Tiêm

Ép phun (ép phun ở Mỹ) là một quy trình sản xuất để sản xuất các bộ phận bằng cách bơm nguyên liệu vào khuôn. Ép phun có thể được thực hiện với một loạt các vật liệu, bao gồm kim loại, (trong đó quá trình này được gọi là diecasting), kính, chất đàn hồi, bánh kẹo, và phổ biến nhất là nhựa nhiệt dẻo và nhiệt dẻo. Vật liệu cho bộ phận được đưa vào thùng nung, trộn và buộc vào khoang khuôn, nơi nó nguội đi và cứng lại với cấu hình của khoang. Sau khi một sản phẩm được thiết kế, thường là bởi một nhà thiết kế công nghiệp hoặc một ky sư, khuôn được chế tạo bởi thợ đúc (hoặc thợ làm công cụ) từ kim loại, thường là thép hoặc nhôm, và được gia công chính xác để tạo thành các tính năng của bộ phận mong muốn. Ép phun được sử dụng rộng rãi để sản xuất nhiều loại phụ tùng, từ các bộ phận nhỏ nhất đến toàn bộ tấm thân xe ô tô. Những tiến bộ trong công nghệ in 3D, sử dụng photopolyme không bị nóng chảy trong quá trình ép phun của một số loại nhựa nhiệt dẻo ở nhiệt độ thấp hơn, có thể được sử dụng cho một số khuôn ép đơn giản.

Các bộ phận được ép phun phải được thiết kế rất cẩn thận để tạo thuận lợi cho quá trình đúc; vật liệu được sử dụng cho bộ phận, hình dạng và tính năng mong muốn của bộ phận, vật liệu của khuôn và các tính chất của máy đúc đều phải được tính đến. Tính linh hoạt của ép phun được tạo điều kiện bởi chiều rộng của các cân nhắc và khả năng thiết kế.

Ứng dụng

Ép phun được sử dụng để tạo ra nhiều thứ như cuộn dây, bao bì, nắp chai, phụ tùng và linh kiện ô tô, Gameboys, lược bỏ túi, một số nhạc cụ (và các bộ phận của chúng), ghế một mảnh và bàn nhỏ, hộp đựng, bộ phận cơ khí (bao gồm cả bánh răng) và hầu hết các sản phẩm nhựa khác hiện nay. Ép phun là phương pháp hiện đại phổ biến nhất của sản xuất các bộ phận nhựa; đó là lý tưởng để sản xuất khối lượng lớn của cùng một đối tượng.

Đặc điểm quá trình

Ép phun sử dụng một pít tông ram hoặc vít để ép nóng chảy nhựa vật liệu vào lòng khuôn; chất này đông đặc lại thành một hình dạng phù hợp với đường viền của khuôn. Nó được sử dụng phổ biến nhất để xử lý cả polyme nhiệt dẻo và nhiệt rắn, với thể tích được sử dụng trước đây cao hơn đáng kể. Nhựa nhiệt dẻo rất phổ biến do các đặc điểm khiến chúng rất thích hợp cho việc đúc phun, chẳng hạn như dễ dàng tái chế, tính linh hoạt của chúng cho phép chúng được sử dụng trong nhiều ứng dụng, và khả năng làm mềm và chảy khi đun nóng. Nhựa nhiệt dẻo cũng có một yếu tố an toàn hơn phích; Nếu polyme nhiệt rắn không được đẩy ra khỏi thùng phun kịp thời, sự liên kết chéo hóa học có thể xảy ra làm cho vít và van một chiều bị kẹt và có khả năng làm hỏng máy ép phun.

Ép phun bao gồm áp suất cao của nguyên liệu thô vào khuôn để định hình polyme thành hình dạng mong muốn. Khuôn có thể có một khoang hoặc nhiều khoang. Trong khuôn nhiều khoang, mỗi khoang có thể giống hệt nhau và tạo thành các bộ phận giống nhau hoặc có thể là duy nhất và tạo thành nhiều dạng hình học khác nhau trong một chu kỳ duy nhất. Khuôn mẫu thường được làm từ thép công cụ, nhưng thép không gỉ và khuôn nhôm thích hợp cho các ứng dụng nhất định. Khuôn nhôm thường không phù hợp để sản xuất khối lượng lớn hoặc các bộ phận có dung sai kích thước hẹp, vì chúng có tính chất cơ học kém hơn và dễ bị mài mòn, hư hỏng và biến dạng trong chu kỳ phun và kẹp; tuy nhiên, khuôn nhôm có hiệu quả về chi phí trong các ứng dụng khối lượng thấp, vì chi phí và thời gian chế tạo khuôn giảm đáng kể. Nhiều khuôn thép được thiết kế để gia công tốt hơn một triệu bộ phận trong suốt vòng đời của chúng và có thể tốn hàng trăm nghìn đô la để chế tạo.

Thời Gian nhựa nhiệt dẻo được đúc, nguyên liệu thô dạng viên điển hình được đưa qua phễu vào thùng gia nhiệt với vít chuyển động qua lại. Khi vào thùng, nhiệt độ tăng lên và lực Van der Waals chống lại dòng chảy tương đối của các chuỗi riêng lẻ bị suy yếu do không gian giữa các phân tử tăng lên ở trạng thái nhiệt năng cao hơn. Quá trình này làm giảm độ nhớt của nó, cho phép polyme chảy với động lực của bộ phận phun. Trục vít chuyển vật liệu thô về phía trước, trộn và đồng nhất sự phân bố nhiệt và nhớt của polyme, đồng thời giảm thời gian gia nhiệt cần thiết bằng cách cắt vật liệu một cách cơ học và thêm một lượng nhiệt ma sát đáng kể vào polyme. Vật liệu nạp về phía trước thông qua một van một chiều và thu thập ở phía trước của vít thành một thể tích được gọi là bắn. Bắn là thể tích vật liệu được sử dụng để lấp đầy khoang khuôn, bù đắp cho sự co ngót và cung cấp một lớp đệm (khoảng 10% tổng thể tích bắn, vẫn còn trong thùng và ngăn trục vít từ đáy ra ngoài) để truyền áp suất từ trục vít đến lòng khuôn. Khi đã tập hợp đủ vật liệu, vật liệu được ép ở áp suất và vận tốc cao vào khoang tạo hình bộ phận. Để ngăn áp suất tăng đột biến, quy trình thường sử dụng vị trí chuyển tương ứng với khoang đầy 95–98% nơi trục vít chuyển từ vận tốc không đổi sang điều khiển áp suất không đổi. Thường thời gian tiêm dưới 1 giây. Khi trục vít đạt đến vị trí chuyển, áp suất đóng gói được áp dụng, điều này sẽ hoàn thành việc điền đầy khuôn và bù đắp cho sự co ngót do nhiệt, khá cao đối với nhựa nhiệt dẻo so với nhiều vật liệu khác. Áp suất đóng gói được áp dụng cho đến khi cửa (lối vào khoang) đông đặc. Do kích thước nhỏ, cổng thường là nơi đầu tiên kiên cố qua toàn bộ độ dày của nó. Một khi cánh cổng cứng lại, không còn vật liệu nào có thể lọt vào khoang; theo đó, trục vít chuyển động qua lại và lấy vật liệu cho chu trình tiếp theo trong khi vật liệu trong khuôn nguội đi để có thể đẩy ra và ổn định về kích thước. Thời gian làm mát này giảm đáng kể do sử dụng đường làm mát tuần hoàn nước hoặc dầu từ bộ điều khiển nhiệt độ bên ngoài. Khi đã đạt được nhiệt độ yêu cầu, khuôn sẽ mở ra và một loạt các chốt, tay áo, dây rút, v.v. được chuyển tới để tháo khuôn sản phẩm. Sau đó, khuôn đóng lại và quá trình này được lặp lại.

Đối với phích nước, thông thường hai thành phần hóa học khác nhau được bơm vào thùng. Các thành phần này ngay lập tức bắt đầu các phản ứng hóa học không thể đảo ngược mà cuối cùng liên kết vật liệu thành một mạng lưới các phân tử được kết nối. Khi phản ứng hóa học xảy ra, hai thành phần chất lỏng biến đổi vĩnh viễn thành chất rắn nhớt. Sự đông đặc trong thùng phun và trục vít có thể có vấn đề và có ảnh hưởng về tài chính; do đó, giảm thiểu việc đóng rắn nhiệt rắn trong thùng là rất quan trọng. Điều này thường có nghĩa là thời gian lưu trú và nhiệt độ của các tiền chất hóa học được giảm thiểu trong đơn vị tiêm. Có thể giảm thời gian lưu trữ bằng cách giảm thiểu dung tích thể tích của thùng và tối đa hóa thời gian chu kỳ. Những yếu tố này đã dẫn đến việc sử dụng một bộ phận phun lạnh được cách ly nhiệt để đưa các hóa chất phản ứng vào khuôn nóng được cách ly nhiệt, điều này làm tăng tốc độ phản ứng hóa học và dẫn đến thời gian ngắn hơn cần thiết để đạt được thành phần nhiệt rắn đông đặc. Sau khi bộ phận đã đông cứng, các van đóng lại để cách ly hệ thống phun và tiền chất hóa học, đồng thời khuôn mở ra để đẩy các bộ phận được đúc ra. Sau đó, khuôn đóng lại và quá trình lặp lại.

Các thành phần đúc sẵn hoặc gia công có thể được đưa vào khoang trong khi khuôn được mở, cho phép vật liệu được tiêm trong chu kỳ tiếp theo hình thành và hóa rắn xung quanh chúng. Quá trình này được gọi là Chèn khuôn và cho phép các bộ phận đơn lẻ chứa nhiều vật liệu. Quá trình này thường được sử dụng để tạo ra các bộ phận bằng nhựa với ốc vít kim loại nhô ra, cho phép chúng được gắn chặt và tháo ra nhiều lần. Kỹ thuật này cũng có thể được sử dụng để dán nhãn trong khuôn và nắp phim cũng có thể được gắn vào hộp nhựa đúc.

Đường phân chia, rãnh, dấu cổng và dấu chốt đẩy thường xuất hiện trên phần cuối cùng. Không có tính năng nào trong số này thường được mong muốn, nhưng không thể tránh khỏi do bản chất của quá trình. Các dấu cổng xuất hiện ở cổng tham gia các kênh phân phối nóng chảy (sprue và runner) đến khoang hình thành bộ phận. Dấu vết vạch chia và chốt đẩy là kết quả của sự sai lệch nhỏ, mòn, lỗ thông khí, khe hở cho các bộ phận liền kề trong chuyển động tương đối và / hoặc sự khác biệt về chiều của bề mặt giao phối tiếp xúc với polyme được bơm vào. Sự khác biệt về kích thước có thể là do biến dạng không đồng nhất, do áp suất gây ra trong quá trình phun, dung sai gia công và sự giãn nở và co lại do nhiệt không đồng nhất của các thành phần khuôn, trải qua chu kỳ nhanh chóng trong các giai đoạn phun, đóng gói, làm mát và đẩy của quá trình . Các thành phần khuôn thường được thiết kế bằng vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau. Các yếu tố này không thể được tính đồng thời nếu không có sự gia tăng đột biến trong chi phí thiết kế, chế tạo, gia công và giám sát chất lượng. Người thiết kế khuôn và bộ phận khéo léo sẽ định vị những điểm bất lợi về thẩm mỹ này ở những khu vực khuất nếu khả thi.

Lịch Sử

Nhà phát minh người Mỹ John Wesley Hyatt cùng với anh trai Isaiah, Hyatt đã được cấp bằng sáng chế cho chiếc máy ép phun đầu tiên vào năm 1872. Chiếc máy này tương đối đơn giản so với những chiếc máy đang được sử dụng ngày nay: nó hoạt động giống như một chiếc kim tiêm dưới da lớn, sử dụng một pít tông để bơm nhựa qua một chiếc máy được nung nóng xi lanh thành khuôn. Ngành công nghiệp này phát triển chậm trong những năm qua, sản xuất các sản phẩm như cố định cổ áo, cúc áo và lược chải tóc.

Các nhà hóa học người Đức Arthur Eichengrün và Theodore Becker đã phát minh ra các dạng cellulose acetate hòa tan đầu tiên vào năm 1903, ít bắt lửa hơn so với cellulose nitrate. Cuối cùng nó đã có sẵn ở dạng bột mà từ đó nó dễ dàng được đúc. Arthur Eichengrün đã phát triển máy ép phun đầu tiên vào năm 1919. Năm 1939, Arthur Eichengrün được cấp bằng sáng chế cho việc ép phun cellulose acetate dẻo.

Ngành công nghiệp này đã mở rộng nhanh chóng trong những năm 1940 vì Chiến tranh Thế giới thứ hai đã tạo ra một nhu cầu lớn về các sản phẩm rẻ tiền, sản xuất hàng loạt. Năm 1946, nhà phát minh người Mỹ James Watson Hendry đã chế tạo máy phun trục vít đầu tiên, cho phép kiểm soát chính xác hơn nhiều về tốc độ phun và chất lượng của các sản phẩm được sản xuất. Máy này cũng cho phép trộn nguyên liệu trước khi tiêm, do đó nhựa màu hoặc tái chế có thể được thêm vào nguyên liệu nguyên chất và trộn kỹ trước khi tiêm. Ngày nay máy bơm trục vít chiếm phần lớn trong tất cả các máy phun. Vào những năm 1970, Hendry tiếp tục phát triển quy trình đúc phun hỗ trợ khí đầu tiên, cho phép sản xuất các sản phẩm phức tạp, rỗng, làm nguội nhanh chóng. Điều này cải thiện đáng kể tính linh hoạt thiết kế cũng như sức mạnh và hoàn thiện của các bộ phận sản xuất trong khi giảm thời gian sản xuất, chi phí, trọng lượng và chất thải.

Ngành công nghiệp ép phun nhựa đã phát triển qua nhiều năm từ sản xuất lược và nút cho đến sản xuất một loạt sản phẩm cho nhiều ngành công nghiệp bao gồm ô tô, y tế, hàng không vũ trụ, sản phẩm tiêu dùng, đồ chơi, hệ thống ống nước, bao bì và xây dựng.

Ví dụ về các polyme phù hợp nhất cho quá trình

Hầu hết các polyme, đôi khi được gọi là nhựa, có thể được sử dụng, bao gồm tất cả các chất dẻo nhiệt, một số chất nhiệt rắn và một số chất đàn hồi. Kể từ năm 1995, tổng số nguyên liệu sẵn có để ép phun đã tăng với tốc độ 750 mỗi năm; có khoảng 18,000 vật liệu có sẵn khi xu hướng đó bắt đầu. Các vật liệu có sẵn bao gồm hợp kim hoặc hỗn hợp các vật liệu được phát triển trước đó, vì vậy các nhà thiết kế sản phẩm có thể chọn vật liệu có bộ tính chất tốt nhất từ ​​một lựa chọn rộng lớn. Các tiêu chí chính để lựa chọn vật liệu là cường độ và chức năng cần thiết cho phần cuối cùng, cũng như chi phí, nhưng mỗi vật liệu có các thông số khác nhau để đúc phải được tính đến. Các polyme phổ biến như epoxy và phenolic là những ví dụ về nhựa nhiệt rắn trong khi nylon, polyetylen và polystyren là nhựa nhiệt dẻo. Cho đến khi so sánh gần đây, lò xo nhựa vẫn chưa thể thực hiện được, nhưng những tiến bộ về tính chất polyme khiến chúng trở nên khá thực tế. Các ứng dụng bao gồm khóa để neo và ngắt kết nối vải thiết bị ngoài trời.

Equipment

Máy ép phun bao gồm một phễu chứa vật liệu, một thanh phun hoặc pit tông kiểu trục vít và một bộ phận gia nhiệt. Còn được gọi là máy ép, chúng giữ khuôn trong đó các thành phần được định hình. Máy ép được đánh giá theo trọng tải, thể hiện lượng lực kẹp mà máy có thể tác động. Lực này giữ cho khuôn đóng trong quá trình phun. Trọng tải có thể thay đổi từ dưới 5 tấn đến hơn 9,000 tấn, với những con số cao hơn được sử dụng trong các hoạt động sản xuất tương đối ít. Tổng lực kẹp cần thiết được xác định bởi diện tích hình chiếu của chi tiết được đúc. Diện tích hình chiếu này được nhân với một lực kẹp từ 1.8 đến 7.2 tấn cho mỗi cm vuông của khu vực dự kiến. Theo quy luật chung, 4 hoặc 5 tấn / in² có thể được sử dụng cho hầu hết các sản phẩm. Nếu vật liệu nhựa rất cứng, nó sẽ cần nhiều áp lực phun hơn để lấp đầy khuôn, và do đó, trọng tải kẹp nhiều hơn để giữ khuôn đóng lại. Lực yêu cầu cũng có thể được xác định bởi vật liệu được sử dụng và kích thước của bộ phận; các bộ phận lớn hơn yêu cầu lực kẹp cao hơn.

Khuôn

Khuôn or chết là các thuật ngữ phổ biến được sử dụng để mô tả công cụ được sử dụng để sản xuất các bộ phận bằng nhựa trong đúc.

Vì khuôn mẫu rất tốn kém để sản xuất, chúng thường chỉ được sử dụng trong sản xuất hàng loạt, nơi hàng nghìn bộ phận đang được sản xuất. Khuôn điển hình được làm từ thép cứng, thép tôi cứng trước, nhôm và / hoặc hợp kim berili-đồng. Việc lựa chọn vật liệu để chế tạo khuôn chủ yếu thuộc về kinh tế học; Nói chung, chi phí xây dựng khuôn thép cao hơn, nhưng tuổi thọ dài hơn của chúng sẽ bù lại chi phí ban đầu cao hơn so với một số bộ phận được chế tạo trước khi mòn. Khuôn thép tôi cứng ít chịu mài mòn hơn và được sử dụng cho các yêu cầu khối lượng thấp hơn hoặc các thành phần lớn hơn; độ cứng thép điển hình của chúng là 38–45 trên thang Rockwell-C. Khuôn thép cứng được xử lý nhiệt sau khi gia công; chúng vượt trội hơn nhiều về khả năng chống mài mòn và tuổi thọ. Độ cứng điển hình nằm trong khoảng từ 50 đến 60 Rockwell-C (HRC). Khuôn nhôm có thể có chi phí thấp hơn đáng kể, và khi được thiết kế và gia công bằng thiết bị máy tính hiện đại, có thể tiết kiệm để đúc hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm nghìn bộ phận. Đồng berili được sử dụng trong các khu vực của khuôn cần loại bỏ nhiệt nhanh hoặc các khu vực mà nhiệt cắt tạo ra nhiều nhất. Các khuôn có thể được sản xuất bằng gia công CNC hoặc bằng cách sử dụng các quy trình gia công phóng điện.

Thiết kế khuôn mẫu

Khuôn bao gồm hai thành phần chính, khuôn phun (tấm A) và khuôn đẩy (tấm B). Những thành phần này cũng được gọi là tảng đá và thợ làm đá. Nhựa nhựa đi vào khuôn thông qua một mầm or cửa khẩu trong khuôn ép; ống lót spue là để bịt chặt vào vòi của thùng phun của máy đúc và cho phép nhựa nóng chảy chảy từ thùng vào khuôn, còn được gọi là khoang. Ống lót sprue hướng nhựa nóng chảy đến hình ảnh khoang thông qua các rãnh được gia công thành các mặt của tấm A và B. Các kênh này cho phép nhựa chạy dọc theo chúng, vì vậy chúng được gọi làchạy. Chất dẻo nóng chảy chảy qua người chạy và đi vào một hoặc nhiều cửa chuyên biệt và vào dạng hình học của khoang để tạo thành bộ phận mong muốn.

Lượng nhựa cần thiết để lấp đầy rãnh, rãnh và các hốc của khuôn bao gồm một "tấm". Không khí bị mắc kẹt trong khuôn có thể thoát ra ngoài thông qua các lỗ thông khí được nối với đường phân chia của khuôn, hoặc xung quanh các chốt và rãnh trượt của ống phun nhỏ hơn một chút so với các lỗ giữ chúng. Nếu không khí bị mắc kẹt không được thoát ra ngoài, nó sẽ bị nén bởi áp suất của vật liệu đi vào và ép vào các góc của khoang, nơi nó ngăn cản sự lấp đầy và cũng có thể gây ra các khuyết tật khác. Không khí thậm chí có thể bị nén đến mức bốc cháy và đốt cháy vật liệu nhựa xung quanh.

Để cho phép loại bỏ phần đúc ra khỏi khuôn, các tính năng của khuôn không được nhô ra theo hướng mà khuôn mở ra, trừ khi các phần của khuôn được thiết kế để di chuyển từ giữa các phần nhô ra đó khi khuôn mở ra (sử dụng các bộ phận gọi là Thang máy ).

Các mặt của phần xuất hiện song song với hướng vẽ (trục của vị trí được khoét (lỗ) hoặc chèn song song với chuyển động lên xuống của khuôn khi nó mở và đóng) thường được làm hơi góc cạnh, được gọi là bản nháp, để dễ dàng tháo bộ phận ra khỏi khuôn. Dự thảo không đủ có thể gây ra biến dạng hoặc hư hỏng. Mớn nước cần thiết để tháo khuôn chủ yếu phụ thuộc vào độ sâu của khoang: khoang càng sâu, càng cần nhiều mớn nước. Độ co ngót cũng phải được tính đến khi xác định mớn nước yêu cầu. Nếu da quá mỏng, thì phần được đúc sẽ có xu hướng co lại vào các lõi hình thành trong khi nguội và bám vào các lõi đó, hoặc bộ phận có thể bị cong, vênh, phồng rộp hoặc nứt khi khoang bị kéo đi.

Khuôn thường được thiết kế sao cho bộ phận được đúc nằm yên trên mặt đẩy (B) của khuôn khi nó mở ra, đồng thời kéo bánh chạy và phôi ra khỏi mặt (A) cùng với các bộ phận. Sau đó, bộ phận rơi tự do khi bị đẩy ra từ phía (B). Cổng đường hầm, còn được gọi là cổng ngầm hoặc cổng khuôn, nằm bên dưới đường chia hoặc bề mặt khuôn. Một lỗ mở được gia công trên bề mặt của khuôn trên đường chia. Phần đúc được cắt (bằng khuôn) từ hệ thống chạy khi đẩy ra khỏi khuôn. Chốt đẩy, còn được gọi là chốt đẩy, là các chốt tròn được đặt trong một nửa khuôn (thường là nửa khuôn), có tác dụng đẩy sản phẩm đúc thành phẩm, hoặc hệ thống chạy ra khỏi khuôn. Việc phóng bài viết bằng ghim, tay áo, bộ tháo gỡ, v.v ... có thể gây ra những ấn tượng hoặc méo mó không mong muốn, vì vậy phải cẩn thận khi thiết kế khuôn.

Phương pháp làm mát tiêu chuẩn là đưa chất làm mát (thường là nước) qua một loạt các lỗ được khoan qua các tấm khuôn và được nối với nhau bằng các ống để tạo thành một con đường liên tục. Chất làm mát hấp thụ nhiệt từ khuôn (đã hấp thụ nhiệt từ nhựa nóng) và giữ cho khuôn ở nhiệt độ thích hợp để hóa rắn nhựa ở tốc độ hiệu quả nhất.

Để dễ dàng bảo trì và thông gió, sâu răng và lõi được chia thành từng mảnh, được gọi là chènvà các hội đồng phụ, cũng được gọi là chèn, khối, hoặc là đuổi theo khối. Bằng cách thay thế các phần chèn có thể hoán đổi cho nhau, một khuôn có thể tạo ra một số biến thể của cùng một phần.

Các bộ phận phức tạp hơn được hình thành bằng cách sử dụng các khuôn phức tạp hơn. Chúng có thể có các phần được gọi là các slide, di chuyển vào một khoang vuông góc với hướng vẽ, để tạo thành các tính năng phần nhô ra. Khi khuôn được mở, các phiến được kéo ra khỏi phần nhựa bằng cách sử dụng các chân góc góc tĩnh trên một nửa khuôn cố định. Các chân này đi vào một khe trong các slide và làm cho các slide di chuyển lùi lại khi một nửa khuôn di chuyển mở ra. Phần sau đó được đẩy ra và khuôn đóng lại. Hoạt động đóng của khuôn làm cho các slide di chuyển về phía trước dọc theo các chân góc.

Một số khuôn cho phép các bộ phận đúc trước đó được lắp lại để cho phép một lớp nhựa mới hình thành xung quanh phần đầu tiên. Điều này thường được gọi là overmoulding. Hệ thống này có thể cho phép sản xuất lốp và bánh xe một mảnh.

Khuôn hai lần hoặc nhiều lần được thiết kế để “ép khuôn” trong một chu kỳ đúc duy nhất và phải được xử lý trên máy ép phun chuyên dụng với hai hoặc nhiều đơn vị phun. Quá trình này thực sự là một quá trình ép phun được thực hiện hai lần và do đó có biên độ sai số nhỏ hơn nhiều. Trong bước đầu tiên, vật liệu màu cơ bản được đúc thành hình dạng cơ bản, chứa khoảng trống cho lần chụp thứ hai. Sau đó, vật liệu thứ hai, một màu khác, được ép phun vào các không gian đó. Ví dụ, các nút bấm và phím được tạo ra bằng quy trình này có các dấu hiệu không thể bị mòn và vẫn dễ đọc khi sử dụng nhiều.

Một khuôn có thể tạo ra một số bản sao của các bộ phận giống nhau trong một lần “chụp”. Số lượng "hiển thị" trong khuôn của phần đó thường được gọi không chính xác là cavitation. Một dụng cụ có một lần lấy dấu thường được gọi là khuôn một lần lấy dấu (khoang). Một khuôn có 2 hoặc nhiều khoang của cùng một bộ phận có thể sẽ được gọi là khuôn nhiều lần (khoang). Một số khuôn có khối lượng sản xuất cực cao (như khuôn cho nắp chai) có thể có hơn 128 khoang.

Trong một số trường hợp, nhiều công cụ khoang sẽ tạo ra một loạt các bộ phận khác nhau trong cùng một công cụ. Một số nhà chế tạo công cụ gọi những khuôn mẫu này là khuôn mẫu gia đình vì tất cả các bộ phận có liên quan. Ví dụ bao gồm bộ dụng cụ mô hình bằng nhựa.

Khuôn lưu trữ

Các nhà sản xuất cố gắng hết sức để bảo vệ các khuôn tùy chỉnh do chi phí trung bình cao. Nhiệt độ và độ ẩm hoàn hảo được duy trì để đảm bảo tuổi thọ dài nhất có thể cho mỗi khuôn tùy chỉnh. Khuôn tùy chỉnh, chẳng hạn như khuôn được sử dụng cho đúc phun cao su, được lưu trữ trong môi trường được kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm để tránh cong vênh.

Vật liệu dụng cụ

Thép công cụ thường được sử dụng. Thép nhẹ, nhôm, niken hoặc epoxy chỉ thích hợp cho nguyên mẫu hoặc chạy sản xuất rất ngắn. Nhôm cứng hiện đại (hợp kim 7075 và 2024) với thiết kế khuôn phù hợp, có thể dễ dàng tạo khuôn có tuổi thọ 100,000 bộ phận trở lên với chế độ bảo dưỡng khuôn thích hợp.

Máy

Khuôn được xây dựng thông qua hai phương pháp chính: gia công tiêu chuẩn và EDM. Gia công tiêu chuẩn, ở dạng thông thường, trong lịch sử là phương pháp xây dựng khuôn ép. Với sự phát triển của công nghệ, gia công CNC trở thành phương tiện chủ yếu để tạo ra các khuôn phức tạp hơn với các chi tiết khuôn chính xác hơn trong thời gian ngắn hơn so với các phương pháp truyền thống.

Gia công phóng điện (EDM) hoặc quá trình ăn mòn tia lửa đã được sử dụng rộng rãi trong chế tạo khuôn. Cùng với việc cho phép hình thành các hình dạng khó gia công, quy trình cho phép các khuôn được làm cứng trước được định hình để không cần xử lý nhiệt. Thay đổi khuôn cứng bằng cách khoan và phay thông thường đòi hỏi phải ủ để làm mềm khuôn, sau đó xử lý nhiệt để làm cứng lại. EDM là một quá trình đơn giản trong đó một điện cực hình, thường được làm bằng đồng hoặc than chì, được hạ xuống rất chậm trên bề mặt khuôn (trong khoảng thời gian nhiều giờ), được ngâm trong dầu parafin (dầu hỏa). Một điện áp được áp dụng giữa dụng cụ và khuôn gây ra sự ăn mòn tia lửa của bề mặt khuôn theo hình dạng nghịch đảo của điện cực.

Phí Tổn

Số lượng lỗ sâu răng được tích hợp vào khuôn sẽ tương quan trực tiếp đến chi phí đúc. Ít lỗ sâu hơn đòi hỏi công việc dụng cụ ít hơn nhiều, do đó, việc hạn chế số lượng sâu răng lần lượt sẽ dẫn đến chi phí sản xuất ban đầu thấp hơn để xây dựng khuôn ép.

Vì số lượng khoang đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo khuôn chi phí, nên sự phức tạp của thiết kế bộ phận cũng vậy. Sự phức tạp có thể được kết hợp vào nhiều yếu tố như hoàn thiện bề mặt, yêu cầu dung sai, ren trong hoặc ngoài, chi tiết nhỏ hoặc số lượng đường cắt có thể được kết hợp.

Các chi tiết khác như undercut, hoặc bất kỳ tính năng nào gây ra công cụ bổ sung sẽ làm tăng chi phí khuôn. Bề mặt hoàn thiện của lõi và khoang của khuôn sẽ ảnh hưởng hơn nữa đến chi phí.

Quá trình ép phun cao su tạo ra năng suất cao của các sản phẩm bền, làm cho nó trở thành phương pháp đúc hiệu quả và tiết kiệm chi phí nhất. Các quy trình lưu hóa nhất quán liên quan đến kiểm soát nhiệt độ chính xác làm giảm đáng kể tất cả các chất thải.

Quá trình tiêm

Với ép phun, nhựa dạng hạt được cho ăn bằng ram cưỡng bức từ phễu vào thùng nung nóng. Khi các hạt được di chuyển chậm về phía trước bởi một pít tông loại vít, nhựa được buộc vào một buồng được nung nóng, nơi nó bị nóng chảy. Khi pít tông tiến lên, nhựa nóng chảy được buộc qua một vòi phun dựa vào khuôn, cho phép nó đi vào khoang khuôn thông qua một hệ thống cổng và máy chạy. Khuôn vẫn lạnh nên nhựa cứng lại gần như ngay khi khuôn được đổ đầy.

Chu kỳ ép phun

Chuỗi các sự kiện trong khuôn ép của một bộ phận nhựa được gọi là chu trình ép phun. Chu trình bắt đầu khi khuôn đóng lại, tiếp theo là bơm polymer vào khoang khuôn. Khi khoang được lấp đầy, áp lực giữ được duy trì để bù cho sự co ngót của vật liệu. Trong bước tiếp theo, vít quay, đưa cú đánh tiếp theo vào vít phía trước. Điều này làm cho ốc vít rút lại khi lần bắn tiếp theo được chuẩn bị. Khi bộ phận đủ nguội, khuôn sẽ mở ra và bộ phận được đẩy ra.

Khoa học so với đúc truyền thống

Theo truyền thống, phần phun của quá trình đúc được thực hiện ở một áp suất không đổi để lấp đầy và đóng gói khoang. Tuy nhiên, phương pháp này cho phép có sự thay đổi lớn về kích thước từ chu kỳ này sang chu kỳ khác. Hiện nay, được sử dụng phổ biến hơn là đúc khuôn theo phương pháp khoa học hoặc tách lớp, một phương pháp tiên phong của RJG Inc. Trong phương pháp này, việc phun nhựa được “tách rời” thành các giai đoạn để cho phép kiểm soát tốt hơn các kích thước của bộ phận và chu kỳ hơn (thường được gọi là bắn to -shot trong ngành) nhất quán. Đầu tiên khoang được lấp đầy đến gần 98% bằng cách sử dụng điều khiển vận tốc (tốc độ). Mặc dù áp suất phải đủ để cho phép đạt tốc độ mong muốn, nhưng giới hạn áp suất trong giai đoạn này là không mong muốn. Khi khoang chứa đầy 98%, máy chuyển từ điều khiển vận tốc sang điều khiển áp suất, trong đó khoang được “đóng gói” ở áp suất không đổi, nơi cần có đủ vận tốc để đạt được áp suất mong muốn. Điều này cho phép các kích thước bộ phận được kiểm soát trong phạm vi phần nghìn inch hoặc cao hơn.

Các loại quy trình ép phun khác nhau

Mặc dù hầu hết các quy trình đúc phun được trình bày theo mô tả quy trình thông thường ở trên, có một số biến thể đúc quan trọng bao gồm, nhưng không giới hạn ở:

• đúc Die
• Ép phun kim loại
• Ép phun tường mỏng
• Ép phun cao su silicon lỏng

Một danh sách toàn diện hơn về các quá trình ép phun có thể được tìm thấy ở đây:

Xử lý sự cố

Giống như tất cả các quy trình công nghiệp, ép phun có thể tạo ra các bộ phận thiếu sót. Trong lĩnh vực ép phun, xử lý sự cố thường được thực hiện bằng cách kiểm tra các bộ phận bị lỗi để tìm các khuyết tật cụ thể và giải quyết các khuyết tật này bằng thiết kế của khuôn hoặc các đặc tính của chính quy trình. Các thử nghiệm thường được thực hiện trước khi sản xuất đầy đủ trong nỗ lực dự đoán lỗi và xác định các thông số kỹ thuật phù hợp để sử dụng trong quy trình tiêm.

Khi lấp đầy một khuôn mới hoặc không quen thuộc lần đầu tiên mà kích thước bắn cho khuôn đó không xác định, kỹ thuật viên / người đặt công cụ có thể thực hiện chạy thử trước khi chạy toàn bộ quá trình sản xuất. Anh ta bắt đầu với trọng lượng bắn nhỏ và lấp đầy dần dần cho đến khi khuôn đầy từ 95 đến 99%. Khi đạt được điều này, một lượng nhỏ áp suất giữ sẽ được áp dụng và thời gian giữ sẽ tăng lên cho đến khi cửa đóng băng (thời gian đông đặc) xảy ra. Thời gian đóng băng cổng có thể được xác định bằng cách tăng thời gian giữ và sau đó cân bộ phận. Khi trọng lượng của bộ phận không thay đổi, thì người ta biết rằng cánh cổng đã đông cứng và không còn vật liệu nào được đưa vào bộ phận đó. Thời gian đóng rắn của cổng rất quan trọng, vì nó quyết định thời gian chu kỳ và chất lượng và tính nhất quán của sản phẩm, bản thân nó là một vấn đề quan trọng trong tính kinh tế của quá trình sản xuất. Áp suất giữ được tăng lên cho đến khi các bộ phận không bị chìm và đạt được trọng lượng bộ phận.

Khiếm khuyết khuôn

Ép phun là một công nghệ phức tạp với các vấn đề sản xuất có thể. Chúng có thể được gây ra bởi các khuyết tật trong khuôn hoặc thường xuyên hơn do quá trình đúc.

Các phương pháp như quét CT công nghiệp có thể giúp tìm ra những khiếm khuyết bên ngoài cũng như bên trong.

dung sai

Dung sai khuôn là một phụ cấp quy định về độ lệch trong các tham số như kích thước, trọng lượng, hình dạng hoặc góc, v.v. Để tối đa hóa kiểm soát trong cài đặt dung sai, thường có giới hạn tối thiểu và tối đa về độ dày, dựa trên quy trình được sử dụng. Đúc phun thường có khả năng dung sai tương đương với Cấp CNTT khoảng 9–14. Dung sai có thể có của nhựa nhiệt dẻo hoặc nhiệt rắn là ± 0.200 đến ± 0.500 milimét. Trong các ứng dụng chuyên dụng, dung sai thấp nhất là ± 5 µm trên cả đường kính và đặc tính tuyến tính đạt được trong sản xuất hàng loạt. Có thể đạt được độ hoàn thiện bề mặt từ 0.0500 đến 0.1000 µm hoặc tốt hơn. Bề mặt thô ráp hoặc đá cuội cũng có thể.

Nguồn điện

Công suất cần thiết cho quá trình ép phun này phụ thuộc vào nhiều thứ và khác nhau giữa các vật liệu được sử dụng. Hướng dẫn quy trình sản xuất cho biết rằng các yêu cầu về năng lượng phụ thuộc vào "trọng lượng riêng, điểm nóng chảy, độ dẫn nhiệt, kích thước bộ phận và tốc độ đúc của vật liệu." Dưới đây là bảng từ trang 243 có cùng tài liệu tham khảo như đã đề cập trước đó minh họa rõ nhất các đặc điểm liên quan đến công suất cần thiết cho các vật liệu được sử dụng phổ biến nhất.

Robot đúc

Tự động hóa có nghĩa là kích thước nhỏ hơn của các bộ phận cho phép hệ thống kiểm tra di động kiểm tra nhiều bộ phận nhanh hơn. Ngoài việc gắn hệ thống kiểm tra trên các thiết bị tự động, robot nhiều trục có thể loại bỏ các bộ phận khỏi khuôn và định vị chúng cho các quy trình tiếp theo.

Các trường hợp cụ thể bao gồm loại bỏ các bộ phận khỏi khuôn ngay sau khi các bộ phận được tạo ra, cũng như áp dụng các hệ thống thị giác máy. Một robot nắm chặt bộ phận sau khi các chân đẩy đã được mở rộng để giải phóng bộ phận khỏi khuôn. Sau đó, chúng di chuyển chúng vào vị trí giữ hoặc trực tiếp lên hệ thống kiểm tra. Sự lựa chọn phụ thuộc vào loại sản phẩm, cũng như bố trí chung của thiết bị sản xuất. Các hệ thống tầm nhìn gắn trên robot đã tăng cường kiểm soát chất lượng đáng kể để chèn các bộ phận đúc. Robot di động có thể xác định chính xác hơn độ chính xác vị trí của thành phần kim loại và kiểm tra nhanh hơn so với con người.

Góc ảnh