Un ghid complet pentru matrițele de injecție din aluminiu și eficiența costurilor acestora 

Datorită rentabilității, vitezei rapide de producție și preciziei ridicate, matrițele de injecție din aluminiu au devenit instrumente comune în domeniul turnării prin injecție a plasticului. Matrițele sunt fabricate din aliaje de aluminiu de înaltă calitate și sunt utilizate pe scară largă pentru prototipuri, producție de volum mic și mediu etc. cu termene de eliberare strânse. Matrița din aluminiu nu are un ciclu de răcire lung, așa cum are matrița din oțel, prin urmare are rate de răcire mai rapide, scurtează durata ciclului și îmbunătățește economia de producție față de matrița din oțel. În mod similar, în turnarea prin injecție a aluminiului, pentru procesul de turnare se realizează proiectarea și prelucrarea matriței pe frezare CNC (Computer Numerical Control) avansată și EDM (Electric Discharge Machining). După aceea, matrița este gata să accepte plasticul topit, care este injectat sub presiune ridicată în cavitate. Aluminiul are o conductivitate termică ridicată, astfel încât plasticul se poate răci și solidifica rapid, permițând astfel cicluri de producție mai rapide decât cele utilizate cu matrițele din oțel. Piesele turnate sunt apoi tăiate și finisate pentru a asigura calitatea odată ce sunt ejectate.

Cel mai mic cost inițial al matrițelor din aluminiu față de matrițele din oțel este unul dintre avantajele majore ale matrițelor din aluminiu pentru turnarea prin injecție. Acest lucru este ideal pentru producătorii care doresc să producă puțin sau deloc fără a sacrifica calitatea, deoarece sunt modele ieftine, dar de calitate pentru producția de serie scurtă. Cu toate acestea, spre deosebire de matrițele din oțel, matrițele din aluminiu necesită piese de schimb frecvente și durează doar între 10.000 și 100.000 de cicluri, în funcție de întreținere și de alegerea materialului. Întreținerea regulată este necesară pentru a se asigura că matrițele de injecție din aluminiu durează cât mai mult posibil. Pe de altă parte, curățarea după fiecare ciclu, observarea uzurii și a deteriorărilor, precum și acoperirea pentru protecție și condițiile de depozitare pot contribui la creșterea duratei de viață.

Acest articol va discuta întregul proces de aluminiu matriță de injecție, beneficiile, durata de viață, întreținerea și gama de costuri.

Ce este o matriță de injecție din aluminiu?  

O matriță de injecție din aluminiu este o matriță fabricată în principal din aluminiu sau aliaje de aluminiu pentru turnarea prin injecție a pieselor din plastic. Aceste matrițe, în comparație cu matrițele convenționale din oțel, ar avea avantaje notabile în ceea ce privește viteza de producție și investiția inițială.

Mai exact, matrițele din aluminiu sunt excelente pentru prototipuri, producții mici și medii și în industriile care necesită iterații rapide ale pieselor.

Cum funcționează matrițele de injecție din aluminiu

1. Proiectarea matrițelor și prelucrarea CNC  

Primul pas în procesul de proiectare a matriței de injecție din aluminiu este proiectarea matriței de injecție din aluminiu pe baza proprietăților plastice ale piesei dorite. Modelarea asistată de calculator (CAD) este realizată de ingineri pentru a crea modele 3D. Odată ce matrița este decisă, aceasta este prelucrată CNC dintr-un bloc de aluminiu, astfel încât există o precizie și o acuratețe foarte ridicate.

2. Pregătirea și configurarea matriței

Apoi, procesele de finisare, cum ar fi lustruirea, acoperirea și pinul ejector sunt aplicate matriței după prelucrare. Acestea ajută la îmbunătățirea durabilității matriței și la fluidizarea fluxului de plastic. După ce matrița este montată pe o mașină de turnare prin injecție, aceasta este pregătită pentru producție.

3. Injectarea plasticului și umplerea matriței  

Echipamentul de turnare prin injecție va topi granulele de plastic (ABS, polipropilenă, nailon) pentru a crea plastic în stare topită care va fi injectat în cavitatea matriței de aluminiu în timpul presiunii ridicate. În plus, designul matriței creează o umplere uniformă pentru a preveni probleme precum buzunarele de aer și grosimea neuniformă.

4. Răcirea și solidificarea rapidă

Conductivitatea termică este una dintre cele mai bune proprietăți termice care pot fi dobândite de matrițele din aluminiu pentru turnarea prin injecție. Datorită caracteristicii sale superioare de disipare a căldurii, aluminiul se va răci și solidifica mai repede decât oțelul. Aceasta reduce timpul de ciclu, reducând astfel producția.

5. Ejectarea piesei finite

Când plasticul a ajuns la o răcire suficientă pentru a se solidifica, știfturile ejectoare împing piesa din matriță. Produsul final rafinat se face dacă este necesar, cu tăieri minore sau post-procesare.

6. Repetați procesul

Matrița se închide din nou și ciclul continuă pentru producția de masă. Matrițele din aluminiu sunt eficiente pentru cicluri rapide și, prin urmare, aceste tipuri de matrițe au sens pentru prototiparea rapidă și pentru producții mici și medii.

De ce sunt mai bune matrițele din aluminiu

• O mai bună disipare a căldurii care va duce la timpi de ciclu mai rapizi.
• Necesită mai puțină căldură (și, prin urmare, mai puțin consum de energie).
• Modificările (schimbări de design sau îmbunătățiri) sunt mai ușor de realizat

Utilizarea matrițelor de injecție din aluminiu permite producătorilor să creeze piese din plastic de înaltă calitate la costuri reduse și într-un timp scurt.

Durata de viață și întreținerea matrițelor din aluminiu

Durata de viață a matrițelor de injecție din aluminiu

Durata de viață a matrițelor de injecție din aluminiu este determinată de mai multe cauze, cum ar fi calitatea materialului, volumul de producție și, de asemenea, tipul de plastic. De exemplu, matrițele din aluminiu pot susține o medie de 10.000 până la 100.000 de cicluri de injecție, motiv pentru care matrițele din aluminiu sunt utilizate în mod obișnuit pentru producții de volum mic și mediu.

În timp ce matrițele din aluminiu au o durată de viață mai scurtă în comparație cu matrițele din oțel care pot rezista la 500 000 până la peste un milion de cicluri. Desigur, durata lor de viață poate fi prelungită foarte mult prin intermediul unui strat protector, al unei proiectări și întrețineri corespunzătoare.

Mai mulți factori afectează durata de viață a matrițelor din aluminiu.

1. Selectarea materialului: Aliajele de aluminiu de calitate inferioară nu sunt la fel de puternice și durabile ca aliajele de aluminiu de înaltă calitate, cum ar fi 7075 sau QC 10.

2. Mediul de producție: Acestea sunt expuse la presiuni mari de injecție în condițiile de fabricație și sunt în contact cu materiale foarte abrazive (cum ar fi materialele plastice umplute cu sticlă), care contribuie la o uzură mai rapidă.

3. Aceasta ar include răcirea și ciclurile termice:  matrița din aluminiu se răcește mult mai repede decât o matriță din oțel, rezultând un stres termic mai mic. Cu toate acestea, fluctuațiile extreme de temperatură pot provoca fisuri cu timpul.

4. Acoperiri și tratamente de suprafață: Nichelarea, anodizarea sau acoperirea dură pot fi tratamente eficiente pentru a preveni uzura și coroziunea și, prin urmare, pentru a crește durata de viață a unei matrițe.

Deși matrițele din aluminiu nu sunt satisfăcătoare pentru producții mari, cu o proiectare și o îngrijire corespunzătoare, acestea pot dura suficient de mult pentru a realiza prototipuri și producții mici și medii la un nivel relativ eficient din punct de vedere al costurilor.

Întreținerea matrițelor de injecție din aluminiu 

Pentru a obține o durată de viață maximă a matriței de aluminiu pentru turnare prin injecție și o calitate constantă a pieselor, este necesară o întreținere regulată. Spre deosebire de matrițele din oțel, matrițele din aluminiu sunt mai moi și mai predispuse la zgârieturi sau deteriorări, astfel încât este necesară o întreținere mai preventivă.

Proceduri zilnice de întreținere

După fiecare ciclu de producție, de exemplu, trebuie să curățați matrița pentru a scăpa de orice reziduuri de plastic, resturi și contaminare. Se folosesc agenți de curățare neabrazive pentru a evita zgârieturile de pe suprafața matriței. Pentru a ajuta la evitarea lipirii atunci când produceți, se poate aplica un agent ușor de dezlipire a matriței.

Inspecție periodică și reparații

Inspecțiile de rutină permit identificarea timpurie a zgârieturilor de suprafață, a loviturilor sau a fisurilor minore, precum și a semnelor de uzură timpurie. Asigurarea existenței unui număr suficient de pini de ejecție, a unor canale de răcire suficiente și a unor zone de aerisire asigură funcționarea continuă și eficiența matriței. Reparațiile minore, și anume lustruirea sau acoperirea, pot fi utilizate pentru a restabili performanța matriței în cazul în care se detectează uzura.

Stocare și protecție

Mucegaiurile din aluminiu trebuie depozitate atunci când nu sunt utilizate într-un mediu uscat, cu temperatură controlată, astfel încât să nu apară coroziunea. Pentru a menține matrița în stare bună, se recomandă aplicarea unui strat protector sau a unui spray de protecție împotriva ruginii înainte de depozitare.

Probleme comune de întreținere și soluții

1. Zgârieturi de suprafață: Punctele înalte pot fi reduse la netezime prin utilizarea compușilor de lustruire fină sau a acoperirilor.

2. Schimbarea temperaturii (fisurare sau deformare): Nu expuneți la schimbări drastice de temperatură, utilizați încălzirea și răcirea treptată.

3. Piese turnate: Aplicați agenți de dezmembrare a matriței la modelul dvs. de piesă pentru a îmbunătăți ejecția din matriță.

4. Coroziune sau oxidare: Acestea trebuie depozitate într-un mediu controlat, unde sunt protejate de acoperiri.

Când ar trebui să alegem să producem matrițe de injecție din aluminiu? 

1. Când aveți nevoie de prototipuri rapide

Atunci când o companie trebuie să dezvolte un produs nou, dar are nevoie de prototipuri rapid și ieftin, matrițele de injecție din aluminiu sunt o soluție ieftină și rapidă. Spre deosebire de matrițele din oțel, care pot dura luni de zile, aceste musturi permit producătorilor să realizeze piese de testare la câteva zile sau săptămâni distanță. În plus, acestea permit modificări rapide de design și ajută la scăderea costurilor de dezvoltare înainte de a intra în producție la scară largă.

2. Dacă volumul dvs. de producție este scăzut sau mediu

Pentru fabricarea a 10.000 până la 100.000 de piese din plastic, matrița din aluminiu este o alternativă ideală la matrița din oțel în beneficiul producătorului. Acestea sunt necostisitoare la început, au cicluri de producție mai scurte și au o durată de viață bună, ceea ce le face perfecte pentru o serie scurtă sau produse sezoniere. Matrițele din aluminiu, spre deosebire de matrițele din oțel care necesită investiții inițiale ridicate, permit întreprinderii să reducă costurile fără a compromite calitatea.

3. Când viteza și eficiența contează

Deoarece aluminiul este un material cu conductivitate termică ridicată, plasticul injectat se răcește mult mai repede în matrițele din aluminiu, comparativ cu matrițele din oțel. Un astfel de aranjament conduce la timpi de ciclu mai scurți, la o eficiență mai mare a producției și la un consum mai redus de energie. Matrițele din aluminiu sunt preferate de companiile care au nevoie de un timp de răspuns rapid și care au nevoie de o eficiență mai bună a fluxului de lucru.

4. Când aveți nevoie de unelte eficiente din punct de vedere al costurilor

Datorită costului ridicat al stabilirii matrițelor din oțel pentru un start-up, o afacere mică sau pentru testarea unui produs, este posibil să nu fie o investiție decorativă. În plus, matrițele de injecție din aluminiu sunt mult mai ieftine decât omologii lor, deci este o idee bună să le selectați dacă aveți un buget redus. Pentru o companie care nu este sigură dacă produsul său va necesita o producție de volum mare, matrițele din aluminiu reduc riscurile financiare, dar asigurați-vă că piesele sunt de calitate superioară.

5. Atunci când sunt necesare precizie ridicată și finisare de suprafață

Pentru o precizie ridicată și un finisaj neted al suprafeței, matrițele din aluminiu sunt ideale pentru utilizare. Utilizarea matrițelor din aluminiu este necesară în producția de toleranțe strânse și suprafețe fără defecte în industria dispozitivelor medicale, a produselor electronice de consum și a producției aerospațiale. Metodele actuale de prelucrare și finisare fac ca furnizorii de matrițe din aluminiu să fie capabili să ofere o calitate excelentă a pieselor și, uneori, să facă inutilă prelucrarea secundară.

6. În ce fel nu pot fi adecvate matrițele din aluminiu

Există mai multe beneficii asociate cu matrițele de injecție din aluminiu, dar nu orice situație va beneficia de utilizarea acestora. Cu toate acestea, matrițele din oțel sunt mai potrivite pentru volume de producție mai mari de 500.000 de piese datorită durabilității și longevității lor. În industria de turnare la presiune ridicată, matrițele din aluminiu se pot uza mai repede și, prin urmare, nu ar trebui să fie utilizate în condiții extreme de producție.

Beneficiile matrițelor de injecție din aluminiu

1. Timp de producție mai rapid

Deoarece matrițele de injecție din aluminiu oferă o disipare a căldurii mult mai bună decât o matriță din oțel, plasticul injectat se răcește mult mai repede. În consecință, ciclurile de producție cu astfel de matrițe sunt considerabil mai scurte decât cu matrițele din oțel, ceea ce sporește, de asemenea, eficiența.

2. Costuri inițiale reduse

Fabricarea matrițelor din aluminiu este mult mai puțin costisitoare decât cea a matrițelor din oțel utilizate în turnarea prin injecție. Acest lucru le face o alegere excelentă pentru start-up-uri, producători de loturi mici și companii care lucrează la dezvoltarea prototipurilor.

3. Prelucrare și modificări mai ușoare

Fabricarea matrițelor este mai rapidă și mai puțin costisitoare datorită faptului că aluminiul este mai ușor de tăiat și modelat decât oțelul. În plus, flexibilitatea designului poate fi obținută cu un efort mai mic de a face modificări și ajustări.

4. Finisaj de suprafață de înaltă calitate

Matrițele din aluminiu asigură o greutate redusă și un finisaj bun al pieselor, fără a fi nevoie de postprocesare. Matrițele de injecție din aluminiu sunt utilizate de multe industrii pentru a crea piese cu un design neted și detaliat care sunt realizate cu o precizie ridicată.

5. Prietenos cu mediul

Matrițele de injecție din aluminiu sunt o opțiune durabilă în comparație cu alternativele din oțel, deoarece acesta este un material reciclabil.

Matrițe de injecție din aluminiu vs. matrițe din oțel 

Două caracteristici vitale în producția de matrițe sunt matrițele de injecție din aluminiu alături de matrițele din oțel.

• Costul inițial pentru matrițele de injecție din aluminiu rămâne mai scăzut, menținând în același timp cheltuieli mai mari pentru matrițele din oțel.
• Viteza de producție între matrițele de injecție din aluminiu și matrițele din oțel variază, deoarece matrițele din aluminiu se răcesc mai rapid, menținând în același timp cicluri mai scurte, spre deosebire de matrițele din oțel care funcționează cu cicluri de producție mai lungi.
• Matrițele din oțel durează mai mult decât matrițele de injecție din aluminiu datorită intervalului lor de funcționare de la 100.000 la peste 100.000 de cicluri, în timp ce matrițele din aluminiu au o durată de viață de la 10.000 la 100.000 de cicluri.
• Matrițele din aluminiu oferă o prelucrabilitate mai bună decât matrițele din oțel, însă matrițele din oțel prezintă provocări mai mari de modificare pentru utilizator.
• Finisajul suprafeței demonstrează o calitate ridicată și necesită finisare suplimentară prin lustruire.
• Matrițele din aluminiu se dovedesc a fi mai economice decât matrițele din oțel pentru fabricarea produselor în medii de producție scurte și medii, deoarece acestea extind mai puține cicluri de producție.

Aplicații ale matrițelor de injecție din aluminiu

1. Prototiparea și dezvoltarea produsului

Companiile de prototipuri rapide aleg matrițele de injecție din aluminiu atât pentru accesibilitatea lor, cât și pentru capacitatea de a executa modificări rapide de design.

2. Producție de volum mic sau mediu

Combinația dintre accesibilitate și calitate face ca matrițele de injecție din aluminiu să fie potrivite pentru fabricarea a 10.000 până la 100.000 de piese fără efecte negative.

3. Bunuri medicale și de consum

Matrițele din aluminiu servesc mai multor industrii dedicate dispozitivelor medicale, precum și fabricării produselor de consum, deoarece aceste aplicații au nevoie de componente precise realizate eficient.

4. Componente aerospațiale și auto

Efectele pozitive ale matrițelor de aluminiu includ fabricarea de componente ușoare care creează structuri vitale de înaltă performanță pentru vehiculele aerospațiale și sectoarele de transport auto.

Costul matriței de injecție din aluminiu

• Matrițele de injecție din aluminiu mai scumpe rezultă din combinația a trei factori principali, care sunt complexitatea dimensiunii și volumul de producție.
• Mai multe variabile determină costul total al fabricării matrițelor de injecție din aluminiu.
• Costurile cresc din cauza necesităților crescânde de materiale cuplate cu creșterea cheltuielilor cu forța de muncă atunci când se produc matrițe complexe sau mari din aluminiu.
• Producătorii consolidează matrițele de injecție din aluminiu prin adăugarea de acoperiri protectoare atunci când este planificată o producție de volum mare, deoarece aceste modificări prelungesc durata de funcționare a matriței.
• Costul crește atunci când se utilizează matrițe cu cavități multiple care creează simultan numeroase piese.
• Modificările implementate după începerea producției vor genera costuri suplimentare.

2. Costul de producție a matrițelor între tipurile de aluminiu și oțel merită examinat

Tabelul următor oferă o analiză a costurilor și vitezei diferitelor tipuri de matrițe de injecție a plasticului pe parcursul producției:

Cum să alegeți producătorul potrivit de matrițe de injecție din aluminiu

Atunci când alegeți un producător de matrițe din aluminiu pentru turnare prin injecție, luați în considerare:

• Reputație și experiență cu producătorii: Lucrați cu producători care au o reputație excelentă și experiență în producție, oferind matrițe de înaltă calitate.
• Garanția unor capacități de configurare: Nu ar trebui să fie dificil pentru producător să configureze piesele.
• Durabilitate și longevitate mai bune: Calitatea aluminiului utilizat este de înaltă calitate, ceea ce face ca durata de viață a laptopului să fie mai lungă.
• Mold Timp de livrare: Orice producător bun va livra rapid matrițele fără a compromite calitatea.
• Întreținere și reparații: Optați pentru companii care oferă asistență post-vânzare.

Concluzie 

Matrițele de injecție din aluminiu sunt o modalitate eficientă, rentabilă și rapidă de a realiza piese din plastic. Acestea sunt utilizate pentru prototipuri rapide , ca producție scăzută până la medie, precum și în industriile care necesită o precizie ridicată. Acest lucru asigură că timpii de răcire sunt reduși la fracțiuni din timpul de turnare convențional din oțel, iar ciclurile de producție sunt mai rapide. În timp ce matrițele din aluminiu au un cost inițial mai mic și o fabricație mai rapidă, uzura oțelului împotriva suprafeței metalice este mai mare și nu va dura la fel de mult. În ciuda acestui fapt, dacă lubrifierea, straturile de protecție și curățarea regulată sunt menținute, producătorii le pot prelungi capacitatea de utilizare cu până la 100.000 de cicluri. În funcție de volumele de producție, buget și alte cerințe ale unui proiect specific, se poate lua decizia între matrițele din aluminiu și cele din oțel. 

Matrițele de injecție din aluminiu sunt un substitut ideal pentru matrițele din oțel costisitoare pentru proiecte de serie scurtă, prototipuri și aplicații care sunt sensibile la costuri. Alternativ, matrițele din oțel sunt mai potrivite pentru durabilitate extremă atunci când este necesar un grad ridicat de volum de producție. Cu cunoștințe despre procesul, beneficiile și întreținerea matrițelor de injecție din aluminiu, întreprinderile pot echilibra costul, calitatea și eficiența producției. Indiferent dacă matrițele din plastic sunt utilizate pentru producția de loturi mici sau pentru testarea noilor modele de produse, acestea sunt considerate un activ important în producția modernă de plastic.

Întrebări frecvente (FAQ)

1. De ce sunt utilizate matrițele de injecție din aluminiu?

Pentru producția de piese din plastic, o aplicație obișnuită a matrițelor de injecție din aluminiu este prototiparea rapidă, producția de volum redus până la mediu și industriile cu o nevoie urgentă de un termen de execuție rapid. Sectoarele medial, auto, aerospațial și de fabricare a produselor de consum le utilizează frecvent.

2. Pentru cât timp durează matrițele de injecție din aluminiu?

Delta D oferă clienților o durată de viață lungă și foarte eficientă pentru prelucrarea metalelor, dar durata de viață a matrițelor din aluminiu depinde de calitatea materialului, de întreținere și de condițiile de producție. Acestea au în medie între 10.000 și 100.000 de cicluri, ceea ce le face bune pentru producția de serie scurtă și prototipuri.

3. Sunt matrițele de injecție din aluminiu mai puțin costisitoare decât matrițele din oțel?

Turnarea prin injecție a aluminiului costă mult mai puțin decât turnarea oțelului. Pentru viteze de producție mai mari și mai puțin timp de prelucrare, costuri inițiale mai mici, acestea sunt economice pentru producția de serie scurtă.

4. Care sunt limitele matrițelor din aluminiu atunci când sunt supuse turnării prin injecție la presiune ridicată?

În timp ce matrițele din aluminiu sunt capabile să facă față turnării prin injecție la presiune moderat ridicată, acestea nu sunt la fel de durabile ca matrițele din oțel pentru aplicații cu presiune de lucru foarte mare și volum mare. Cu toate acestea, ele pot fi consolidate prin acoperiri de protecție și întărituri.

5. De ce industrii beneficiază cel mai mult matrițele de injecție din aluminiu?

Din acest motiv, matrițele de injecție din aluminiu sunt foarte utile pentru industrii precum dispozitivele medicale, electronica de consum, prototipurile auto și chiar industria aerospațială.