Injektion

Formsprutning (formsprutning i USA) är en tillverkningsprocess för att tillverka delar genom att spruta in material i en form. Formsprutning kan utföras med en mängd material, inklusive metaller, (för vilka processen kallas pressgjutning), glas, elastomerer, konfektyrer och oftast termoplastiska och härdbara polymerer. Material för delen matas in i en uppvärmd tunna, blandas och tvingas in i en formhålighet, där den kyls och hårdnar till konfigurationen av kaviteten. Efter att en produkt har designats, vanligtvis av en industridesigner eller en ingenjör, formar tillverkas av en formtillverkare (eller verktygsmakare) av metall, vanligtvis antingen stål eller aluminium, och precisionsbearbetade för att bilda egenskaperna hos den önskade delen. Formsprutning används ofta för tillverkning av en mängd olika delar, från de minsta komponenterna till hela karosspaneler på bilar. Framsteg inom 3D-utskriftsteknik, med användning av fotopolymerer som inte smälter under formsprutning av vissa termoplaster med lägre temperatur, kan användas för vissa enkla formsprutningsformar.

Delar som ska formsprutas måste vara mycket noggrant utformade för att underlätta formningsprocessen; materialet som används för delen, den önskade formen och egenskaperna hos delen, materialet i formen och formningsmaskinens egenskaper måste alla beaktas. Mångsidigheten hos formsprutning underlättas av denna bredd av designöverväganden och möjligheter.

Applikationer

Formsprutning används för att skapa många saker som trådspolar, förpackning, kapsyler, bildelar och komponenter, Gameboys, fickkammar, vissa musikinstrument (och delar av dem), stolar i ett stycke och små bord, förvaringsbehållare, mekaniska delar (inklusive växlar) och de flesta andra plastprodukter som finns tillgängliga idag. Formsprutning är den vanligaste moderna metoden för tillverkning av plastdelar; den är idealisk för att producera stora volymer av samma föremål.

Processegenskaper

Formsprutning använder en kolv eller skruvstång för att tvinga smält plast material i en formhålighet; detta stelnar till en form som har anpassat sig till formens kontur. Det används oftast för att bearbeta både termoplastiska och värmehärdande polymerer, med volymen som används av de förra är betydligt högre. Termoplaster är vanliga på grund av egenskaper som gör dem mycket lämpade för formsprutning, såsom den lätthet med vilken de kan återvinnas, deras mångsidighet gör att de kan användas i en mängd olika applikationer, och deras förmåga att mjukna och flyta vid uppvärmning. Termoplaster har också ett säkerhetselement framför härdplaster; om en värmehärdande polymer inte sprutas ut från injektionscylindern i tid, kan kemisk tvärbindning uppstå som gör att skruven och backventilerna fastnar och potentiellt skadar formsprutningsmaskinen.

Formsprutning består av högtrycksinsprutning av råmaterialet i en form som formar polymeren till önskad form. Formar kan vara av ett enda hålrum eller flera hålrum. I flera hålrumsformar kan varje hålrum vara identiskt och bilda samma delar eller kan vara unikt och bilda flera olika geometrier under en enda cykel. Formar är vanligtvis gjorda av verktygsstål, men rostfria stål och aluminiumformar är lämpliga för vissa applikationer. Aluminiumformar är vanligtvis illa lämpade för produktion av stora volymer eller delar med snäva dimensionella toleranser, eftersom de har sämre mekaniska egenskaper och är mer benägna att slitas, skadas och deformeras under insprutnings- och fastspänningscyklerna; aluminiumformar är dock kostnadseffektiva i applikationer med låga volymer, eftersom tillverkningskostnaderna för formen och tiden minskar avsevärt. Många stålformar är designade för att bearbeta långt över en miljon delar under sin livstid och kan kosta hundratusentals dollar att tillverka.

När termoplaster är gjutna, vanligtvis pelletiserat råmaterial matas genom en tratt till en uppvärmd tunna med en fram- och återgående skruv. Vid inträde i cylindern ökar temperaturen och Van der Waals-krafterna som motstår det relativa flödet av individuella kedjor försvagas som ett resultat av ökat utrymme mellan molekyler vid högre termiska energitillstånd. Denna process minskar dess viskositet, vilket gör att polymeren kan flyta med injektionsenhetens drivkraft. Skruven levererar råmaterialet framåt, blandar och homogeniserar de termiska och viskösa fördelningarna av polymeren, och minskar den erforderliga uppvärmningstiden genom att mekaniskt klippa materialet och tillföra en betydande mängd friktionsvärme till polymeren. Materialet matas framåt genom en backventil och samlas på framsidan av skruven till en volym som kallas a skott. Ett skott är volymen material som används för att fylla formhålan, kompensera för krympning och ge en kudde (ungefär 10 % av den totala skottvolymen, som finns kvar i pipan och förhindrar skruven från att bottna) för att överföra trycket från skruven till formhåligheten. När tillräckligt mycket material har samlats, tvingas materialet med högt tryck och hastighet in i den del som bildar håligheten. För att förhindra tryckspikar använder processen normalt ett överföringsläge motsvarande ett 95–98 % fullt hålrum där skruven växlar från en konstant hastighet till en konstant tryckkontroll. Ofta är injektionstiden långt under 1 sekund. När skruven når överföringspositionen appliceras packningstrycket, vilket fullbordar formfyllningen och kompenserar för termisk krympning, som är ganska hög för termoplaster i förhållande till många andra material. Packningstrycket appliceras tills porten (hålrumsingången) stelnar. På grund av sin ringa storlek är porten normalt den första platsen som stelnar genom hela sin tjocklek. När porten har stelnat kan inget mer material komma in i kaviteten; följaktligen rör sig skruven fram och tillbaka och tar upp material för nästa cykel medan materialet i formen svalnar så att det kan skjutas ut och vara formstabilt. Denna kylningstid reduceras dramatiskt genom användning av kylledningar som cirkulerar vatten eller olja från en extern temperaturregulator. När den erforderliga temperaturen har uppnåtts öppnas formen och en uppsättning stift, hylsor, avstrykare, etc. drivs framåt för att ta ur artikeln. Sedan stängs formen och processen upprepas.

För härdplaster injiceras vanligtvis två olika kemiska komponenter i cylindern. Dessa komponenter börjar omedelbart irreversibla kemiska reaktioner som så småningom tvärbinder materialet till ett enda anslutet nätverk av molekyler. När den kemiska reaktionen inträffar omvandlas de två flytande komponenterna permanent till ett viskoelastiskt fast ämne. Stelning i injektionsröret och skruven kan vara problematisk och få ekonomiska återverkningar; därför är det viktigt att minimera härdningshärdningen i cylindern. Detta innebär typiskt att uppehållstiden och temperaturen för de kemiska prekursorerna minimeras i injektionsenheten. Uppehållstiden kan minskas genom att minimera fatets volymkapacitet och genom att maximera cykeltiderna. Dessa faktorer har lett till användningen av en termiskt isolerad kallinsprutningsenhet som injicerar de reagerande kemikalierna i en termiskt isolerad varm form, vilket ökar hastigheten för kemiska reaktioner och resulterar i kortare tid som krävs för att uppnå en stelnad härdplastkomponent. Efter att delen har stelnat stänger ventilerna för att isolera injektionssystemet och kemiska prekursorer, och formen öppnas för att mata ut de formade delarna. Sedan stängs formen och processen upprepas.

Förformade eller bearbetade komponenter kan sättas in i hålrummet medan formen är öppen, vilket gör att materialet som injiceras i nästa cykel kan bildas och stelna runt dem. Denna process kallas Sätt in gjutning och tillåter enstaka delar att innehålla flera material. Denna process används ofta för att skapa plastdelar med utskjutande metallskruvar, vilket gör att de kan fästas och lossas upprepade gånger. Denna teknik kan också användas för märkning i form och filmlock kan också fästas på gjutna plastbehållare.

En avskiljningslinje, sprue, grindmärken och ejektorstiftsmärken finns vanligtvis på den sista delen. Ingen av dessa egenskaper är vanligtvis önskvärda, men är oundvikliga på grund av processens natur. Grindmärken uppstår vid grinden som förenar smältavgivningskanalerna (inlopp och löpare) med den del som bildar håligheten. Skiljelinje- och ejektorstiftsmärken är resultatet av små snedställningar, slitage, gasformiga ventiler, spelrum för intilliggande delar i relativ rörelse och/eller dimensionsskillnader hos de passande ytorna som kommer i kontakt med den insprutade polymeren. Dimensionsskillnader kan tillskrivas ojämn, tryckinducerad deformation under injektion, bearbetningstoleranser och ojämn termisk expansion och sammandragning av formkomponenter, som upplever snabb cykling under processens insprutnings-, packnings-, kylnings- och utstötningsfaser. . Formkomponenter är ofta utformade med material med olika värmeutvidgningskoefficienter. Dessa faktorer kan inte samtidigt redovisas utan astronomiska ökningar av kostnaderna för design, tillverkning, bearbetning och kvalitetsövervakning. Den skickliga form- och detaljdesignern kommer att placera dessa estetiska nackdelar i dolda områden om det är möjligt.

historik

Den amerikanske uppfinnaren John Wesley Hyatt tillsammans med sin bror Isaiah patenterade Hyatt den första formsprutningsmaskinen 1872. Denna maskin var relativt enkel jämfört med maskiner som används idag: den fungerade som en stor injektionsnål, med en kolv för att injicera plast genom en uppvärmd cylinder i en form. Industrin utvecklades långsamt under åren och producerade produkter som kragstag, knappar och hårkammar.

De tyska kemisterna Arthur Eichengrün och Theodore Becker uppfann de första lösliga formerna av cellulosaacetat 1903, som var mycket mindre brandfarligt än cellulosanitrat. Den gjordes så småningom tillgänglig i pulverform från vilken den lätt formsprutades. Arthur Eichengrün utvecklade den första formsprutningspressen 1919. 1939 patenterade Arthur Eichengrün formsprutningen av mjukgjort cellulosaacetat.

Industrin expanderade snabbt på 1940-talet eftersom andra världskriget skapade en enorm efterfrågan på billiga, massproducerade produkter. År 1946 byggde den amerikanske uppfinnaren James Watson Hendry den första skruvinsprutningsmaskinen, som tillät mycket mer exakt kontroll över insprutningshastigheten och kvaliteten på tillverkade artiklar. Denna maskin tillät också att material blandas före injektion, så att färgad eller återvunnen plast kunde läggas till jungfruligt material och blandas noggrant innan det injicerades. Idag står skruvinsprutningsmaskiner för den stora majoriteten av alla insprutningsmaskiner. På 1970-talet fortsatte Hendry med att utveckla den första gasassisterade formsprutningsprocessen, som möjliggjorde produktion av komplexa, ihåliga artiklar som kyldes snabbt. Denna kraftigt förbättrade designflexibilitet samt styrkan och finishen hos tillverkade delar samtidigt som produktionstid, kostnad, vikt och avfall minskade.

Plastformsprutningsindustrin har utvecklats under åren från att producera kammar och knappar till att producera ett brett utbud av produkter för många industrier, inklusive fordon, medicin, flyg, konsumentprodukter, leksaker, VVS, förpackningar och konstruktion.

Exempel på polymerer som är bäst lämpade för processen

De flesta polymerer, ibland kallade hartser, kan användas, inklusive alla termoplaster, vissa härdplaster och vissa elastomerer. Sedan 1995 har det totala antalet tillgängliga material för formsprutning ökat med 750 per år; det fanns cirka 18,000 XNUMX material tillgängligt när den trenden började. Tillgängliga material inkluderar legeringar eller blandningar av tidigare utvecklade material, så produktdesigners kan välja materialet med de bästa egenskaperna från ett stort urval. Huvudkriterier för val av ett material är den hållfasthet och funktion som krävs för den slutliga delen, samt kostnaden, men också varje material har olika parametrar för formning som måste beaktas. Vanliga polymerer som epoxi och fenol är exempel på härdplaster medan nylon, polyeten och polystyren är termoplastiska. Tills relativt nyligen var plastfjädrar inte möjliga, men framsteg i polymeregenskaper gör dem nu ganska praktiska. Användningsområdena inkluderar spännen för att förankra och koppla bort webbing för utomhusutrustning.

Equipment

Formsprutningsmaskiner består av en materialbehållare, en sprutkolv eller kolv av skruvtyp och en värmeenhet. Även känd som pressar, de håller formarna i vilka komponenterna formas. Pressar är klassade efter tonnage, vilket uttrycker mängden spännkraft som maskinen kan utöva. Denna kraft håller formen stängd under insprutningsprocessen. Tonnage kan variera från mindre än 5 ton till över 9,000 1.8 ton, med de högre siffrorna som används i jämförelsevis få tillverkningsoperationer. Den totala klämkraften som behövs bestäms av den projicerade ytan av den del som gjuts. Denna projicerade yta multipliceras med en klämkraft på från 7.2 till 4 ton för varje kvadratcentimeter av de projicerade ytorna. Som en tumregel, 5 eller XNUMX ton/tum² kan användas för de flesta produkter. Om plastmaterialet är mycket styvt kommer det att krävas mer insprutningstryck för att fylla formen, och därmed mer klämtonnage för att hålla formen stängd. Den erforderliga kraften kan också bestämmas av materialet som används och delens storlek; större delar kräver högre spännkraft.

Forma

Forma or den är vanliga termer som används för att beskriva verktyget som används för att producera plastdelar i gjutning.

Eftersom formar har varit dyra att tillverka användes de vanligtvis bara i massproduktion där tusentals delar tillverkades. Typiska formar är konstruerade av härdat stål, förhärdat stål, aluminium och/eller beryllium-kopparlegering. Valet av material att bygga en form av är i första hand ett ekonomiskt; i allmänhet kostar stålformar mer att konstruera, men deras längre livslängd kommer att kompensera för den högre initiala kostnaden över ett större antal delar som tillverkas innan de slits ut. Förhärdade stålformar är mindre slitstarka och används för lägre volymkrav eller större komponenter; deras typiska stålhårdhet är 38–45 på Rockwell-C-skalan. Härdade stålformar värmebehandlas efter bearbetning; dessa är överlägset överlägsna när det gäller slitstyrka och livslängd. Typisk hårdhet ligger mellan 50 och 60 Rockwell-C (HRC). Aluminiumformar kan kosta betydligt mindre, och när de är designade och bearbetade med modern datoriserad utrustning kan det vara ekonomiskt att gjuta tiotals eller till och med hundratusentals delar. Berylliumkoppar används i områden av formen som kräver snabb värmeavlägsnande eller områden som ser den mest genererade skjuvvärmen. Formarna kan tillverkas antingen genom CNC-bearbetning eller genom att använda elektriska urladdningsbearbetningsprocesser.

Mögeldesign

Formen består av två primära komponenter, injektionsformen (A-plattan) och ejektorformen (B-plattan). Dessa komponenter kallas också förmultna och verktygsmakaren. Plastharts kommer in i formen genom en gran or gate i sprutformen; inloppsbussningen ska täta tätt mot munstycket på formningsmaskinens injektionscylinder och för att tillåta smält plast att flöda från cylindern in i formen, även känd som kaviteten. Inloppsbussningen riktar den smälta plasten till kavitetsbilderna genom kanaler som är bearbetade i ytorna på A- och B-plattorna. Dessa kanaler tillåter plast att löpa längs dem, så de kallaslöpare. Den smälta plasten strömmar genom löparen och går in i en eller flera specialiserade portar och in i kavitetens geometri för att bilda den önskade delen.

Mängden harts som krävs för att fylla inloppet, löparen och håligheterna i en form består av ett "skott". Instängd luft i formen kan komma ut genom luftventiler som är slipade in i formens delningslinje, eller runt utkastarstift och slider som är något mindre än hålen som håller fast dem. Om den instängda luften inte tillåts komma ut, komprimeras den av trycket från det inkommande materialet och pressas in i hörnen av hålrummet, där det förhindrar fyllning och kan även orsaka andra defekter. Luften kan till och med bli så komprimerad att den antänder och bränner det omgivande plastmaterialet.

För att tillåta avlägsnande av den gjutna delen från formen, får formdetaljerna inte överhänga varandra i den riktning som formen öppnar, såvida inte delar av formen är utformade för att röra sig mellan sådana överhäng när formen öppnas (med hjälp av komponenter som kallas Lifters ).

Sidor på den del som visas parallellt med dragriktningen (axeln för det kärnformade läget (hålet) eller insatsen är parallellt med formens upp- och nedrörelse när den öppnas och stängs) är vanligtvis vinklade något, kallat drag, för att underlätta frigörandet av delen från formen. Otillräckligt drag kan orsaka deformation eller skada. Det drag som krävs för att släppa mögel beror i första hand på kavitetens djup: ju djupare kaviteten är, desto mer drag behövs. Även krympning måste beaktas vid bestämning av vilket djupgående som krävs. Om huden är för tunn, kommer den gjutna delen att tendera att krympa på kärnorna som bildas under kylning och klamra sig fast vid dessa kärnor, eller så kan delen skeva, vrida sig, bilda blåsor eller spricka när kaviteten dras bort.

En form är vanligtvis utformad så att den gjutna delen på ett tillförlitligt sätt förblir på utkastarsidan (B) av formen när den öppnas och drar ut löparen och inloppet från (A)-sidan tillsammans med delarna. Delen faller sedan fritt när den kastas ut från (B) sidan. Tunnelportar, även kända som ubåts- eller mögelportar, är belägna under skiljelinjen eller formytan. En öppning bearbetas i formens yta på delningslinjen. Den gjutna delen skärs (av formen) från löparsystemet vid utkastning från formen. Ejektorstift, även kända som knockout-stift, är cirkulära stift placerade i endera halvan av formen (vanligtvis utkastarhalvan), som trycker ut den färdiga gjutna produkten eller löparsystemet ur en form. Utstötning av artikeln med hjälp av stift, hylsor, strippers etc. kan orsaka oönskade avtryck eller förvrängning, så försiktighet måste iakttas när formen utformas.

Standardmetoden för kylning är att passera en kylvätska (vanligtvis vatten) genom en serie hål som borrats genom formplattorna och anslutna med slangar för att bilda en kontinuerlig bana. Kylvätskan absorberar värme från formen (som har absorberat värme från den varma plasten) och håller formen vid en lämplig temperatur för att stelna plasten i den mest effektiva hastigheten.

För att underlätta underhåll och avluftning delas hålrum och kärnor i bitar, kallas skär, och underenheter, även kallad skär, klossar, eller jaga block. Genom att ersätta utbytbara skär kan en form göra flera variationer av samma del.

Mer komplexa delar bildas med hjälp av mer komplexa formar. Dessa kan ha sektioner som kallas glider, som rör sig in i en kavitet vinkelrätt mot dragriktningen för att bilda överhängande delfunktioner. När formen öppnas dras sliderna bort från plastdelen genom att använda stationära "vinkelpinnar" på den stationära formhalvan. Dessa stift kommer in i en lucka i sliderna och får sliderna att röra sig bakåt när den rörliga halvan av formen öppnas. Delen matas sedan ut och formen stängs. Formens stängningsverkan får gliderna att röra sig framåt längs vinkelpinnarna.

Vissa formar gör det möjligt att sätta tillbaka tidigare gjutna delar för att tillåta att ett nytt plastlager bildas runt den första delen. Detta kallas ofta överformning. Detta system kan möjliggöra produktion av däck och hjul i ett stycke.

Två- eller flerskottsformar är utformade för att "övergjuta" inom en enda formningscykel och måste bearbetas på specialiserade formsprutningsmaskiner med två eller flera formsprutningsenheter. Denna process är faktiskt en formsprutningsprocess som utförs två gånger och har därför en mycket mindre felmarginal. I det första steget gjuts grundfärgsmaterialet till en grundform, som innehåller utrymmen för den andra bilden. Sedan formsprutas det andra materialet, en annan färg, i dessa utrymmen. Tryckknappar och nycklar, till exempel, tillverkade av denna process har markeringar som inte kan slitas av och förblir läsbara vid hård användning.

En form kan producera flera kopior av samma delar i en enda "shot". Antalet "avtryck" i den delens form kallas ofta felaktigt för kavitation. Ett verktyg med ett avtryck kallas ofta en enstaka avtrycksform. En form med 2 eller flera håligheter av samma delar kommer sannolikt att kallas multipelavtrycksform. Vissa formar med extremt hög produktionsvolym (som för flaskhattar) kan ha över 128 hålrum.

I vissa fall kommer verktyg med flera kaviteter att forma en serie olika delar i samma verktyg. Vissa verktygstillverkare kallar dessa formar familjeformar eftersom alla delar är relaterade. Exempel inkluderar plastmodellsatser.

Mögellagring

Tillverkarna gör mycket för att skydda anpassade formar på grund av deras höga genomsnittliga kostnader. Den perfekta temperaturen och fuktighetsnivån bibehålls för att säkerställa den längsta möjliga livslängden för varje anpassad form. Anpassade formar, såsom de som används för formsprutning av gummi, lagras i temperatur- och luftfuktighetskontrollerade miljöer för att förhindra vridning.

Verktygsmaterial

Verktygsstål används ofta. Mjukt stål, aluminium, nickel eller epoxi är endast lämpliga för prototyp eller mycket korta produktionsserier. Modernt hårt aluminium (7075 och 2024 legeringar) med korrekt formdesign, kan enkelt göra formar som kan ha 100,000 XNUMX eller mer dellivslängder med korrekt formunderhåll.

bearbetning

Formar byggs genom två huvudmetoder: standardbearbetning och EDM. Standardbearbetning, i sin konventionella form, har historiskt sett varit metoden för att bygga formsprutningsformar. Med den tekniska utvecklingen blev CNC-bearbetning det dominerande sättet att göra mer komplexa formar med mer exakta formdetaljer på kortare tid än traditionella metoder.

Den elektriska urladdningsbearbetningen (EDM) eller gnisterosionsprocessen har blivit allmänt använd vid formtillverkning. Förutom att tillåta bildning av former som är svåra att bearbeta, tillåter processen att förhärdade formar formas så att ingen värmebehandling krävs. Förändringar av en härdad form genom konventionell borrning och fräsning kräver normalt glödgning för att mjuka upp formen, följt av värmebehandling för att härda igen. EDM är en enkel process där en formad elektrod, vanligtvis gjord av koppar eller grafit, mycket långsamt sänks ner på formytan (under en period av många timmar), som nedsänks i paraffinolja (fotogen). En spänning som appliceras mellan verktyget och formen orsakar gnistrerosion av formytan i den omvända formen av elektroden.

Pris

Antalet hålrum som ingår i en form kommer direkt att korrelera i formningskostnaderna. Färre kaviteter kräver mycket mindre verktygsarbete, så att begränsa antalet kaviteter i sin tur kommer att resultera i lägre initiala tillverkningskostnader för att bygga en formsprutningsform.

Eftersom antalet hålrum spelar en avgörande roll i formningskostnaderna, gör också komplexiteten i detaljens design. Komplexitet kan inkluderas i många faktorer som ytbehandling, toleranskrav, invändiga eller utvändiga gängor, fina detaljer eller antalet underskärningar som kan införlivas.

Ytterligare detaljer såsom underskärningar eller någon funktion som orsakar ytterligare verktyg kommer att öka formkostnaden. Ytfinishen på kärnan och håligheten i formar kommer att påverka kostnaden ytterligare.

Gummiformsprutningsprocessen ger ett högt utbyte av hållbara produkter, vilket gör det till den mest effektiva och kostnadseffektiva formningsmetoden. Konsekventa vulkaniseringsprocesser som involverar exakt temperaturkontroll minskar avsevärt allt avfallsmaterial.

Injektionsprocess

Vid formsprutning matas granulär plast med en forcerad kolv från en behållare in i en uppvärmd tunna. När granulerna långsamt förs framåt av en kolv av skruvtyp, tvingas plasten in i en uppvärmd kammare, där den smälts. När kolven matas fram tvingas den smälta plasten genom ett munstycke som vilar mot formen, vilket gör att den kan komma in i formhåligheten genom ett grind- och löpsystem. Formen förblir kall så plasten stelnar nästan så fort formen är fylld.

Formsprutningscykel

Händelsesekvensen under formsprutningen av en plastdel kallas formsprutningscykeln. Cykeln börjar när formen stängs, följt av injektionen av polymeren i formhålan. När väl hålrummet är fyllt upprätthålls ett hålltryck för att kompensera för materialkrympning. I nästa steg vrids skruven och matar nästa skott till den främre skruven. Detta gör att skruven dras tillbaka när nästa skott förbereds. När delen är tillräckligt kall öppnas formen och delen kastas ut.

Vetenskaplig kontra traditionell gjutning

Traditionellt gjordes formsprutningsdelen av formningsprocessen vid ett konstant tryck för att fylla och packa kaviteten. Denna metod möjliggjorde dock en stor variation i dimensioner från cykel till cykel. Mer allmänt använt nu är vetenskaplig eller frikopplad formning, en metod som banat väg för av RJG Inc. I detta är insprutningen av plasten "frikopplad" i steg för att möjliggöra bättre kontroll av detaljdimensioner och mer cykel-till-cykel (vanligen kallad shot-to) -skott i branschen) konsekvens. Först fylls hålrummet till ungefär 98 % fullt med hjälp av hastighetskontroll (hastighet). Även om trycket bör vara tillräckligt för att tillåta den önskade hastigheten, är tryckbegränsningar under detta steg oönskade. När kaviteten är 98 % full, växlar maskinen från hastighetskontroll till tryckkontroll, där kaviteten "packas ut" vid ett konstant tryck, där tillräcklig hastighet krävs för att nå önskat tryck. Detta gör att detaljdimensioner kan kontrolleras till inom tusendelar av en tum eller bättre.

Olika typer av formsprutningsprocesser

Även om de flesta formsprutningsprocesser täcks av den konventionella processbeskrivningen ovan, finns det flera viktiga formvariationer inklusive, men inte begränsade till:

• gjutning
• Formsprutning av metall
• Formsprutning i tunnvägg
• Formsprutning av flytande silikongummi

En mer omfattande lista över formsprutningsprocesser kan hittas här:

Processfelsökning

Liksom alla industriella processer kan formsprutning producera felaktiga delar. Inom formsprutningsområdet utförs felsökning ofta genom att undersöka defekta delar för specifika defekter och åtgärda dessa defekter med formens utformning eller själva processens egenskaper. Försök utförs ofta innan full produktion körs i ett försök att förutsäga defekter och fastställa lämpliga specifikationer att använda i injektionsprocessen.

När du fyller en ny eller obekant form för första gången, där skottstorleken för den formen är okänd, kan en tekniker/verktygssättare utföra en provkörning innan en fullständig produktionskörning. Han börjar med en liten skottvikt och fylls gradvis tills formen är 95 till 99% full. När detta väl har uppnåtts kommer ett litet hålltryck att appliceras och hålltiden ökas tills porten fryser av (stelningstid) har inträffat. Gatens frysningstid kan bestämmas genom att öka hålltiden och sedan väga delen. När delens vikt inte ändras är det känt att porten har frusit och inget mer material sprutas in i delen. Grindstelningstiden är viktig, eftersom den bestämmer cykeltiden och produktens kvalitet och konsistens, vilket i sig är en viktig fråga i ekonomin i produktionsprocessen. Hålltrycket ökas tills delarna är fria från sänkor och delvikten har uppnåtts.

Gjutfel

Formsprutning är en komplex teknik med möjliga produktionsproblem. De kan orsakas antingen av defekter i formarna eller oftare av själva gjutprocessen.

Metoder som industriell CT-skanning kan hjälpa till att hitta dessa defekter såväl externt som internt.

toleranser

Formtolerans är en specificerad tillåtelse för avvikelser i parametrar såsom dimensioner, vikter, former eller vinklar etc. För att maximera kontrollen vid inställning av toleranser finns vanligtvis en minimi- och maxgräns för tjocklek, baserat på den process som används. Formsprutning klarar vanligtvis toleranser som motsvarar en IT-grad på cirka 9–14. Den möjliga toleransen för en termoplast eller en härdplast är ±0.200 till ±0.500 millimeter. I specialiserade applikationer uppnås toleranser så låga som ±5 µm på både diametrar och linjära egenskaper vid massproduktion. Ytfinish på 0.0500 till 0.1000 µm eller bättre kan erhållas. Grova eller steniga ytor är också möjliga.

Strömförsörjning

Kraften som krävs för denna formsprutningsprocess beror på många saker och varierar mellan använda material. Referenshandbok för tillverkningsprocesser anger att effektkraven beror på "ett materials specifika vikt, smältpunkt, värmeledningsförmåga, delstorlek och formningshastighet." Nedan finns en tabell från sidan 243 med samma referens som tidigare nämnts som bäst illustrerar de egenskaper som är relevanta för den effekt som krävs för de mest använda materialen.

Robotformning

Automation innebär att den mindre storleken på delar tillåter ett mobilt inspektionssystem att undersöka flera delar snabbare. Förutom montering av inspektionssystem på automatiska enheter, kan robotar med flera axlar ta bort delar från formen och placera dem för ytterligare processer.

Specifika fall inkluderar borttagning av delar från formen omedelbart efter det att delarna har skapats, samt applicering av maskinsynssystem. En robot tar tag i delen efter att ejektorstiften har förlängts för att befria delen från formen. Den flyttar dem sedan till antingen en anläggning eller direkt till ett inspektionssystem. Valet beror på typen av produkt, liksom den allmänna utformningen av tillverkningsutrustningen. Visionssystem monterade på robotar har kraftigt förbättrat kvalitetskontrollen för insatsgjutna delar. En mobilrobot kan mer exakt bestämma metallkomponentens placeringsnoggrannhet och inspektera snabbare än en människa kan.

Galleri