wat is het spuitgietproces?

Spuitgieten is de manier waarop de meeste plastic onderdelen worden gemaakt. Niet allemaal, maar de overgrote meerderheid van de harde plastic onderdelen die je dagelijks tegenkomt, zijn voortgekomen uit dit proces:-telefoonhoesjes, autobekleding, medische apparatuur, behuizingen van apparaten, speelgoed. Als een plastic onderdeel in hoeveelheden van meer dan een paar duizend stuks bestaat, heeft iemand het waarschijnlijk door middel van spuitgieten gegoten.

Het concept is zo eenvoudig dat je het in dertig seconden kunt uitleggen: verwarm plastic tot het smelt, duw het in een stalen mal, laat het afkoelen, open de mal, haal het onderdeel eruit en herhaal. We voeren deze cyclus duizenden keren per dag uit op tientallen machines. Maar de kloof tussen het begrijpen van het concept en het daadwerkelijk consistent produceren van goede onderdelen is waar het grootste deel van de techniek leeft.

Het feitelijke proces

Grondstof arriveert in de vorm van kleine pellets, doorgaans met een diameter van 2-3 mm. Deze worden in een trechter geladen die in een verwarmd vat met daarin een grote schroef terechtkomt. De schroef heeft een tweeledig doel: hij roteert om pellets naar voren te transporteren, terwijl wrijving en externe verwarmers alles tot een homogene massa smelten, en vervolgens fungeert als een plunjer om die smelt in de mal te injecteren.

Wanneer de mal sluit en het injecteren begint, beweegt het gesmolten plastic zich door kanalen die runners worden genoemd, totdat het de poort bereikt-een smalle restrictie die de stroom naar de eigenlijke holte van het onderdeel regelt. Het vullen gebeurt snel, meestal enkele seconden. Het plastic dat de koude malwanden raakt, begint onmiddellijk te stollen, terwijl het materiaal in het midden blijft stromen. Hierdoor ontstaat een bevroren huid die dikker wordt naarmate het vullen vordert. Als de injectiesnelheid verkeerd is, krijg je korte schoten, stroomlijnen of brandplekken door opgesloten lucht.

Nadat de holte gevuld is, blijft de machine onder druk staan ​​om extra materiaal in te pakken, terwijl het plastic krimpt tijdens het afkoelen. Deze verpakkingsfase gaat door totdat de poort bevriest en afsluit. Dan wacht je. Koeling is doorgaans verantwoordelijk voor 70-80% van de totale cyclustijd, omdat plastic de warmte slecht geleidt en je het onderdeel pas kunt uitwerpen als het stijf genoeg is om te overleven zonder te vervormen. Een cyclus van 30 seconden kan 3 seconden vullen en 25 seconden afkoelen inhouden.

Eindelijk gaat de mal open, uitwerppennen duwen het onderdeel naar buiten, de mal sluit weer en het geheel herhaalt zich. Cyclustijden variëren van minder dan 10 seconden voor dunne, eenvoudige onderdelen tot enkele minuten voor dikke, complexe onderdelen.

Waar de moeilijkheid feitelijk leeft

Als je die beschrijving leest, klinkt het alsof de machine alles doet. Pellets laden, knoppen indrukken, onderdelen verzamelen. Sommige bewerkingen verlopen op die manier voor eenvoudige geometrieën met vergevingsgezinde materialen. Maar bij de meeste productie gaat het om constante aandacht voor variabelen die op elkaar inwerken op manieren die niet altijd intuïtief zijn.

Verhoog de smelttemperatuur en het plastic vloeit gemakkelijker, waardoor dunne delen worden opgevuld. Maar een hogere temperatuur betekent een langere afkoeling en riskeert materiaaldegradatie. Verhoog de injectiesnelheid om te vullen voordat de bevroren huid te dik wordt en er mogelijk schuifverwarming of jetting ontstaat. Voeg meer pakkingdruk toe om zinksporen te voorkomen, en nu vecht je tegen flits waarbij plastic tussen de malhelften knijpt.

De wetenschappelijke vormmethodologie-die wordt gepromoot door mensen als John Bozzelli en organisaties als RJG Inc.-benadert dit systematisch met behulp van holtedruksensoren en gedocumenteerde experimenten in plaats van met vallen en opstaan-. De discipline maakt een echt verschil in de consistentie van de productie.

Defecten hebben meerdere onderling samenhangende oorzaken. Zinksporen duiden erop dat er onvoldoende dikke delen zijn verpakt, maar voor het repareren ervan zijn mogelijk gelijktijdige veranderingen in druk, tijd, temperatuur en koeling nodig. Het kromtrekken treedt vaak uren na het uitwerpen op als de interne spanningen afnemen-het onderdeel ziet er prima uit als het uit de mal komt en vervormt vervolgens geleidelijk. Volgens gegevens van de Society of Plastics Engineers zijn oppervlaktedefecten alleen al verantwoordelijk voor bijna 40% van de afgekeurde spuitgietproducten in de hele industrie-.

De mal zelf

De gereedschapskosten domineren de economische aspecten van spuitgieten voor lage tot middelgrote volumes. Een eenvoudige aluminium prototypematrijs met één-holte kost misschien $2.000-5.000. Stalen productiematrijzen met meerdere holtes kosten $ 25.000-100.000 of aanzienlijk meer voor complexe configuraties. Formlabs heeft gegevens gepubliceerd die bereiken tot $ 100,000+ tonen voor productietools met meerdere holtes (formlabs.com).

De matrijsconstructie bepaalt direct wat u kunt produceren. Twee-plaatontwerpen zijn geschikt voor de meeste standaardonderdelen. Drie-plaatmallen scheiden automatisch de geleiders van de onderdelen. Zijdelingse acties en lifters maken ondersnijdingen mogelijk die niet kunnen loslaten in de normale -openingsrichting van de mal. Hotrunnersystemen elimineren runnerschroot, maar verhogen de kosten en de onderhoudscomplexiteit.

De locatie van de poort-waar plastic de holte binnendringt-is van invloed op zowel het uiterlijk als de structurele integriteit. Poorten laten sporen van getuigen achter, dus cosmetische oppervlakken hebben poorten nodig die elders verborgen zijn. De plaatsing van de poort bepaalt ook stromingspatronen, laslijnlocaties en vezeloriëntatie in versterkte materialen.

De indeling van het koelkanaal in de mal heeft een directe invloed op de cyclustijd. Kanalen dichter bij het oppervlak van de holte voeren de warmte sneller af, maar verzwakken het staal. Bij de meeste ontwerpen worden als compromis kanalen op 15-25 mm van de spouwoppervlakken geplaatst. Conforme koeling die de contouren van het onderdeel volgt in plaats van rechte geboorde gaten, kan de cyclustijden bij complexe geometrieën aanzienlijk verkorten.