Vstřikování je účinný a široce používaný proces lisování plastů. Pomocí vstřikovacího stroje vstřikuje roztavený plastový materiál do formy a po ochlazení a ztuhnutí se získá požadovaný plastový produkt. Tento proces je vhodný zejména pro hromadnou výrobu tvarově složitých výrobků a zaujímá významné postavení v oblasti zpracování plastů. Mezi hlavní kroky vstřikování patří upnutí, vstřikování, udržování tlaku, chlazení, otevírání formy a vyjímání produktu. Těchto kroků je dosaženo přesným ovládáním vstřikovacího stroje, aby byla zajištěna vysoká kvalita a přesnost produktu. Opakováním těchto kroků může proces vstřikování nepřetržitě a efektivně vyrábět velké množství plastových výrobků, které splňují potřeby různých průmyslových odvětví.
Co je vstřikování?
Běžnou technikou lisování plastů je vstřikování, které zahrnuje použití vstřikovacího stroje, známého také jako vstřikovací lis, ke vstřikování roztaveného plastového materiálu, typicky termoplastu, do formy. Po ztuhnutí a vychladnutí plastu se extrahuje požadovaný výsledek.
Proces vstřikování se skládá ze šesti klíčových fází.
- Upínání: Aby bylo zaručeno, že roztavený plast během vstřikování nevyteče, je forma během této fáze pevně utěsněna.
- Přední a zadní část výrobku jsou často představovány dvěma nebo více součástmi, které tvoří formu.
- Rozměry formy a vlastnosti plastové hmoty určují upínací sílu.
- Vstřikování: Pomocí topného článku vstřikovací stroj taví plastové částice.
- K vstřikování roztaveného plastu do uzamčené formy se používá vysoký tlak.
- Dva důležité faktory, které ovlivňují vzhled a kvalitu produktu, jsou vstřikovací tlak a rychlost.
- Přídržný tlak: Vstřikovací stroj udržuje určitý tlak poté, co je plastový materiál vstřikován do formy. Tento tlak je známý jako udržovací tlak. Udržování tlaku pomáhá zaručit, že plast zcela vyplní formu a vyrovná případné smrštění způsobené chlazením.
- Typ plastu, design formy a specifikace produktu ovlivňují dobu držení a tlak.
- Chlazení: Pro vytvoření vhodného tvaru výrobku se plast ochladí a vytvrdí ve formě.
- K tomu se často používají kanály chladicí vody ve formě, ačkoli ventilátory a další externí chladicí zařízení mohou také pomoci.
- Výkon produktu a rozměrová správnost jsou významně ovlivněny rychlostí chlazení a homogenitou.
- Otevření formy: Forma se otevře po úplném ztuhnutí plastu. Aby se zabránilo poškození formy a výrobku, musí postup otevírání formy zaručit hladký pohyb součástí formy. Produkt zůstává na jedné straně formy - typicky na straně pohyblivé formy - po otevření formy, připraven k vyjmutí.
- Odstraňování produktů: K odstraňování produktů se často používá robot nebo člověk. Abyste předešli poškození, před vyjmutím se ujistěte, že je výrobek zcela mimo formu. U odstraněného produktu může být nezbytné následné zpracování, jako je odstraňování otřepů, ořezávání atd.
Technika vstřikování může neustále vytvářet obrovské množství plastových výrobků se složitými tvary a přesnými rozměry opakováním výše uvedených kroků. Vstřikování má významné místo v průmyslu zpracování plastů pro svou vysokou účinnost, vysokou úroveň automatizace a vynikající flexibilitu.
Jaký plast se používá při vstřikování?
Plastové materiály používané v procesu vstřikování jsou rozsáhlé a zahrnují různé typy. Níže jsou uvedeny některé běžné plastové materiály pro vstřikování a jejich vlastnosti:
Termoplasty:
-
Polyetylen (PE): má dobrou tepelnou odolnost, chemickou odolnost a mechanické vlastnosti a často se používá k výrobě plastových obalových fólií, plastových sáčků, lahví atd.
-
Polypropylen (PP): má dobré mechanické vlastnosti, odolnost proti opotřebení a chemickou odolnost a je široce používán v automobilových součástech, plastových nádobách, domácích spotřebičích a dalších oblastech.
-
Polyvinylchlorid (PVC): má dobrou elektrickou izolaci, odolnost proti povětrnostním vlivům a odolnost vůči rozpouštědlům a často se používá k výrobě stavebních materiálů, drátů a kabelů, vodovodních potrubí atd.
-
Polystyren (PS): má dobrou průhlednost, mechanickou pevnost a elektrické izolační vlastnosti a často se používá k výrobě plastových kelímků, hraček, izolačních materiálů atd.
-
Polykarbonát (PC): má vysokou pevnost, vysokou tuhost a vynikající tepelnou odolnost a často se používá k výrobě brýlí, automobilových dílů atd.
-
Polyamid (PA): také známý jako nylon, má dobré mechanické vlastnosti, odolnost proti opotřebení a odolnost proti rozpouštědlům a často se používá k výrobě ozubených kol, ložisek a dalších dílů.
-
Akryl (PMMA): Pevný, průhledný termoplast, který je dobrou alternativou ke sklu a často se používá pro průhledné komponenty v architektonických a osvětlovacích aplikacích.
-
Akrylonitrilbutadienstyren (ABS): Technický termoplast známý pro svou pevnost a odolnost proti nárazu, běžně používaný v automobilovém průmyslu, elektronice a dalších oborech.
Termosetové plasty:
Polyuretan (PU): Má dobrou odolnost proti opotřebení, oleji a rozpouštědlům a často se používá k výrobě závěsných systémů vozidel, těsnění atd.
Kromě toho existují další materiály pro vstřikování, jako je polyethersulfon (PES), polyethylentereftalát (PET), polytetrafluorethylen (PTFE), z nichž každý má své vlastní specifické fyzikální vlastnosti a oblasti použití.
Při výběru vstřikovacího materiálu je třeba jej určit na základě požadavků na zpracování a prostředí použití produktu. Například pro produkty, které vyžadují vysokou průhlednost, lze zvolit PS nebo PMMA; pro produkty, které vyžadují vysokou pevnost a tepelnou odolnost, lze zvolit PC nebo PA. Současně je třeba vzít v úvahu také faktory, jako jsou materiálové náklady, výkonnost zpracování a požadavky na životní prostředí.
Význam forem
Nezbytnou součástí procesu vstřikování jsou formy. Dobře navržený dutý kovový blok s vnitřním tvarem, který odpovídá vnějšímu tvaru zamýšleného plastového výrobku, se nazývá forma. Roztavený plast je čerpán pod vysokým tlakem do dutiny formy během procesu vstřikování. Plastová hmota nakonec vytvoří plastový výrobek, který přesně odpovídá tvaru dutiny formy prostřednictvím chlazení a tuhnutí formy.
Aby se zabránilo úniku plastu během procesu vstřikování, formy se často skládají z mnoha součástí, jako jsou pevné a pohyblivé formy, které jsou přesně uzavřeny mechanismem. Aby bylo zaručeno, že produkt lze hladce vyjmout z formy a optimalizovat přilnavost a vlastnosti plastu při vyjímání z formy, je povrch formy často speciálně upraven.
Složitý kluzný a uzavírací mechanismus formy nasměruje roztavený plast tak, aby rychle a rovnoměrně vyplnil otvor. Kvalita produktu a výrobní efektivita jsou přímo ovlivněny designem běhounu, ať už je vhodný nebo ne. Aby bylo možné regulovat rychlost tuhnutí plastu a kvalitu konečného produktu, je forma dále vybavena systémem regulace teploty, který umožňuje její ohřev nebo chlazení pomocí horké vody, oleje nebo ohřívače.
Vstřikovací stroj automaticky řídí otevírání a zavírání formy během procesu vstřikování. Vyhazovací kolík vstřikovacího stroje tlačí na vyhazovací desku formy, aby po úplném ztuhnutí plastu uvolnil tvarovaný předmět z formy. Aby bylo možné produkt snadno a bez poškození vyjmout z formy, musí být tento postup přesně řízen.
Co je to vstřikovaný díl?
Vtok, vtok a dutina ve formě tvoří tvarovaný předmět během procesu vstřikování. Roztavená plastová pryskyřice se vstřikuje do formy pomocí oběžného kola formy, které je spojeno s tryskou vstřikovacího stroje kanálem zvaným hradlo. Roztavený plast je veden z vtoku do každé dutiny kanálovým systémem nazývaným běžec. Plast se v dutině ochladí a vytvrdí, aby se vyrobil hotový výrobek, přičemž každá dutina představuje jednu nebo více položek.
Formy s mnoha dutinami propojenými kluzáky jsou často určeny ke zvýšení efektivity výroby a úspoře nákladů. Kolísání doby, kterou roztavený plast potřebuje k vyplnění každého otvoru, však může vést k určitým problémům, pokud se změní délka žlabu ke každé dutině. Existuje například šance, že v bližší dutině se vyvinou vady z časného tuhnutí plastu, zatímco ve vzdálené díře nebylo možné včas vyplnit dostatek plastu. To může vést k odchylkám v rozměrech, vzhledu nebo funkčnosti položek, když jsou lisovány do různých otvorů.
K vyřešení tohoto problému se často používá takzvaná vyvážená konstrukce žlabu tím, že žlab bude mít stejnou délku od brány ke každé dutině. Tento design zaručuje jednotnost a kalibr každého lisovaného výrobku tím, že umožňuje, aby roztavený plast vstoupil do každé dutiny současně a rovnoměrně ji naplnil. Konstrukce vstřikovací formy vyžaduje pečlivé zvážení návrhu vyváženého průtokového kanálu, který je zásadní pro zvýšení kvality produktu a efektivity výroby.
Příklady vstřikování
Pro popis kroků a parametrů si jako příklad vezmeme výrobu dílu spínací skříňky dveří chladničky.
Výběr materiálu
Materiál: ABS plast
ABS plast má dobrou pevnost, houževnatost, odolnost proti opotřebení a tepelnou odolnost a je vhodný pro výrobu dílů s vysokými požadavky na vzhled.
Design forem
Designové body:
Konstrukce jedné formy se čtyřmi dutinami pro zlepšení efektivity výroby.
Dělicí plocha je zvolena v DD, aby bylo zajištěno hladké otevírání a zavírání formy.
Forma využívá bodové podávání a dvojitou dělicí povrchovou strukturu, aby bylo zajištěno jednotné podávání a kvalita produktu.
Mechanismus tažení jádra: Velká obdélníková drážka na jedné straně využívá tažení vnějšího jádra šikmého vodícího sloupku a dvě malé čtvercové drážky na druhé straně používají tažení vnitřního jádra šikmého jezdce pro zjednodušení struktury formy.
Nastavení parametrů procesu
- Teplota vstřikování: Podle vlastností plastu ABS nastavte vhodný rozsah teploty vstřikování.
- Vstřikovací tlak: Podle struktury plastového dílu a konstrukce formy vyberte vhodný vstřikovací tlak, abyste zajistili, že plast může plně vyplnit dutinu formy.
- Teplota formy: Ovládejte teplotu formy, abyste dosáhli nejlepšího účinku tvarování a kvality produktu.
- Kompresní tlak (pokud se jedná o vstřikovací lisování): V případě potřeby nastavte vhodný kompresní tlak, abyste zajistili úplné zhutnění plastu.
Produkční proces
- Ohřev plastu: Částice ABS plastu přidejte do násypky vstřikovacího stroje a zahřejte je do roztaveného stavu pomocí topného zařízení.
- Vstřikování: Po uzavření formy vstřikovací stroj vstřikuje roztavený ABS plast do dutiny formy tryskou.
- Udržování tlaku: Po dokončení vstřikování pokračujte v udržování určitého tlaku, abyste zajistili, že plast je zcela naplněn ve formě a vyrovnáte případné smrštění.
- Chlazení a vytvrzování: Plast se chladí a vytvrzuje ve formě přes kanál chladicí vody nebo jiné chladicí zařízení ve formě.
- Otevírání formy a vyjímání z formy: Když je plast zcela ztuhlý, forma se otevře a vytvarovaný výrobek se z formy vyjme pomocí tlačné tyče nebo jiného mechanismu vyjmutí z formy.
Kontrola kvality
V průběhu výrobního procesu je prováděna přísná kontrola kvality, včetně kontroly parametrů, jako je teplota taveniny plastu, vstřikovací tlak a rychlost, teplota formy a doba chlazení, aby bylo zajištěno, že každý článek splňuje požadavky procesu.
Lisované výrobky jsou vizuálně kontrolovány, měřeny rozměry a testovány výkony, aby bylo zajištěno, že kvalita výrobku splňuje požadavky.
souhrn
Prostřednictvím výše uvedených příkladů vstřikování můžeme vidět aplikaci procesu vstřikování při výrobě plastových výrobků. Při vlastní výrobě je nutné zvolit vhodné formy a procesní parametry podle konkrétních plastových materiálů a požadavků na výrobek a provádět přísnou kontrolu kvality, aby byla zajištěna kvalita a stabilita konečného produktu.