Cykl formowania wtryskowego i techniki redukcji czasu cyklu

Jeśli przeczytałeś mój poprzedni artykuł na temat formowania wtryskowego, prawdopodobnie masz podstawową wiedzę na temat tego procesu. Proces formowania wtryskowego. Cykl formowania wtryskowego jest jednak krytycznym aspektem całego procesu formowania wtryskowego i wymaga dalszych badań.

Następnie omówimy zaawansowane aspekty cyklu formowania wtryskowego. Dla osób z branży form wtryskowych opanowanie tej wiedzy jest niezbędne. Projektanci produktów muszą zrozumieć podstawowe etapy cyklu formowania wtryskowego.

Przygotowania przed cyklem formowania wtryskowego

1. Kontrola materiałów

Poprzez sprawdzenie opakowania, kształtu, rozmiaru i koloru Materiały do formowania wtryskowegoW ten sposób można upewnić się, że odpowiadają one typowi i modelowi wymaganemu w zamówieniu, zapobiegając użyciu niewłaściwych materiałów. Należy sprawdzić, czy opakowanie nie jest uszkodzone lub zanieczyszczone, zwłaszcza w przypadku materiałów przezroczystych.

2. Barwienie i mieszanie materiałów z tworzyw sztucznych

Tworzywa sztuczne są zwykle dostępne w kolorach naturalnym, białym, złamanej bieli, jasnożółtym lub przezroczystym. Aby spełnić wymagania dotyczące koloru produktu, przed użyciem konieczne jest dodanie przedmieszki lub proszku barwiącego. Zazwyczaj kolor produktu jest dostosowywany na wczesnym etapie produkcji próbnej, z ustawionym stosunkiem proszku barwiącego do koncentratu i utworzonymi próbkami granicznymi koloru. Podczas produkcji masowej należy ściśle przestrzegać arkusza wymagań materiałowych i instrukcji roboczych dotyczących mieszania.

Kluczowy punkt mieszania

Przed rozpoczęciem mieszania należy oczyścić wewnętrzne ścianki mieszalnika. Mieszalniki używane do materiałów kolorowych należy czyścić środkiem do czyszczenia form lub naftą. W miarę możliwości należy używać oryginalnych worków do pakowania materiałów lub upewnić się, że worki zastępcze są czyste i wolne od kurzu.

3. Suszenie materiału

Nadmiar wilgoci w materiałach może powodować takie problemy, jak ślady rozchylenia, pęcherzyki i ślady zapadania się na powierzchni produktu, potencjalnie prowadząc do degradacji i wpływając na wygląd i jakość. Dlatego konieczne jest suszenie tworzyw sztucznych przed formowaniem.

Różne rodzaje tworzyw sztucznych mają różne poziomy pochłaniania wilgoci, więc są one klasyfikowane jako pochłaniające wilgoć (np. ABS, PA, PC), PMMA) lub niepochłaniające wilgoci (np. PE, PP, PS, PVC), POM). Skuteczność suszenia zależy od trzech czynników: temperatury suszenia, czasu i grubości materiału. Materiały mogą ponownie wchłaniać wilgoć po wysuszeniu, więc jeśli nie są używane przez dłuższy czas, należy je ponownie wysuszyć w tych samych warunkach.

4. Czyszczenie sprzętu

Różne formy, produkty lub zamówienia mogą wykorzystywać różne rodzaje tworzyw sztucznych lub kolorów. Te różne materiały i kolory nie mogą się w pełni wymieszać podczas plastyfikacji w cylindrze wtryskarki, co prowadzi do potencjalnych problemów z jakością, takich jak łatwe pękanie, brak elastyczności, znaczne odchylenia kolorów lub obecność czarnych plam. Produkcja form może również stać się niestabilna, a niektóre procesy staną się niewykonalne (np. zatkanie dyszy).

W związku z tym, przy zmianie form, kluczowe jest dokładne wyczyszczenie maszyny z wszelkich pozostałości po poprzednich formach lub produktach.

5. Przygotowanie formy

Czyszczenie z pleśni

Przed formowaniem wtryskowym należy oczyścić powierzchnię formy, wgłębienia i szczeliny wokół niej. wkładki, dysz i kanałów z oleju zapobiegającego rdzewieniu, aby zapobiec przywieraniu do produktu lub zatykaniu otworów wentylacyjnych formy, wpływając na stabilność formowania.

W przypadku produktów wykończonych na lustro, powłok elektroformowanych lub form o surowych wymaganiach dotyczących wyglądu po obróbce, należy unikać używania wacików bawełnianych, szmat lub starych rękawiczek do czyszczenia, aby zapobiec zarysowaniom powierzchni formy. Ogólnie rzecz biorąc, należy spłukać formę środkiem czyszczącym i wysuszyć ją za pomocą pistoletu pneumatycznego.

Podczas procesu czyszczenia należy unikać dotykania powierzchni formy pistoletem pneumatycznym lub innymi przedmiotami. Podczas demontażu formy do czyszczenia należy umieścić zdemontowane wkładki i obudowy formy w specjalnych plastikowych pudełkach i, jeśli to konieczne, owinąć je pianką lub miękką szmatką do przechowywania. Nieprofesjonaliści nie powinni przeprowadzać demontażu i czyszczenia form. Najlepiej jest wyczyścić formę przed zamontowaniem jej na maszynie, aby ułatwić czyszczenie, zapewnić jakość i zaoszczędzić czas podczas wymiany formy.

Przyłącze wody

Aby zapewnić wygląd i wydajność produktu, należy podłączyć formę do wody, regulatorów temperatury formy i agregatów chłodniczych, aby utrzymać idealną, względnie stabilną temperaturę przy minimalnym wpływie zewnętrznym. Po podłączeniu wody i uruchomieniu regulatora temperatury formy, osiągnięcie żądanej temperatury zajmuje zazwyczaj od 15 do 30 minut.

Podłączanie zasilacza Hot Runner:

Dla formy wykorzystujące gorące kanały, Po zamontowaniu formy należy podłączyć zasilanie gorącego kanału i podgrzewać go przez 15 do 30 minut. Próbne formowanie wtryskowe należy rozpocząć dopiero po osiągnięciu ustawionej wartości na wyświetlaczu modułu sterowania gorącym kanałem.

Etapy cyklu formowania wtryskowego

1. Zaciskanie

Zaciskanie w formowaniu wtryskowym odnosi się do zabezpieczania i utrzymywania zamkniętej formy przed etapami wtrysku i chłodzenia. Polega to na przyłożeniu określonej siły do formy, aby przeciwdziałać wysokiemu ciśnieniu wytwarzanemu przez stopione tworzywo sztuczne podczas wtrysku.

Tę konkretną siłę nazywamy siłą zacisku.

Jestem pewien, że wiele osób słyszało o wtryskarkach o tonażu 1000 ton lub 500 ton. Należy jednak pamiętać, że te tony odnoszą się do maksymalnej siły zacisku wywieranej przez maszynę, a nie do jej wagi. W przyszłości podzielę się szczegółowym wprowadzeniem do siły zacisku i jej znaczenia w procesie formowania wtryskowego.

W ogólnym znaczeniu, jednostka zaciskowa odgrywa istotną rolę w bezpiecznym mocowaniu rdzenia i gniazda formy. Jednostka ta składa się z różnych istotnych elementów, takich jak stała płyta dociskowa, ruchoma płyta dociskowa, pręty łączące, mechanizm przełączający (w systemach mocowania typu toggle) lub siłowniki hydrauliczne (w hydraulicznych systemach mocowania). Każdy element harmonijnie współpracuje, aby zapewnić wymaganą siłę do mocnego przytrzymania i uszczelnienia formy.

2. Wtrysk

Jak wspomniano wcześniej, przed cyklem formowania wtryskowego tworzywo sztuczne poddawane jest procesowi podgrzewania znanemu jako plastyfikacja, przekształcając je w stan stopiony. Podczas etapu wtrysku śruba lub tłok wtryskarki porusza się do przodu, wypychając stopione tworzywo sztuczne przez dyszę do gniazda formy.

Regulacja tego ruchu zapewnia precyzyjny i równomierny przepływ stopionego tworzywa sztucznego do formy. Wywierając nacisk, śruba lub tłok przepycha stopione tworzywo sztuczne przez dyszę do gniazda formy, wypełniając je pożądanym kształtem i wzorem.

Ten kluczowy etap wymaga starannej kontroli prędkości wtrysku, ciśnienia i czasu, aby uzyskać optymalną jakość części. Stopione tworzywo sztuczne przybiera kształt i wymiary wnęki formy, gdy do niej wpływa. Utrzymanie odpowiedniej równowagi między prędkością wtrysku, ciśnieniem i czasem chłodzenia jest ważne dla uzyskania wysokiej jakości, wolnych od wad wyprasek.

Etap wtrysku jest często określany jako proces napełniania.

3. Mieszkanie lub chłodzenie

Podczas etapu zastygania lub chłodzenia forma jest zamknięta, aby utrzymać ciśnienie na krzepnącym tworzywie sztucznym. Pomaga to zapobiec kurczeniu się lub wypaczaniu, jeśli część zostanie przedwcześnie wyjęta z formy. Czas chłodzenia może się zmieniać w zależności od kilku czynników, w tym zastosowanego materiału, geometrii części i dodatkowych czynników.

Odpowiednie chłodzenie ma kluczowe znaczenie dla uzyskania wysokiej jakości formowanych części. Umożliwia ono pełne zestalenie się tworzywa sztucznego, zapewniając jednorodność i wytrzymałość całej części. Proces chłodzenia można usprawnić za pomocą różnych metod, takich jak wykorzystanie kanałów chłodzących lub zastosowanie zewnętrznych technik chłodzenia, takich jak chłodzenie powietrzem lub wodą.

4. Otwarcie formy

Na tym etapie jednostka zaciskowa wtryskarki zwalnia siłę zacisku, aby oddzielić rdzeń od gniazda.

Proces otwierania formy rozpoczyna się od ruchu ruchomej płyty, która jest połączona z ruchomą stroną formy. Mechanizm zaciskowy, taki jak siłowniki hydrauliczne lub mechanizmy przełączające, jest uruchamiany w celu wycofania ruchomej płyty i oddzielenia jej od stałej płyty. To działanie tworzy szczelinę między połówkami formy, umożliwiając usunięcie uformowanej części.

5. Wyrzut

Wyrzucanie odnosi się do procesu usuwania uformowanej części z gniazda formy po jej uwolnieniu podczas fazy otwierania formy. Oto specjalna wzmianka: Wraz z popularnością automatyzacji, większość chińskich firm zajmujących się formowaniem wtryskowym używa automatycznych robotów do pobierania formowanych części.

Proces wypychania zazwyczaj obejmuje użycie systemu wypychacza składającego się z kołków lub płyt wypychacza strategicznie umieszczonych w formie. Kołki lub płyty wypychacza uruchamiają się, aby siłą wypchnąć części z gniazda formy. Konstrukcja formy zawiera takie cechy, jak otwory na kołki wypychaczy lub płyty wypychaczy, aby ułatwić proces wypychania.

Po otwarciu formy system wypychacza zostaje włączony, a kołki lub płyty wypychacza wysuwają się do wnęk formy. Kołki lub płyty stykają się z formowaną częścią, wywierając wystarczającą siłę, aby wypchnąć ją z gniazda formy. Wyrzucona część jest następnie prowadzona i zbierana do dalszego przetwarzania lub kontroli.

Wyrzut musi być dokładnie kontrolowany, aby zapewnić, że część jest bezpiecznie i skutecznie wyrzucana bez powodowania jakichkolwiek uszkodzeń lub deformacji. Siła i prędkość wyrzutu są określane na podstawie specyficznych cech części, takich jak jej rozmiar, kształt i właściwości materiału. Prawidłowe wyrzucanie może pomóc w zapobieganiu przywieraniu części, zniekształceniom lub innym defektom.

W niektórych przypadkach do konstrukcji formy można włączyć dodatkowe pomocnicze mechanizmy wyrzucające, takie jak nadmuchy powietrza, płyty zdzierające lub systemy zrobotyzowane, aby wspomóc proces wyrzucania, szczególnie w przypadku złożonych lub delikatnych części.

6. Zamykanie formy

Podczas tej fazy jednostka zaciskowa wtryskarki wywiera wymaganą siłę, aby ponownie połączyć rdzeń i gniazdo formy. Ten krok zapewnia prawidłowe wyrównanie i zamknięcie formy, przygotowując grunt pod kolejny cykl procesu formowania wtryskowego.

Czynniki wpływające na czas cyklu formowania wtryskowego

W branży formowania wtryskowego, dla każdego projektu, fabryki formowania wtryskowego musi wycenić części do obróbki przed wyprodukowaniem formy lub po otrzymaniu istniejącej formy od klienta. Wymaga to od fabryki dokładnego oszacowania czasu cyklu produktu dla projektu.

Nawet w przypadku analizy przepływu, czasy cykli pozostają szacunkowe. Podczas gdy analiza przepływu może przewidywać czasy napełniania i chłodzenia ze znaczną dokładnością, nie może przewidzieć warunków formy, maszyny i często wydajności operatora. Nie może też przewidzieć warunków procesu na danej maszynie, zwłaszcza starszej. Dlatego dokładne oszacowanie czasu cyklu ma kluczowe znaczenie przy wycenie części do formowania wtryskowego.

W przypadku projektów o niskiej rocznej produkcji niedoszacowanie czasu cyklu nie spowoduje znaczących strat. Jednak w przypadku projektów o bardzo wysokiej rocznej produkcji dokładność szacunków czasu cyklu staje się kluczowa. W branży formowania wtryskowego mantrą rentownej fabryki może być "cykl, czas, cykl, czas, cykl, czas".

Czynniki wpływające na czas cyklu

Całkowity czas cyklu formy to łączny czas następujących 11 etapów. Próbując skrócić czas cyklu, należy zoptymalizować te etapy indywidualnie i rozważyć ich wzajemne oddziaływanie.

1. Czas zamykania i blokowania formy.
2. Czas napełniania.
3. Pakowanie i czas utrzymywania.
4. Czas opóźnienia wkręcenia.
5. Czas plastyfikacji śruby.
6. Czas wycofania śruby po obrocie.
7. Czas chłodzenia.
8. Opóźnienie chłodzenia lub czas bezczynności przed otwarciem formy.
9. Czas otwarcia formy.
10. Czas wyrzucania części (i przechwytywania przez robota).
11. Czas powrotu mechanizmu wyrzutowego (i robota).

Techniki redukcji czasu cyklu formowania wtryskowego

Dla fabryk formowania wtryskowego skrócenie cyklu formowania wtryskowego jest pośrednim sposobem na zwiększenie zysków. Dla tych, którzy zlecają produkcję produktów, skrócenie cyklu wtrysku może przyspieszyć wydajność wprowadzania produktów na rynek. Wiąże się to jednak z zapewnieniem jakości produktu. Tak więc znalezienie punktu równowagi, w którym cykl wtrysku jest skrócony bez uszczerbku dla jakości produktu, jest kierunkiem, do którego powinien dążyć każdy praktyk formowania wtryskowego.

Optymalizacja projektu formy

Dobrze zaprojektowana forma może przyczynić się do skrócenia czasu cyklu. Obejmuje to takie kwestie, jak właściwe umieszczenie wrót, zoptymalizowana konstrukcja kanału wylotowego i chłodzącego oraz wydajne mechanizmy wyrzucania części. Oprogramowanie do analizy przepływu w formie może być wykorzystane do identyfikacji potencjalnych ulepszeń projektu i optymalizacji geometrii formy.

Optymalizacja czasu zaciskania i otwierania

Cykl formowania wtryskowego rozpoczyna się i kończy zaciskaniem. Zaciskanie zwykle odbywa się w czterech etapach: szybkie zaciskanie, powolne zaciskanie, ochrona przed niskim ciśnieniem i blokowanie pod wysokim ciśnieniem. Otwieranie zazwyczaj obejmuje trzy fazy: wolne-szybkie-wolne otwieranie. Optymalizacja prędkości i pozycji zaciskania i otwierania może skrócić ich czas. Nowe wtryskarki są wyposażone w regeneracyjną hydraulikę zaciskową (zaciskanie różnicowe) zapewniającą wyższe prędkości.

Optymalizacja czasu wtrysku

Wtrysk rozpoczyna się po zablokowaniu wysokociśnieniowym i może wykorzystywać wtrysk wieloetapowy. Wysokie prędkości wtrysku są użyteczne podczas fazy wtrysku, o ile nie powodują defektów, takich jak pęcherzyki lub spalanie.

Optymalizacja czasu wstrzymania

Zatrzymanie rozpoczyna się po wtrysku, zwykle przy ciśnieniu niższym niż ciśnienie wtrysku. Jego podstawową funkcją jest kompensacja skurczWypełnia on wszelkie wgłębienia, gdy stopiony materiał stygnie i kurczy się, zapewniając, że gotowy produkt jest pełny (bez wgnieceń) po wyrzuceniu. Po zestaleniu się kanału, ciśnienie utrzymywania staje się nieskuteczne i może się zakończyć. Ciśnienie utrzymywania może zmieniać się na wielu etapach (zazwyczaj stopniowo zmniejszając się), podzielone przez czas. Całkowity czas utrzymywania można określić poprzez zważenie produktu lub upewnienie się, że nie ma on wgnieceń. Należy rozpocząć od krótkiego czasu utrzymywania i nieznacznie zwiększać go przy każdym wtrysku, aż masa produktu przestanie wzrastać lub poziom wgnieceń będzie akceptowalny.

Optymalizacja czasu chłodzenia

"Czas chłodzenia" ustawiony na wtryskarce to okres od zakończenia utrzymywania ciśnienia do rozpoczęcia otwierania formy. Celem "czasu chłodzenia" jest dalsze chłodzenie i ustawianie produktu, aby nie odkształcał się po wyrzuceniu. Należy zacząć od dłuższego czasu chłodzenia i stopniowo skracać go z każdym wtryskiem, aż produkt przestanie się odkształcać po wyrzuceniu, a następnie nie trzeba dalej skracać czasu utrzymywania.

Optymalizacja czasu ładowania

Ładowanie rozpoczyna się na początku "czasu chłodzenia". Jeśli czas ładowania jest dłuższy niż "czas chłodzenia", oznacza to niewystarczającą wydajność plastyfikacji, wpływającą na cykl produkcyjny. Zwiększenie wydajności plastyfikacji może skrócić czas cyklu, co można osiągnąć poprzez: A. Ślimaki barierowe mogą zwiększyć wydajność plastyfikacji. B. Śruby o dużej średnicy mogą zwiększyć wydajność plastyfikacji. C. Zwiększenie głębokości kanału ślimaka może zwiększyć wydajność plastyfikacji. D. Zwiększenie prędkości obrotowej ślimaka może zwiększyć wydajność plastyfikacji (nie w przypadku wrażliwych na ścinanie tworzyw sztucznych, takich jak PVC, PET). E. Zmniejszenie ciśnienia wstecznego może zwiększyć prędkość plastyfikacji. F. Zastosowanie hydraulicznego wyłączenie umożliwia plastyfikację podczas zaciskania i otwierania. G. Używanie sprzętu, który może plastyfikować przez cały cykl, z wyjątkiem wtrysku i przytrzymywania.

Optymalizacja temperatury beczki

Użycie najniższej temperatury cylindra, która nadal zapewnia płynne napełnianie wtryskowe, może skrócić "czas chłodzenia".

Optymalizacja siły mocowania

Używaj najniższej możliwej siły zacisku, która nie wytwarza błysku, skracając czas potrzebny do blokowania pod wysokim ciśnieniem i wydłużając żywotność formy, drążków, kolanek i płyty dociskowej wtryskarki.

Optymalizacja wydajności chłodzenia

Optymalizacja konstrukcji kanału wodnego formy może poprawić wydajność wymiany ciepła i równomierność chłodzenia produktu, skracając czas chłodzenia. Zastosowanie chłodzenia wodą lodową może skrócić "czas chłodzenia", jeśli spełnia ono wymagania jakościowe produktu.

Optymalizacja czasu wyrzutu

W przypadku małych wtryskarek o niskiej sile wypychania, wypychanie pneumatyczne może być szybsze niż hydrauliczne. Niezależne sterowanie hydrauliczne, pneumatyczne lub elektryczne może zapewnić jednoczesne otwarcie formy i wypychanie. W przypadku wielokrotnych wyrzutów, użycie wyrzutu wibracyjnego wtryskarki oznacza, że sworznie wyrzutnika nie muszą za każdym razem całkowicie się cofać, co skraca czas wielokrotnych wyrzutów.

FirstMold chciałby powtórzyć wszystkim naszym rówieśnikom: Skrócenie cyklu formowania wtryskowego powinno być zoptymalizowane przy jednoczesnym zapewnieniu, że jakość produktu, jego wymiary, wygląd, funkcjonalność i materiały pozostaną nienaruszone. W przeciwnym razie wszelkie wysiłki zmierzające do optymalizacji będą bez znaczenia.

Kluczowe parametry w cyklu formowania wtryskowego

Profesjonalna terminologia w tej tabeli jest dość ważna, a niektóre terminy wymagają nawet opanowania przez projektantów produktów kupującego. W przyszłości wybierzemy kilka kluczowych terminów do szczegółowego wprowadzenia.

Wnioski

Zrozumienie i obliczenie cyklu produkcyjnego formowania wtryskowego przynosi korzyści fabrykom formowania wtryskowego w zarządzaniu każdym aspektem produkcji produktu klienta w sposób zgodny z przepisami. Nazywam się Lee Young i gorąco polecam ten artykuł kolegom z branży lub nowicjuszom w dziedzinie formowania wtryskowego. Jeśli masz jakieś pytania, podziel się nimi w sekcji komentarzy do tego artykułu.