FirstMold Half Logo

Dyskusja na temat żywotności form przemysłowych: Jak wydłużyć żywotność form wtryskowych i odlewniczych?

Udostępnij ten artykuł:
Żywotność form wtryskowych i odlewniczych

Żywotność form zawsze była istotnym czynnikiem wpływającym na rentowność projektów przemysłowych. Jeśli możemy zastosować rozsądne metody, aby wydłużyć żywotność formy poza wymagania projektowe, znacznie poprawi to rentowność firmy. Wiemy, że na żywotność formy wpływa wiele czynników. Bez względu na rodzaj formy, najbardziej krytycznym czynnikiem wpływającym na jej żywotność jest nieuchronnie materiał.

The common material used for plastic mold and die-casting molds is mold steel. In order to understand the life of a mold, let’s start with the material.

Wymagania dotyczące stali dla form przemysłowych

Kryteria wyboru stali formierskiej są następujące:

Wymagania dotyczące materiału wtryskowego: Różne tworzywa sztuczne wymagają różnych materiałów stalowych w oparciu o specyficzne potrzeby, takie jak wysoka polerowalność, odporność na korozję itp.

Względy cenowe: Wydajność stali nie zależy wyłącznie od jej kosztu. Istotne jest zrównoważenie czynników kosztowych formy. Wybór odpowiedniej stali formierskiej zgodnie z oczekiwaną żywotnością formy może zapobiec niepotrzebnym stratom. Na przykład:

Ogólna żywotność stali P20 wynosi około 300 000 cykli.

Stal 2738 może wytrzymać około 500 000 cykli bez żadnych problemów.

W zależności od sytuacji, stal H13/2344 zazwyczaj wytrzymuje od 800 000 do 1 000 000 cykli lub więcej.

Klasyfikacja form SPI w celu wyjaśnienia żywotności formy i wymagań dotyczących stali

Klasyfikacja form SPI dzieli formy na różne klasy w oparciu o złożoność, wymagania jakościowe i oczekiwaną wielkość produkcji.

Klasyfikacja form SPITyp formyOpisLiczba zastosowań
Klasa 101Wysoka produkcjaZaprojektowany dla wydłużonych serii produkcyjnych z wysokimi wymaganiami jakości częściPonad 1000000 cykli
Klasa 102Wysoka produkcjaPodobny do klasy 101, ale z nieco niższymi wymaganiami500 000 do 1000000 cykli
Klasa 103Umiarkowana produkcjaFormy do umiarkowanych serii produkcyjnych z mniej wymagającą jakością części300 000 do 500 000 cykli
Klasa 104Niska objętość/PrototypowanieFormy do produkcji małoseryjnej lub prototypowania100 000 do 300 000 cykli
Klasa 105Prototyp/eksperymentFormy do produkcji krótkoseryjnej, testowania lub celów eksperymentalnych500 cykli
Klasa AKrytyczne wykończenie powierzchniFormy do produkcji części o wysokich standardach estetycznych
Klasa BFunkcjonalne wykończenie powierzchniFormy do produkcji części, w przypadku których wygląd ma mniejsze znaczenie
Klasa CNiespecyficzne wykończenie powierzchniFormy do produkcji niewidocznych części lub części bez wad powierzchniowych

Formy klasy 101 i 102 często wymagają obróbki cieplnej w celu osiągnięcia twardości HRC50 lub wyższej. Wybrana stal powinna charakteryzować się dobrą wydajnością obróbki cieplnej i wydajnością cięcia przy wysokich poziomach twardości. Chociaż w oświadczeniu wymieniono konkretne gatunki stali, takie jak szwedzkie 8407, S136, amerykańskie 420, H13, europejskie 2316, 2344, 083 lub japońskie SKD61, DC53, rzeczywisty wybór zależy od czynników takich jak rodzaj tworzywa sztucznego, korozyjność, wymagania dotyczące wyglądu i przezroczystość.

Formy klasy 103 zazwyczaj wykorzystują wstępnie hartowane materiały o gatunkach takich jak S136H, 2316H, 718H, 083H i twardości w zakresie HB270-340.

Formy klasy 104 i 105 powszechnie wykorzystują stale takie jak P20, 718, 738, 618, 2311, 2711. W przypadku form o niskim zapotrzebowaniu można stosować stal S50C, 45# lub bezpośrednio obrabiać wnęki formy w zarodku formy.

Żywotność formy wtryskowej

Czynniki wpływające na żywotność form wtryskowych

Struktura: Dobrze zaprojektowana struktura formy zwiększa jej nośność i zmniejsza naprężenia termiczne i mechaniczne. Odpowiednie mechanizmy prowadzenia matrycy zapobiegają ścieraniu, a specjalistyczna obróbka komponentów o wysokiej wytrzymałości minimalizuje koncentrację naprężeń.

Materiał: Wybór materiału formy ma kluczowe znaczenie. Wyższe wolumeny produkcji nakładają większe obciążenia na formy, wymagając materiałów o doskonałej nośności i wydłużonej żywotności.

Jakość przetwarzania: Wady powstałe podczas przetwarzania i obróbki cieplnej mogą mieć negatywny wpływ na żywotność formy. Pozostałości śladów noża na powierzchni formy, mikroskopijne pęknięcia powstałe w wyniku obróbki elektroerozyjnej (EDM) oraz defekty powierzchni spowodowane obróbką cieplną mogą pogorszyć nośność i żywotność formy.

Working conditions: Injection molds undergo repeated cycles of mold closing, locking, injection, ciśnienie trzymania, cooling, mold opening, and ejection. To ensure optimal performance, we should ensure that all work mechanisms function reliably, operate smoothly, and receive regular maintenance and lubrication.

Warunki części: Jakość powierzchni, twardość, wydłużenie, dokładność wymiarowa i inne właściwości mechaniczne przetwarzanych części mają bezpośredni wpływ na żywotność formy. Problemy takie jak wady powierzchni lub przyczepność materiału mogą zakłócić normalne funkcjonowanie formy.

Wskazówki dotyczące wydłużenia żywotności formy wtryskowej

Rozsądne ustawienie siły zacisku

Correct clamping force setting is crucial to extend mold life. The correct setting of the clamping force of the injection molding machine is important to improve the life of the mold. Setting the clamping force too high or too low can negatively affect the mold. A low clamping force may cause the mold to open or be damaged due to the injection pressure exceeding the clamping force. Conversely, a high clamping force can exert excessive pressure on the mold, damaging the linia podziału, exhaust area, and mold parts.

Aby uniknąć tych problemów, możemy obliczyć idealną siłę zacisku dla każdej formy za pomocą analizy przepływu formy lub wzoru:

Siła zacisku = rzutowany obszar x współczynnik siły zacisku materiału x współczynnik bezpieczeństwa

Rzutowany obszar obejmuje produkt i prowadnicę, a my możemy uzyskać mocowanie

współczynnik siły dla materiału z tabeli właściwości materiału lub konsultując się z dostawcą materiału. Współczynnik bezpieczeństwa, zazwyczaj od 1,5 do 2, jest wybierany na podstawie czynników takich jak stabilność i konstrukcja wtryskarki.

Rozsądne ustawienia otwierania i zaciskania formy

Prędkość zaciskania ma wpływ na czas cyklu procesu formowania wtryskowego. Kluczowe jest jednak znalezienie równowagi, a nie tylko dążenie do jak największej prędkości zaciskania. Nadmierna prędkość zaciskania może prowadzić do zwiększonego zużycia i potencjalnego uszkodzenia elementów formy. Należy zapewnić płynne przejście od szybkiego do wolnego zaciskania, aby uniknąć gwałtownych ruchów, które mogłyby spowodować niewspółosiowość lub uszkodzenie formy, jest to bardzo ważne. Powolne zaciskanie powinno nastąpić przed dopasowaniem sworznia i części, aby zapewnić prawidłowe wyrównanie i zapobiec zakłóceniom podczas zaciskania. Podobnie, przejście między szybkim i powolnym uwalnianiem formy powinno być płynne. Szybkie uwalnianie formy powinno nastąpić dopiero po pomyślnym uwolnieniu wszystkich produktów i części z formy, aby uniknąć potencjalnych uszkodzeń lub zakłóceń.

Znalezienie odpowiedniej prędkości zamykania wymaga uwzględnienia różnych czynników, takich jak konstrukcja formy, używany materiał, złożoność części i możliwości maszyny. Zalecamy zapoznanie się z wytycznymi producenta maszyny i specyfikacjami formy oraz przeprowadzenie odpowiednich testów w celu określenia optymalnej prędkości zaciskania dla określonego procesu formowania wtryskowego.

Prawidłowe ustawienie wyrzutnika

Nieprawidłowe ustawienia mechanizmu wyrzutnika mogą zagrozić żywotności formy poprzez nadmierne lub nieprawidłowe wyrzucanie produktu, co może spowodować uszkodzenie formy. Ważne jest, aby upewnić się, że uformowana część jest prawidłowo wyrzucana z formy, biorąc pod uwagę wymaganą separację dla rzeczywistego produktu.

Nadmierna wyrzucana objętość może wywierać ekstremalny nacisk na trzpień wyrzutnika. Dlatego też, oprócz uwzględnienia wyrzucanej objętości, kluczowe znaczenie ma ustawienie ciśnienia wyrzutnika na odpowiednim poziomie, który jest zgodny z rzeczywistymi wymaganiami produktu.

Prawidłowe ustawienie gorącego kanału

Metoda uruchamiania i zamykania gorącego kanału może rzeczywiście wpływać na żywotność formy. Nieprawidłowe procedury rozruchu mogą prowadzić do problemów z formą, takich jak jej wzrost, co może wymagać jej usunięcia i naprawy. Aby zapobiec takim problemom, zalecamy ręczną obsługę zasuwy zaworu i sprawdzenie, czy ustawienia są prawidłowe i działają prawidłowo przed rozpoczęciem pełnej produkcji.

Ponadto zaleca się eksportowanie materiału w gorącym kanale przez płytę rozprowadzającą materiał i mierzenie jego temperatury w celu sprawdzenia, czy jest ona zgodna z żądaną temperaturą. Podczas zamykania gorącego kanału ważne jest, aby szybko obniżyć temperaturę gorącego kanału, aby zminimalizować ryzyko degradacji materiału. Praktyki te przyczyniają się do optymalnej wydajności i wydłużenia żywotności formy.

Rozsądne ustawienia chłodzenia formy

Zbyt wysoka temperatura formy może negatywnie wpłynąć na jej żywotność. Zbyt wysoka temperatura formy może skrócić jej żywotność. Ograniczenie temperatury formy do minimum niezbędnego do uzyskania akceptowalnego wyglądu części jest korzystne, ponieważ takie podejście pomaga poprawić żywotność formy. Ponadto ważne jest utrzymanie zrównoważonego rozkładu temperatury w formie. W idealnym przypadku powinniśmy utrzymywać różnicę temperatur między ruchomą i nieruchomą stroną formy w zakresie 6 ℃. Wahania temperatury wykraczające poza ten zakres mogą powodować znaczne różnice w odkształceniach termicznych między dwiema stronami formy, prowadząc do słabego otwierania i zamykania, co ostatecznie prowadzi do zużycia lub uszkodzenia formy. Możemy zwiększyć ogólną żywotność formy poprzez kontrolowanie i równoważenie temperatur formy.

Czyszczenie i konserwacja pleśni

Inspect, clean, and lubricate molds regularly in the production environment, preferably at least once per shift. During the process, pay attention to signs of mold wear, such as scuffing, parting line wear, and burrs. Establishing a preventive maintenance schedule and keeping records of mold maintenance is crucial. By reviewing recurring maintenance events, the frequency of preventative maintenance can be determined, which helps reduce unscheduled maintenance events. It is essential to check the lubrication of slides and ensure their proper functioning. Monitoring signs of brake failure and loose hooks is also important. After each cleaning and inspection, it is necessary to verify that the slide is in the correct position before leaving the mold.

Additionally, when the mold remains unused for more than 6 hours, applying a rust inhibitor and thoroughly coating textured and polished areas can help prevent rust damage. By following these practices, mold maintenance can be effectively carried out, enhancing mold performance and lifespan.

Żywotność formy odlewniczej

Jak rozpoznać, że forma odlewnicza osiągnęła koniec okresu eksploatacji?

Ogólnie rzecz biorąc, jeśli forma odlewnicza jest używana w procesie następujących zjawisk, co wskazuje, że forma jest bliska "końca życia".

Starzenie się formy i pękanie powierzchni: W miarę starzenia się formy mogą pojawiać się w niej pęknięcia powierzchniowe, które mogą wpływać na wygląd odlewów. Pęknięcia te mogą również prowadzić do odkształceń lub deformacji odlewów.

Pęknięcie wnęki formy: Jeśli wnęka formy ma duże pęknięcia, uniemożliwi to prawidłowe uformowanie odlewu. Wskazuje to na znaczne uszkodzenie formy i utrudnia proces odlewania.

Zapadanie się powierzchni podziału formy: Gdy powierzchnia podziału formy zapada się, powoduje to różne wady. Stan ten poważnie zmniejsza wydajność odlewania ciśnieniowego i wymaga intensywnej obróbki końcowej odlewów, co prowadzi do zwiększonego obciążenia pracą.

Sposoby na wydłużenie żywotności formy odlewniczej

There are various ways to extend the service life of die-casting molds, which should be mainly from four aspects: mold material selection, mold design, mold manufacturing, mold use and maintenance.

Wybór materiałów omówiliśmy już powyżej, więc nie będziemy go tutaj powtarzać.

Konstrukcja formy odlewniczej

Konstrukcja formy odlewniczej odgrywa znaczącą rolę w określaniu jej żywotności. Dobrze zaprojektowana forma może znacznie zwiększyć trwałość procesu odlewania ciśnieniowego. Dlatego lepiej jest uwzględnić poniższe aspekty na etapie projektowania formy, biorąc pod uwagę charakterystykę odlewu:

Increase mold strength:

We need to ensure that the mold is designed with ample strength and rigidity to withstand the mechanical and thermal stresses it experiences throughout the die-casting process. This can involve using high-quality materials, optimizing the mold structure, and reinforcing critical areas prone to stress concentration.

Enhance cooling system design:

Pay close attention to the mold cooling system design to effectively control the temperature during the casting process. Optimize the layout and size of cooling channels, ensure uniform cooling throughout the mold, and use advanced cooling techniques such as conformal cooling to improve cooling efficiency and extend mold life.

Incorporate wear-resistant materials:

Consider using wear-resistant materials or coatings for mold components that are subjected to high wear, such as the cavity, core, and slides. These materials can improve the mold’s resistance to wear and extend its lifespan.

Optimize gating system design:

The design of the gating system plays a crucial role in the quality of the casting and the life of the mold. Carefully design the sprue, runner, and gate to ensure a smooth and controlled flow of molten metal, minimize turbulence and air entrapment, and reduce the impact on the mold cavity.

Reduce stress concentration:

Identify areas in the mold design where stress concentration may occur, such as sharp corners or sudden changes in cross-section. Modify the design by incorporating fillets, radii, or gradual transitions to distribute stresses more evenly and reduce the risk of failure.

Implement proper venting:

Adequate venting is essential to release air and gases from the mold cavity during casting. Insufficient venting can lead to porosity, defects, and mold damage. Carefully design and place vents in appropriate locations to ensure proper venting without compromising the integrity of the mold.

Conduct mold flow analysis:

Utilize mold flow simulation software to analyze and optimize the mold design before manufacturing. By conducting this process, we can identify potential issues such as flow imbalances, air entrapment, or excessive pressure, enabling us to make design adjustments that improve the service life and performance of the mold.

Regular maintenance and inspection:

Establish a regular maintenance schedule for the die-casting mold, including cleaning, lubrication, and inspection. Regularly inspect the mold for signs of wear, damage, or fatigue and address any issues promptly to prevent further deterioration and extend the mold’s life.

Produkcja form

Proces produkcji form i dokładność produkcji form są kluczowymi czynnikami wpływającymi na ich żywotność. Niezbędne jest ustalenie priorytetów i dokładne zajęcie się różnymi aspektami, które wpływają na żywotność formy na etapie produkcji. Poświęcając uwagę i wysiłki tym obszarom, możemy zwiększyć trwałość form i wydłużyć ich żywotność.

Poprawa procesu produkcji form, poprawa precyzji produkcji form

Usprawnienie procesu produkcji form i zwiększenie jego precyzji może pozytywnie wpłynąć na ich żywotność. Generowanie naprężeń wewnętrznych podczas przetwarzania formy jest istotnym problemem dla form odlewniczych. Aby poprawić żywotność formy, należy zminimalizować występowanie naprężeń i szybko je wyeliminować. Można to osiągnąć poprzez staranne planowanie trasy procesu, tworzenie szczegółowych specyfikacji procesu i przestrzeganie precyzyjnych procedur przetwarzania.

Wzmocnienie praktyk zarządzania jakością i podniesienie poziomu produkcji form ma zasadnicze znaczenie dla poprawy ich trwałości. Zmniejszenie zapotrzebowania na spawanie łat form jest szczególnie ważne, ponieważ materiały używane do spawania łat, wysokie temperatury i wynikające z tego naprężenia wewnętrzne mogą znacząco wpływać na trwałość formy. Producenci form odlewniczych generalnie starają się unikać spawania wnęk, ale jeśli jest to konieczne, stosowanie metod spawania na gorąco i przeprowadzanie odpuszczania odprężającego po spawaniu może pomóc wydłużyć żywotność formy.

Redukcja twardej warstwy impulsów elektrycznych na powierzchni formy

Zmniejszenie twardej warstwy impulsów elektrycznych na powierzchni formy jest ważnym aspektem w produkcji form. Podczas stosowania obróbki elektroerozyjnej (EDM) do obróbki wnęki formy, na powierzchni formy może tworzyć się jasna biała warstwa i warstwa metamorficzna. Powoduje to, że powierzchnia formy jest poddawana naprężeniom rozciągającym. Jeśli późniejszy proces polerowania nie usunie naprężeń z powierzchni, forma może ulec przedwczesnemu pęknięciu lub uszkodzeniu po wejściu do produkcji.

Badania wykazały, że po obróbce elektroerozyjnej na powierzchni formy mogą występować naprężenia rozciągające w zakresie od 700 do 1100 MPa. Ponadto na powierzchni formy mogą występować liczne mikropęknięcia, gdy stosowane są wysokie prądy obróbki elektroerozyjnej. Czynniki te przyczyniają się do ryzyka wczesnego pękania lub uszkodzenia formy po jej wprowadzeniu do produkcji.

Prześwit montażowy formy jest rozsądny

Rozsądny luz montażowy formy jest ważnym aspektem produkcji form odlewniczych. Proces odlewania ciśnieniowego obejmuje wysokie temperatury, duże prędkości i wysokie ciśnienia. Jeśli montaż formy odlewniczej nie zostanie wykonany prawidłowo, może to prowadzić do problemów, które mogą spowodować uszkodzenie formy i wpłynąć na jej żywotność.

W rzeczywistości montaż formy odlewniczej jest ogólnie uważany za trudniejszy i bardziej krytyczny niż w przypadku formy wtryskowej. Ze względu na unikalną charakterystykę procesu odlewania, zwłaszcza w przypadku dużych form, pole temperaturowe formy ulega znacznym zmianom między temperaturą produkcji odlewów ciśnieniowych a temperaturą pokojową. Dlatego też dokładne zrozumienie charakterystyki formy i zmian pola temperatury jest konieczne podczas procesu montażu. Pozwala to na ukierunkowane regulacje montażu w celu zapewnienia rozsądnej szczeliny montażowej formy.

Produkcja odlewów ciśnieniowych może przebiegać płynnie, bez problemów takich jak "bicie wody" lub zakleszczanie się suwaka, dzięki osiągnięciu odpowiedniego luzu montażowego formy. Poprawia to niezawodność formy i wydłuża jej ogólną żywotność.

Użytkowanie i konserwacja form

Usunąć resztki powstałe podczas korzystania z formy na czas, aby zapobiec wyciskaniu formy.

Aby zapobiec uszkodzeniom, należy niezwłocznie usunąć resztki z formy. Jeśli forma zawiera gruz lub złom, szczególnie w obszarze suwaka, może to doprowadzić do zapadnięcia się lub uszkodzenia suwaka podczas ponownej pracy maszyny odlewniczej. Dlatego należy oczyścić formę i niezwłocznie zająć się problemem, aby zapobiec dalszym uszkodzeniom. Zwlekanie z naprawą do momentu uszkodzenia formy może znacząco wpłynąć na jej żywotność.

Minimalizacja chłodzenia i nagrzewania formy oraz próba ciągłej produkcji

Minimizing the cooling and heating cycles of the mold and aiming for continuous production is beneficial for extending the mold’s lifespan. The reciprocal thermal expansion and contraction experienced by the die-casting mold during the process, with temperature fluctuations ranging from 220°C to 450°C, can lead to fatigue damage. Starting production with a cold mold results in increased temperature differences, mold expansion and contraction, and corresponding fatigue, accelerating mold damage and shortening its lifespan. Therefore, it is advisable to strive for continuous production and minimize mold cooling and heating cycles to prolong its life.

Ponadto, gdy forma jest w stanie zimnym i nie osiągnęła średniej temperatury produkcyjnej, należy unikać otwierania wtrysku ciśnieniowego z dużą prędkością i zwiększania ciśnienia. Otwarcie tych procesów z dużą szczeliną formy może spowodować przedostanie się odpadów lub zanieczyszczeń do krytycznych obszarów formy, takich jak otwory suwaka i górnego pręta, prowadząc do uszkodzenia formy i negatywnie wpływając na jej żywotność.

Regularna konserwacja pleśni

Regularna konserwacja i serwisowanie form ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia długowieczności i wydajności form odlewniczych. Ze względu na wymagające warunki wysokiego ciśnienia, dużej prędkości i wysokiej temperatury podczas ciągłej produkcji, formy odlewnicze są podatne na uszkodzenia, awarie i ukryte problemy. W związku z tym konieczne jest wzmocnienie praktyk konserwacji form, w tym regularnych inspekcji, rutynowych czynności konserwacyjnych i wymiany uszkodzonych lub zużytych części. Konieczne jest również czyszczenie suwaka, otworu wyrzutnika i innych krytycznych obszarów. Nadając priorytet konserwacji form, przedsiębiorstwa odlewnicze mogą zapewnić niezawodność formy podczas produkcji i wydłużyć jej ogólną żywotność.

Wnioski

Co więcej, kontrola żywotności pleśni ma ogromne znaczenie. Z niecierpliwością czekam na szczegółowe omówienie kontroli żywotności pleśni i doceniam Twoje wsparcie i motywację w tej kwestii!

Spis treści
Tagi
Komentarze