Wytyczne projektowe dotyczące formowania 2-strzałowego: grubość ścianki, wlew i dobór materiałów

Wyobraź sobie pompkę dozującą mydło ze sztywnym korpusem z polipropylenu i miękkim w dotyku przyciskiem TPE. Dziesięć lat temu standardową metodą było oddzielne formowanie obu elementów, a następnie wciskanie ich lub sklejanie ze sobą. Rodzaje awarii – odrywanie uchwytów, ślizganie się uchwytów, podwójne zapasy, dodatkowa praca – są znane inżynierom produkcji. Dwustopniowa (2-strzałowa) prasa formierska usuwa większość tego procesu poprzez formowanie rdzenia, obracanie narzędzia i obtryskanie uchwytu w tym samym cyklu. Problem w tym, że ten kompaktowy proces działa tylko wtedy, gdy geometria formy, para materiałów i zachowanie maszyny są projektowane wspólnie. Te wytyczne stanowią różnicę między niezawodnym połączeniem mechanicznym a roszczeniem dotyczącym rozwarstwienia.

Co to jest formowanie 2-strzałowe?

Formowanie dwuskładnikowe — zwane także formowaniem dwuskładnikowym, podwójnym lub 2K — wykorzystuje pojedynczą jednostkę zaciskową, ale dwie oddzielne jednostki wtryskowe. W typowym układzie ze stołem obrotowym forma zamontowana na płycie obrotowej przyjmuje pierwszy materiał, indeksuje o 180 stopni, a następnie zamyka drugą lufę w celu wykonania drugiego strzału. Obydwa materiały zestalają się ze sobą, tworząc wiązanie chemiczne lub mechaniczne, a część składająca się z wielu materiałów jest wyrzucana w tym samym cyklu. Bez konieczności obsługi wkładek, bez dodatkowego tłoczenia i bez kleju.

Projektanci często pytają, czy formowanie dwuetapowe to to samo, co overmolding. Ściśle mówiąc, obtrysk można wykonać na standardowej maszynie, przenosząc utwardzoną wkładkę do innej formy. Formowanie dwustopniowe to wersja zintegrowana: jedna maszyna, jeden cykl, jeden zestaw form. To rozróżnienie ma znaczenie przy podawaniu czasu, ponieważ oryginalne narzędzia dwustopniowe są zazwyczaj droższe w budowie, ale tańsze w eksploatacji. A dwukolorowa wtryskarka realizuje tę zasadę za pomocą dedykowanego systemu sterowania dla obu luf i napędzanej serwo płyty indeksowej.

Siedem zasad projektowania, które decydują o powodzeniu formowania

Po ustaleniu koncepcji maszyny projektant formy kontroluje wynik. Zasady te uporządkowane są według częstotliwości problemów zaobserwowanych podczas audytów produkcyjnych i klientów.

Zasada 1: Zacznij od pary materiałów

Siła wiązania jest pierwszą bramą. TPE nie będzie chemicznie trzymał każdego plastiku konstrukcyjnego. Na polipropylenie większość styrenowych TPE tworzy silne wiązanie; w przypadku PBT lub nylonu połączenie zwykle opiera się wyłącznie na blokadzie mechanicznej, która jest słaba na odrywanie. Praktycznym punktem wyjścia jest połączenie materiałów o podobnych temperaturach topnienia, mniej więcej w granicach 40–60°C, tak aby drugi wtrysk nie spowodował nadmiernego zmiękczenia pierwszego. Zawsze sprawdzaj na podstawie konkretnego gatunku TPE, a nie ogólnego arkusza danych, ponieważ twardość i zawartość oleju znacząco zmieniają przyczepność.

Zasada 2: Utrzymuj wystarczająco sztywną ścianę pierwszego strzału

Podłoże strzału 1 musi pozostać stabilne mechanicznie, podczas gdy druga lufa dociska się do niego. W przypadku większości tworzyw termoplastycznych minimalna ścianka śrutu 1 powinna wynosić powyżej 1,2 mm; obowiązuje tu język cienkościenny, podobnie jak w przypadku formowania jednostkowego. Tam, gdzie drugi materiał owija się wokół krawędzi, wykonaj wgłębione podcięcie w geometrii pierwszego strzału. Ta mechaniczna blokada chroni wiązania chemiczne i wytrzymuje naprężenia odrywające znacznie lepiej niż płaska powierzchnia stykowa.

Zasada 3: Projektuj obszary odcinające, które wytrzymują ciśnienie wtrysku

Każda linia uszczelniająca pomiędzy dwiema wnękami musi wytrzymać drugie ciśnienie wtrysku. Konstrukcja odcinająca przebiega na płaszczyźnie podziału o szerokości co najmniej 3 mm, przy czym stalowe kątowniki są prostopadłe do kierunku zamykania. Unikaj stopniowych wyłączeń, które powodują wyskoczenie płomienia ze zużytego narożnika. Jeżeli wybijany kołek musi znajdować się w pobliżu wnęki drugiego strzału, należy umieścić kołek wewnątrz powierzchni odcinającej, tak aby żaden znak nie stał się ścieżką wycieku.

Zasada 4: Drugi strzał należy wykonać równolegle do istniejącej powierzchni

Brama dla wtrysku 2 musi kierować stopienie do wnęki bez erozji powierzchni pierwszego strzału. Najbezpieczniejszą geometrią jest brama podwodna lub tunelowa zorientowana równolegle do istniejącej ściany, tak aby przepływ ślizgał się po pierwszym materiale, zamiast uderzać prostopadle. Następnie należy wyrównać ciśnienie pakowania pomiędzy obiema bramkami; Analiza przepływu formy jest obecnie standardem w celu sprawdzenia tej równowagi przed cięciem stali.

Zasada 5: Uwzględnij różnicowy skurcz i zanurzenie

Obydwa materiały kurczą się w różnym tempie. Sztywne podłoże ABS może skurczyć się o około 0,5%, podczas gdy miękkie TPE może skurczyć się o 1,5–2,5%. Sztywniejszy materiał decyduje o ostatecznym wymiarze, ale szczątkowe naprężenia powierzchni styku mogą powodować wypaczenia cienkich belek. Utrzymuj kąt pochylenia 1–2° na ścianach zewnętrznych i 2–3° tam, gdzie drugi strzał okrąża bossów. W przypadku części dłuższych niż 150 mm należy dodać dodatkowe 0,1–0,2° na 100 mm długości, ponieważ błąd indeksu obrotowego na płycie dociskowej staje się widocznym niedopasowaniem na dalszej krawędzi wnęki.

Zasada 6: Zaplanuj sekwencję wyrzutów

Formy dwustrzałowe często wymagają dwustopniowego wyrzucania, ponieważ drugi materiał będzie przyklejał się do teksturowanego rdzenia. Użyj płytek zdzierających do strony o dużej przyczepności do TPE i trzymaj sworznie rdzenia schodkowo, aby uniknąć śladów przyssania. Znacznie częstszym problemem jest nacinanie powierzchni pierwszego strzału podczas obrotu: każdy rdzeń, który musi pokonać drugą wysokość wnęki, wymaga wystarczającego skoku, zanim stół zacznie indeksować. Jest to obliczenie rozmiaru formy na wczesnym etapie projektowania, a nie dostosowanie w hali produkcyjnej.

Zasada 7: Ustaw tolerancje, mając na uwadze interfejs

Części wielomateriałowe akumulują tolerancję na podstawie dwóch różnych krzywych skurczu i jednego mechanizmu indeksującego. Unikaj określania wąskich tolerancji położenia w poprzek granicy materiału. Zamiast tego zdefiniuj świadka rozstania dozwolonego po stronie drugiego strzału i zaprojektuj elementy kojarzące, które samolokują się. To podejście jest powszechnie stosowane w przypadku części wewnętrznych pojazdów, klamek medycznych i osłon elektroniki użytkowej – segmentów, które obsługujemy poprzez dedykowane inżynieria aplikacji .

Dobór maszyny: Dopasowanie prasy do formy

Wybór wtryskarki nie jest kwestią drugorzędną. Trzy parametry po stronie maszyny mają bezpośredni wpływ na projekt formy: rzutowany obszar, objętość wtrysku i średnica stołu obrotowego. Formerzy zazwyczaj szacują wymaganą siłę zwarcia, dodając przewidywaną powierzchnię obu wnęk i stosując współczynnik tonażu specyficzny dla materiału, a następnie dodając margines bezpieczeństwa 10–20%. Po drugie, liczy się wyważenie jednostki wtryskowej: jeśli strzał TPE wynosi tylko 2–5 g, rozdzielczość dozowania drugiej lufy określa, czy uda się utrzymać powtarzalność ±0,1 g. Po trzecie, podczas indeksowania stół obrotowy musi oczyścić wszystkie rdzenie i prowadnice — często określa to minimalny rozstaw kolumn, zanim w ogóle zostanie uwzględniony tonaż znamionowy.

Dwukolorowa wtryskarka HXS160 do części średniej wielkości Ta dwustrzałowa maszyna z niezależnymi jednostkami wtryskowymi i serwo-obrotowym stołem obsługuje średnie siły zaciskania, co czyni ją praktycznym punktem wejścia do paneli sterowania, uchwytów, zakrętek i elementów sprzętu gospodarstwa domowego. Zobacz produkt →

W przypadku sił zamykania rzędu 160–200 ton specjalnie zaprojektowane maszyny dwukolorowe, takie jak HXS160 i HXS200, są wyposażone w dwie niezależne jednostki wtryskowe i stół obrotowy reagujący na serwo. Staje się to standardowym punktem wyjścia dla średniej wielkości paneli sterowania, uchwytów, nasadek i części sprzętu gospodarstwa domowego. Poniższy wykres porównuje w skali względnej efektywną sekwencję produkcyjną dla dwuetapowej metody wkładania i obrotowej metody dwuetapowej.

Typowe wady i sposób, w jaki projekt im zapobiega

Nawet dobrze zaprojektowana forma dwustrzałowa może zawieść, jeśli zignoruje się interakcję między dwoma strzałami. W poniższej tabeli wymieniono defekty, które najczęściej pojawiają się podczas audytów produkcyjnych, wraz z działaniami korygującymi na poziomie projektu i maszyny.

Kontrola kosztów i czasu cyklu

Na etapie wyceny wielu kupujących porównuje koszt oprzyrządowania dwuostrzowego na gniazdo z narzędziem jednostrzałowym. Szczera odpowiedź jest taka, że ​​oprzyrządowanie dwustrzałowe jest droższe, ponieważ zawiera dwa kompletne zestawy wgłębień, dwa systemy bramek i znacznie bardziej precyzyjny układ odcinający. Całkowity koszt posiadania zwykle faworyzuje formowanie dwuetapowe, gdy roczna wielkość przekracza około 50 000 sztuk, a alternatywny proces obejmuje etap ręcznego lub automatycznego montażu. Oszczędności wtórne – mniej pracy, brak kleju, brak odrzutów związanych z pozycjonowaniem, brak drugiej historii nagrzewania – często pokrywają premię za oprzyrządowanie w pierwszym roku produkcji.

Dwukolorowa, energooszczędna wtryskarka HXS200T Dzięki wyższemu tonażowi, większej objętości wtrysku i większej płycie dociskowej model ten obsługuje cięższe części miękkie w dotyku i układy z dwiema gniazdami, a jego serwonapęd i podwójne lufy umożliwiają wydajne formowanie wielu materiałów. Zobacz produkt →

W przypadku części o masie powyżej 20 g lub o dużej, miękkiej w dotyku powierzchni, HXS200 oferuje wystarczającą ilość miejsca nad głowicą i rozmiar płyty dociskowej, aby obsługiwać większe układy z jedną i dwiema gniazdami. Obsługuje również wyższy tonaż wymagany, gdy obszar rzutowany drugiego strzału zbliża się do granicy zacisku.

Często zadawane pytania