren: droogtemperatuur, tijd en materiaaldikte. Materialen kunnen na het drogen opnieuw vocht opnemen, dus als ze lange tijd niet worden gebruikt, moeten ze opnieuw worden gedroogd onder dezelfde omstandigheden.

4. Schoonmaken van apparatuur

Verschillende matrijzen, producten of bestellingen kunnen verschillende soorten kunststof materialen of kleuren gebruiken. Deze verschillende materialen en kleuren kunnen zich niet volledig mengen wanneer ze door het vat van de spuitgietmachine worden geplastificeerd, wat leidt tot potentiële kwaliteitsproblemen, zoals gemakkelijk breken, gebrek aan elasticiteit, aanzienlijke kleurafwijkingen of de aanwezigheid van zwarte vlekken. De matrijsproductie kan ook onstabiel worden, waardoor sommige processen onuitvoerbaar worden (bijv. verstopping van spuitmonden).

Als je van matrijs verandert, is het daarom cruciaal om de machine grondig te reinigen van alle restmaterialen van vorige matrijzen of producten.

5. Voorbereiding van de mal

Schimmelreiniging

Before injection molding, clean the mold’s surface, cavities, gaps around inserts, nozzles, and runners of any rust preventive oil to prevent it from sticking to the product or clogging the mold’s vents, affecting molding stability.

Gebruik voor producten met een spiegelende afwerking, geëlektroformeerde omhulsels of matrijzen met strenge eisen voor het uiterlijk na de verwerking geen wattenstaafjes, vodden of oude handschoenen voor het reinigen om krassen op het oppervlak van de matrijs te voorkomen. Spoel in het algemeen af met schimmelreiniger en blaas droog met een luchtpistool.

Zorg er tijdens het schoonmaken voor dat u het oppervlak van de mal niet aanraakt met het luchtpistool of andere voorwerpen. Wanneer u de mal demonteert voor reiniging, plaatst u de gedemonteerde inzetstukken en malomhulsels in speciale plastic dozen en wikkelt u ze indien nodig in schuimrubber of zachte doeken voor opslag. Niet-professionals mogen de mal niet demonteren en reinigen. Het is het beste om de matrijs te reinigen voordat deze op de machine wordt gemonteerd om het reinigen te vergemakkelijken, de kwaliteit te waarborgen en tijd te besparen tijdens het verwisselen van de matrijs.

Wateraansluiting

Voor het uiterlijk en de productiviteit van het product sluit je de matrijs aan op water, regelaars voor de matrijstemperatuur en koelers om een ideale, relatief stabiele temperatuur te handhaven met minimale invloed van buitenaf. Na het aansluiten van het water en het starten van de regelaar voor de matrijstemperatuur duurt het meestal 15 tot 30 minuten om de gewenste temperatuur te bereiken.

De Hot Runner-voeding aansluiten:

Voor matrijzen die gebruik maken van hotrunners, sluit de voeding van de hotrunner aan nadat de matrijs gemonteerd is en verwarm 15 tot 30 minuten voor. Begin pas met proefspuitgieten als de displaywaarde op de hotrunnerbesturingskast de ingestelde waarde heeft bereikt.

Stappen van de cyclus van het spuitgieten

1. Klem

Klemmen bij spuitgieten verwijst naar het vastzetten en gesloten houden van de matrijs vóór de injectie- en afkoelingsfasen. Hierbij wordt een specifieke hoeveelheid kracht op de matrijs uitgeoefend om de hoge druk tegen te gaan die door het gesmolten kunststofmateriaal wordt gecreëerd tijdens het injecteren.

We noemen deze specifieke hoeveelheid kracht een klemkracht.

Veel mensen hebben vast wel eens gehoord van spuitgietmachines met tonnages als 1000 ton of 500 ton. Het is echter belangrijk om te weten dat deze tonnages verwijzen naar de maximale klemkracht die de machine uitoefent, niet naar het gewicht. In de toekomst zal ik een gedetailleerde inleiding geven over klemkracht en het belang ervan in het spuitgietproces.

In algemene zin speelt de sluiteenheid een cruciale rol in het veilig aan elkaar bevestigen van de kern en holte van een mal. Deze eenheid bestaat uit verschillende essentiële onderdelen, zoals de vaste drukplaat, de beweegbare drukplaat, de trekstangen, het kniehefboommechanisme (bij kniehefboomklemsystemen) of hydraulische cilinders (bij hydraulische klemsystemen). Elk element werkt harmonieus samen om de vereiste kracht te leveren voor het stevig vasthouden en afdichten van de matrijs.

2. Injectie

Zoals eerder vermeld, ondergaat het kunststofmateriaal voor de spuitgietcyclus een verhittingsproces dat plastificeren wordt genoemd, waardoor het in gesmolten toestand wordt gebracht. Tijdens de injectiestap beweegt de schroef of plunjer van de spuitgietmachine naar voren, waardoor het gesmolten kunststofmateriaal door de spuitmond en in de vormholte terechtkomt.

Door deze gereguleerde beweging te orkestreren, wordt een nauwkeurige en gelijkmatige stroom van de gesmolten kunststof in de mal gegarandeerd. Door druk uit te oefenen duwt de schroef of plunjer de gesmolten kunststof door de spuitmond en in de matrijsholte, zodat deze gevuld wordt met de gewenste vorm en het gewenste patroon.

Deze cruciale stap vereist een zorgvuldige controle van de injectiesnelheid, druk en timing om een optimale productkwaliteit te bereiken. Het gesmolten kunststofmateriaal neemt de vorm en afmetingen van de matrijsholte aan terwijl het erin vloeit. Een goede balans tussen injectiesnelheid, druk en afkoeltijd is belangrijk om hoogwaardige, defectvrije spuitgietproducten te maken.

De injectiefase wordt ook vaak het vulproces genoemd.

3. Woning of koeling

Tijdens de wacht- of afkoelstap wordt de mal gesloten gehouden om de druk op de stollende kunststof te handhaven. Dit helpt krimp of kromtrekken voorkomen als het onderdeel voortijdig uit de mal wordt gehaald. De duur van de koeltijd kan variëren afhankelijk van verschillende factoren, zoals het gebruikte materiaal, de vorm van het onderdeel en andere overwegingen.

Goed koelen is cruciaal om hoogwaardige spuitgietproducten te maken. Hierdoor kan de kunststof volledig stollen, wat zorgt voor uniformiteit en sterkte in het hele onderdeel. Het koelproces kan op verschillende manieren worden verbeterd, bijvoorbeeld door gebruik te maken van koelkanalen of externe koeltechnieken zoals lucht- of waterkoeling.

4. Vormopening

In deze stap laat de sluiteenheid van de spuitgietmachine de klemkracht los om de kern en de holte van elkaar te scheiden.

Het openen van de matrijs begint met de beweging van de beweegbare drukplaat, die verbonden is met de bewegende zijde van de matrijs. Het klemmechanisme, zoals hydraulische cilinders of knevelmechanismen, wordt bediend om de beweegbare drukplaat terug te trekken en te scheiden van de vaste drukplaat. Deze actie creëert een opening tussen de matrijshelften, waardoor het gevormde onderdeel kan worden verwijderd.

5. Uitwerping

Uitwerpen verwijst naar het proces waarbij het spuitgietproduct uit de matrijsholte wordt verwijderd nadat het is vrijgelaten tijdens de fase van het openen van de matrijs. Hier is een speciale vermelding: Met de populariteit van automatisering gebruiken de meeste Chinese spuitgietbedrijven automatische robots om de spuitgietproducten te maken.

Voor het uitwerpen wordt meestal een uitwerpsysteem gebruikt dat bestaat uit uitwerppennen of -platen die strategisch in de matrijs zijn geplaatst. De uitwerppennen of -platen worden geactiveerd om de onderdelen met kracht uit de matrijsholte te duwen. Het ontwerp van de matrijs bevat kenmerken zoals uitwerppengaten of uitwerpplaten om het uitwerpproces te vergemakkelijken.

Zodra de matrijs geopend is, wordt het uitwerpsysteem ingeschakeld en worden de uitwerppennen of -platen in de matrijsholtes gestoken. De pennen of platen maken contact met het spuitgietproduct en oefenen voldoende kracht uit om het uit de matrijsholte te duwen. Het uitgeworpen onderdeel wordt dan geleid en opgevangen voor verdere verwerking of inspectie.

Het uitwerpen moet zorgvuldig worden geregeld om ervoor te zorgen dat het onderdeel veilig en effectief wordt uitgeworpen zonder schade of vervorming te veroorzaken. De uitwerpkracht en -snelheid worden bepaald op basis van de specifieke kenmerken van het onderdeel, zoals de grootte, vorm en materiaaleigenschappen. Een juiste uitwerping kan plakken, vervorming of andere defecten helpen voorkomen.

In sommige gevallen kunnen extra uitwerpmechanismen in het matrijsontwerp worden opgenomen, zoals luchtstralen, stripplaten of robotsystemen, om het uitwerpproces te ondersteunen, vooral voor complexe of kwetsbare onderdelen.

6. Schimmel sluiten

Tijdens deze fase oefent de sluiteenheid van de spuitgietmachine de nodige kracht uit om de kern en de holte van de matrijs weer samen te brengen. Deze stap zorgt voor de juiste uitlijning en sluiting van de matrijs en vormt de basis voor de volgende cyclus van het spuitgietproces.

Factoren die de cyclustijd van spuitgieten beïnvloeden

In the injection molding industry, for any project, injection molding factories must quote the machining parts before manufacturing the mold or upon receiving an existing mold from a client. This requires the factory to accurately estimate the product’s cycle time for the project.

Zelfs met flowanalyse blijven cyclustijden schattingen. Hoewel stromingsanalyse de vul- en koeltijden vrij nauwkeurig kan voorspellen, kan het de condities van de matrijs, de machine en vaak ook de prestaties van de operator niet voorspellen. Ook kunnen de procesomstandigheden op een bepaalde machine, vooral oudere machines, niet voorspeld worden. Daarom is een nauwkeurige schatting van de cyclustijd cruciaal bij het maken van offertes voor spuitgietonderdelen.

Voor projecten met een lage jaarlijkse productie zal een onderschatting van de cyclustijd geen grote verliezen veroorzaken. Maar voor projecten met een zeer hoge jaarlijkse productie wordt de nauwkeurigheid van de cyclustijdschattingen cruciaal. In de spuitgietindustrie zou de mantra van een winstgevende fabriek wel eens "cyclus, tijd, cyclus, tijd, cyclus, tijd" kunnen zijn.

Factoren die de cyclustijd beïnvloeden

De totale cyclustijd van een matrijs is de gecombineerde tijd van de volgende 11 stappen. Als je de cyclustijd wilt verkorten, moet je deze stappen afzonderlijk optimaliseren en rekening houden met hun onderlinge wisselwerking.

  1. Sluit- en sluittijd van de schimmel.
  2. Vultijd.
  3. Packing and holding time.
  4. Vertragingstijd schroef.
  5. Schroef plastificatietijd.
  6. Schroef intrektijd na rotatie.
  7. Afkoeltijd.
  8. Koelvertraging of rusttijd voor het openen van de matrijs.
  9. Tijd tot opening van de schimmel.
  10. Tijd tot uitwerpen van onderdelen (en robotvangst).
  11. Terugkeer van het uitwerpmechanisme (en de robot).

Reductietechnieken voor de cyclustijd van spuitgieten

Voor spuitgietfabrieken is het verkorten van de spuitgietcyclus een indirecte manier om de winst te verhogen. Voor degenen die producten in productie nemen, kan het verkorten van de spuitgietcyclus de efficiëntie van het op de markt brengen van producten versnellen. Dit gaat echter gepaard met het waarborgen van de productkwaliteit. Het vinden van een evenwichtspunt waarbij de spuitgietcyclus wordt verkort zonder de productkwaliteit in gevaar te brengen, is dus de richting die elke spuitgietproducent zou moeten nastreven.

Optimalisatie van matrijsontwerp

Een goed ontworpen matrijs kan bijdragen tot kortere cyclustijden. Dit omvat overwegingen zoals de juiste plaatsing van de poorten, een geoptimaliseerd ontwerp van de runners en koelkanalen en efficiënte uitwerpmechanismen. Software voor de analyse van matrijsstromen kan worden gebruikt om mogelijke ontwerpverbeteringen te identificeren en de matrijsgeometrie te optimaliseren.

Optimalisatie van klem- en openingstijd

De spuitgietcyclus begint en eindigt met het opspannen. Het klemmen gebeurt meestal in vier fases: snel klemmen, langzaam klemmen, lage druk bescherming en hoge druk vergrendeling. Het openen verloopt meestal in drie fasen: langzaam-snel-langzaam openen. Het optimaliseren van de snelheid en positie van het klemmen en openen kan de tijd verkorten. Nieuwe spuitgietmachines hebben regeneratieve hydraulische klemming (differentiële klemming) voor hogere snelheden.

Optimalisatie injectietijd

Injectie begint na het vergrendelen onder hoge druk en kan meertrapsinjectie toepassen. Hoge injectiesnelheden zijn bruikbaar tijdens de injectiefase zolang ze geen defecten zoals bellen of verbranding veroorzaken.

Optimalisatie van de wachttijd

Holding starts after injection, usually at a lower pressure than injection pressure. Its primary function is to compensate for krimp, filling in any depressions as the molten material cools and contracts, ensuring the finished product is full (without dents) when ejected. Once the runner solidifies, holding pressure becomes ineffective and can end. Holding pressure can vary across multiple stages (generally decreasing gradually), divided by time. The overall holding time can be determined by weighing the product or ensuring it has no dents. Start with a short holding time and increase slightly with each injection until the product weight no longer increases or the level of dents is acceptable.

Koeltijdoptimalisatie

De "koeltijd" die is ingesteld op een spuitgietmachine is de periode tussen het einde van de houddruk en het begin van het openen van de matrijs. Het doel van de "koeltijd" is om het product te blijven koelen en zetten zodat het niet vervormt bij het uitwerpen. Begin met een langere koeltijd en verkort die geleidelijk bij elke injectie tot het product niet meer vervormt bij het uitwerpen.

Optimalisatie oplaadtijd

Het opladen begint bij het begin van de "koeltijd". Als de oplaadtijd langer is dan de "afkoeltijd", duidt dit op onvoldoende plastificeercapaciteit, wat de productiecyclus beïnvloedt. Het verhogen van de plastificeercapaciteit kan de cyclustijd verkorten, wat mogelijk is door: A. Barrièreschroeven kunnen de plastificeercapaciteit verhogen. B. Schroeven met een grote diameter kunnen de plastificeercapaciteit verhogen. C. Het verhogen van de diepte van het schroefkanaal kan de plastificeercapaciteit verhogen. D. Het verhogen van de schroefsnelheid kan de plastificeercapaciteit verhogen (niet voor afschuifgevoelige kunststoffen zoals PVC, PET). E. Het verminderen van de tegendruk kan de plastificeercapaciteit verhogen. F. Het gebruik van hydraulische sproeikoppen laat het plastificeren toe tijdens het opspannen en openen. G. Apparatuur gebruiken die tijdens de hele cyclus kan plastificeren, behalve tijdens het inspuiten en vasthouden.

Vat temperatuur optimalisatie

Door de laagste vattemperatuur te gebruiken die nog steeds een vlotte injectievulling garandeert, kan de "koeltijd" worden verkort.

Klemkrachtoptimalisatie

Gebruik de laagst mogelijke klemkracht die geen uitvloeiing veroorzaakt, waardoor de tijd die nodig is voor het onder hoge druk vergrendelen wordt verkort en de levensduur van de matrijs, de spanstangen, de ellebogen en de drukplaat van de spuitgietmachine wordt verlengd.

Optimalisatie koelingsefficiëntie

Het optimaliseren van het ontwerp van het gietwaterkanaal kan de efficiëntie van de warmte-uitwisseling en de uniformiteit van de productkoeling verbeteren, waardoor de koeltijd korter wordt. Het gebruik van ijswaterkoeling kan de "koeltijd" verkorten als deze voldoet aan de eisen voor productkwaliteit.

Optimalisatie uitwerptijd

Op kleine spuitgietmachines met lage uitwerpkracht kan pneumatisch uitwerpen sneller zijn dan hydraulisch uitwerpen. Onafhankelijke hydraulische, pneumatische of elektrische bediening kan gelijktijdig openen van de matrijs en uitwerpen bereiken. Voor meervoudig uitwerpen betekent het gebruik van de triluitwerping van de spuitgietmachine dat de uitwerppennen niet telkens volledig moeten intrekken, wat de tijd voor meervoudig uitwerpen verkort.

FirstMold wil dit graag herhalen voor al onze collega's: Het verkorten van de spuitgietcyclus moet geoptimaliseerd worden terwijl de kwaliteit, de afmetingen, het uitzicht, de functionaliteit en de materialen van het product onaangetast blijven. Anders zal elke optimalisatie-inspanning zinloos zijn.

Belangrijke parameters in de cyclus van het spuitgieten

ParameterParameterParameterParameter
InjectiedrukInjectiesnelheidHouddrukSchimmel Temperatuur
SchroefomwentelingssnelheidTegendrukSmelttemperatuurSchimmelontluchting
KlemkrachtVochtgehalte materiaalGrootte opnameSchroef Terug Positie
HoltedrukKoelwatertemperatuurInjectiesnelheidOnderdeel uitwerpmechanisme
HardloopsysteemSchroef L/D-verhoudingSpuitmaatOntwerp koelleiding

De vakterminologie in deze tabel is heel belangrijk, en voor sommige termen is het zelfs nodig dat de productontwerpers van de koper ze beheersen. We zullen een paar belangrijke termen selecteren voor een gedetailleerde introductie in de toekomst.

Conclusie

Het begrijpen en berekenen van de productiecyclus van spuitgieten helpt spuitgietfabrieken om elk aspect van de productie van klantproducten op een correcte manier te beheren. Ik ben Lee Young en ik raad dit artikel ten zeerste aan aan collega's in de industrie of nieuwkomers in spuitgieten. Als je vragen hebt, deel ze dan gerust in het commentaargedeelte van dit artikel.

Inhoudsopgave
Tags
Reacties

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *