Instrument de turnare prin injecție este unul dintre cele mai importante aspecte ale producției actuale a unei game largi de piese din plastic. Pe lângă aceasta, are mai multe aplicații pe piață. Aceste produse pot varia de la piese auto la ustensile casnice și așa mai departe. Acest articol vă va ajuta să oferiți o analiză mai detaliată a instrumentelor de turnare prin injecție. Ne vom concentra pe diferite categorii, pe cele aflate în prezent pe piață și pe principalii producători.

Ce sunt sculele de turnare prin injecție?

Scule de turnare prin injecție poate fi definit ca echipamentul și uneltele care sunt utilizate în procesul de turnare prin injecție. Astfel, acesta poate ajuta la modelarea plasticului topit în piese finite. Pe lângă aceasta, acest proces este foarte important în producerea în masă a articolelor complexe din plastic și oferă precizie și eficiență ridicate. Aceasta poate include turnarea plasticului folosind o varietate de modele de componente. În plus, configurația uneltelor de turnare prin injecție constă într-o bază de matriță, miezul acesteia, canale de răcire și o placă de cavitate. Prin urmare, întreaga configurație asigură că plasticul topit va fi modelat cu precizie, apoi răcit și ejectat din matriță.

Cum sunt fabricate uneltele de turnare prin injecție? Un proces complet

Iată un proces adecvat și detaliat pentru formarea uneltelor de turnare prin injecție.

1. Faza de proiectare

●       Proiectare conceptuală: Totul începe cu realizarea de către ingineri și proiectanți a designului conceptual al matriței în conformitate cu specificațiile produsului. Aceste specificații pot fi geometria piesei, mediile de curgere sau mediile de răcire.

●       Modelare CAD: Apoi Instrumentul CAD este utilizat pentru a construi un model 3D precis al matriței care trebuie să fie produsă. Componentele principale includ dispunerea componentelor, schițarea, grilajul și sistemul de răcire.

●       Revizuirea designului: Odată realizat și revizuit, acesta este verificat din nou pentru a garanta că îndeplinește cerințele funcționale și de fabricație. Astfel, aceasta poate consta într-o predicție a modului în care metalul curge în interiorul unei matrițe, a modului în care matrița se răcește sau a locului și modului în care piesele sunt ejectate.

2. Prototiparea

Aici, matrița prototip este adesea realizată folosind un material mai puțin costisitor, aluminiul. Această matriță prototip este în general utilizată pentru a testa designul și a confirma funcționalitatea matriței. Astfel, acest pas ajută de obicei la identificarea potențialelor probleme și la efectuarea ajustărilor înainte de producția finală.

 3. Fabricarea sculelor

●       Selectarea materialului: Odată ce ați finalizat proiectul și specificațiile acestuia, următorul pas este selectarea materialului adecvat pentru scule. Astfel, materialele comune pot include oțelul pentru scule (cum ar fi P20, H13), oțelul inoxidabil sau aluminiul. Selectarea acestora depinde de factori precum volumul de producție, complexitatea piesei și considerentele legate de costuri.

●       Prelucrare: Procesele de prelucrare CNC sunt apoi utilizate pentru tăierea și modelarea componentelor turnate din materialul selectat. Aceste procese sunt de obicei de frezare, găurire și rectificare de precizie. Astfel, ele pot obține dimensiunile și finisajele de suprafață necesare.

●       Tratament termic: După aceea, unele materiale de scule trec prin procese de tratament termic, și anume, călire și revenire. Acestea contribuie la optimizarea proprietăților lor mecanice, cum ar fi duritatea și tenacitatea.

4. Asamblare

●       Baza de mucegai: Imediat după fabricație, baza matriței, cavitatea și alte componente sunt asamblate. Deci, aceasta include în primul rând inserții de montare, glisiere și orice mecanisme necesare pentru a efectua procesele de ejecție și răcire a pieselor.

●       Montare și aliniere:  Aici, componentele sunt montate și aliniate cu atenție. Astfel, ele pot ajuta la efectuarea unor operațiuni precise în timpul turnării prin injecție.

5. Tratarea suprafeței

Aici, suprafețele critice ale matriței, și anume cavitatea și miezul, trec prin procese de finisare a suprafeței. Astfel, acestea pot obține netezimea și textura necesare. Astfel, acestea pot include procese de lustruire, EDM (prelucrare prin descărcare electrică) sau texturare. Toate acestea contribuie la conferirea unor caracteristici de suprafață specifice pieselor turnate.

6. Testare și validare

●       Rulări de probă: Odată ce matrița este pregătită complet, aceasta este supusă încercărilor. Acestea se fac folosind mașina de turnare prin injecție și materialul țintă în condiții de producție. Astfel, această fază dovedește funcționalitatea matriței, calitatea pieselor și performanța.

●       Ajustări: Dacă există vreo problemă cu mucegaiul sau suprafața, este necesar se pot face ajustări la sistemele de răcire, de gating sau de ejecție. Astfel, acestea pot contribui la optimizarea calității pieselor și a duratei ciclurilor.

Tipuri de unelte de turnare prin injecție

Să aruncăm o privire la diferitele tipuri de instrumente de turnare prin injecție disponibile.

1. Matrițe cu o singură cavitate

Matrițele cu o singură cavitate pot forma câte o piesă dintr-o singură lovitură. Aceste matrițe sunt utilizate în cazul producției de serie scurtă sau atunci când este nevoie să se producă piese pentru prototipuri. Datorită structurii lor de bază, matrițele cu o singură cavitate sunt comparativ mai ieftine și mai ușor de construit decât matrițele cu mai multe cavități. Cu toate acestea, ele funcționează lent deoarece creează piesa o singură dată, într-un singur ciclu. Acestea sunt utilizate de obicei atunci când este nevoie de o toleranță strânsă sau când piesa poate avea o denumire care este dificil de creat într-o matriță cu mai multe cavități.

2. Matrițe cu cavități multiple

Matrițele cu cavități multiple au cavități multiple în cadrul aceleiași matrițe care oferă diverse piese identice în fiecare ciclu de injecție. Astfel, contribuie la creșterea eficienței producției și, de asemenea, face ca matrițele cu mai multe cavități să fie potrivite pentru producția de volume mari. Pe lângă aceasta, aceste matrițe sunt mai complexe și mai costisitoare de fabricat și proiectat în comparație cu matrițele cu o singură cavitate. Cu toate acestea, ele contribuie la creșterea producției și la reducerea costurilor per piesă. Astfel, pot justifica investiția inițială atunci când vine vorba de scenarii de producție în masă.

3. Modele de familie

Matrițele familiale creează mai multe cavități care produc o varietate de piese în același timp într-un singur ciclu. Aceasta înseamnă că fiecare cavitate a matriței formează o piesă, iar acest lucru poate fi ideal pentru mediile de asamblare în care sunt necesare cel mai adesea numeroase piese deodată. Matrițele de familie sunt adesea utilizate pentru turnarea pieselor care aparțin unui anumit grup. Deoarece acestea permit turnarea simultană a membrilor acestui grup, ceea ce reduce timpul. Cu toate acestea, ele trebuie să fie foarte bine proiectate în ceea ce privește timpul de umplere și răcire pentru toate cavitățile din matriță. Această condiție le poate face mai dificil de produs și de susținut decât matrițele cu o singură cavitate sau cu cavități multiple.

4. Matrițe cu două lovituri

Matrițele cu două lovituri sau matrițele multi-material sau multi-color permit turnarea a două materiale sau culori diferite într-un singur ciclu. Această tehnică este cea mai bună pentru multe cazuri, cum ar fi angrenajele care necesită încorporarea de diverse culori sau materiale. Astfel, pot veni cu piese cu mânere sau zone multi-colorate. Procesul implică două cicluri de injecție separate: primul material este injectat, apoi este parțial răcit. În al doilea rând, materialul este injectat peste sau în jurul primului material. Funcția și aspectul pieselor pot fi îmbunătățite prin metoda de turnare în două timpi. Cu toate acestea, acest proces necesită echipamente exclusive și modele precise ale matrițelor.

5. Matrițe Hot Runner

Aceste matrițe utilizează un sistem de încălzire pentru a putea menține plasticul în stare topită în timp ce acesta curge prin sistemul de rulare către cavitățile matriței. Această abordare a copierii ca și turnare diminuează amploarea deșeurilor din plastic, deoarece nu mai există canale de rulare care să fie desfăcute și reciclate. Sistemele cu canale calde pot reduce durata ciclului și pot îmbunătăți calitatea piesei, deoarece ajută la menținerea continuității plasticului topit, îmbunătățind astfel garanțiile de finisare slabă a suprafeței. Sistemele cu canale reci sunt mai ușor de proiectat decât matrițele cu canale calde, însă acestea din urmă sunt relativ costisitoare atât la proiectare și fabricație, cât și la întreținere.

6. Matrițe cu canal rece

Matrițele cu canal rece au canale prin care curge plasticul topit înainte de a ajunge în cavități. În schimb, în sistemele cu canal rece, blocurile canalului se solidifică odată cu piesa și trebuie să fie îndepărtate și reciclate sau eliminate frecvent. Aceste matrițe sunt, în general, mai ușoare și mai ieftine decât matrițele cu canal cald. Prin urmare, ele sunt potrivite pentru utilizarea pe scară largă. Prin urmare, acestea produc mai multe deșeuri, iar durata ciclului poate fi mai lungă din cauza necesității de a refunda și de a manipula patinele solidificate.

Diferiți parametri cheie și valori asociate cu sculele de turnare prin injecție

Iată anumiți parametri și valori cheie care sunt în general asociate cu scule pentru turnare prin injecție.

Care sunt avantajele uneltelor de turnare prin injecție?

●       Eficiență ridicată: Cu toate acestea, se poate observa că, odată ce matrițele au fost proiectate și construite, procesul efectiv de injectare a materialului în matriță este foarte eficient, ceea ce duce la crearea multor piese într-un interval scurt de timp.

●       Consistență și precizie: Turnarea prin injecție duce, de asemenea, la o eliberare precisă și uniformă a matriței, oferind astfel toleranțe similare pentru o serie mare a aceleiași piese.

●       Geometrii complexe: Procesul le permite designerilor să creeze desene multifațetate și elaborate pe piese. Lucru care nu ar fi posibil cu alte tehnici.

●       Matrițe, Varietate: Polimerii termoplastici și termorezistenți, precum și elastomerii, sunt preferați ca majoritatea materialelor. Deoarece acestea prezintă flexibilitate în selectarea lor.

●       Deșeuri reduse: Turnarea prin injecție este ecologică în prezent, în principal datorită sistemelor cu canal cald. Pe lângă aceasta, nu permite risipa de material.

●       Rezistență și durabilitate: Aceasta permite încorporarea materialelor de umplutură în materialul injectat pentru a îmbunătăți rezistența și rezistența pieselor.

●       Automatizare: Turnarea prin injecție poate implica un nivel ridicat de automatizare; acest lucru tinde să aibă un impact asupra reducerii cheltuielilor cu forța de muncă, precum și asupra creșterii productivității.

Care sunt dezavantajele sculelor de turnare prin injecție?

Iată câteva dezavantaje și limitări ale uneltelor de turnare prin injecție.

●       Costuri inițiale ridicate de scule: Crearea și dezvoltarea matrițelor implică o mulțime de costuri, deoarece modelele pot fi complexe, ducând adesea la costuri foarte mari.

●       Termene de livrare lungi: De la proiectare până la producție, poate dura mult timp, ceea ce, la drept vorbind, este consumator de timp atunci când este vorba de proiecte cu termene strânse.

●       Limitări de proiectare: Schimbarea matrițelor este costisitoare și, uneori, este nevoie de obținerea unor matrițe noi. 

●       Mașină; are constrângeri: Nu este posibil să se utilizeze toate materialele atunci când vine vorba de turnarea prin injecție, ceea ce restrânge tipul de material care urmează să fie utilizat.

●       Limitări ale dimensiunii pieselor: Producția este constrânsă de dimensiunea matriței și a mașinii; este dificilă pentru piesele mari.

●       Întreținere complexă: Pe de altă parte, matrițele au nevoie de întreținere periodică, astfel încât să poată garanta productivitatea și durabilitatea.

●       Provocările controlului calității: Întreținerea acestuia poate fi o provocare, mai ales în cazul numeroaselor producții de pe piețele mondiale actuale. 

●       Impactul asupra mediului: Ca proces de fabricație, turnarea prin injecție poate produce materiale plastice și, prin urmare, deșeuri din plastic, necesitând astfel măsuri de eliminare a deșeurilor. 

Concluzie

În concluzie, instrumentele de turnare prin injecție ocupă un loc foarte important în producția modernă. Acestea oferă versatilitate și eficiență în producerea pieselor din plastic. Prin urmare, este foarte important să înțelegeți diferitele tipuri de unelte și factorii de alegere a producătorului potrivit. Pe lângă aceasta, calitatea și precizia, asistența pentru clienți, costul și timpul de răspuns sunt, de asemenea, considerații foarte importante atunci când selectați un producător. În plus, acest domeniu al turnării prin injecție este în continuă evoluție și atinge performanțe optime și durabilitate în operațiunile de producție.

Întrebări frecvente

Q1. Cât timp durează fabricarea sculelor de turnare prin injecție?

Termenul de execuție este timpul necesar pentru fabricarea produsului. Astfel, acesta poate dura de la câteva săptămâni la câteva luni, în funcție de complexitatea proiectului. Pe lângă aceasta, se poate modifica în timp.

Q2. Ce factori ar trebui luați în considerare atunci când alegeți un producător de scule?

Acest factor poate fi experiența, calitatea, serviciile pentru clienți, prețul, timpul și capacitatea de a prelucra anumite materiale. Pe lângă acestea, ar trebui luate în considerare și părțile complexe.

Q3. Care sunt problemele obișnuite ale sculelor de turnare prin injecție?

Astfel de probleme includ defecte ale pieselor, de exemplu deformări sau urme de scufundare, variații de calitate și cerința localizării pentru un control riguros al factorilor de injecție.