הזרקה

דפוס הזרקה (הזרקת דפוס בארה"ב) הוא תהליך ייצור לייצור חלקים על ידי הזרקת חומר לתבנית. ניתן לבצע דפוס הזרקה בעזרת שלל חומרים, לרבות מתכות, (שעבורם נקרא התהליך diasting), כוסות, אלסטומרים, קונפיטורות, והנפוצים ביותר פולימרים תרמופלסטיים. החומר לחלק מוזן לחבית מחוממת, מעורבב ונאלץ לחלל עובש, שם הוא מתקרר ומתקשה לתצורת החלל. אחרי שתוכנן מוצר, לרוב על ידי מעצב תעשייתי או של מוצר מהנדס, תבניות מיוצרות על ידי יצרן תבנית (או יצרן כלים) ממתכת, בדרך כלל פלדה או אלומיניום, ועובדים במכונה בצורה מדויקת כדי ליצור את התכונות של החלק הרצוי. הזרקת הזרקות נמצאת בשימוש נרחב לייצור מגוון חלקים, החל ברכיבים הקטנים ביותר וכלה בפאנלים של מכוניות. ניתן להשתמש בהתקדמות בטכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית באמצעות פוטו-פולימרים שאינם נמסים במהלך ההזרקה של כמה תרמופלסטים בטמפרטורה נמוכה יותר עבור כמה תבניות הזרקה פשוטות.

חלקים להזרקה חייבים להיות מעוצבים בזהירות רבה כדי להקל על תהליך הדפוס; יש לקחת בחשבון את החומר המשמש לחלק, את הצורה והתכונות הרצויות של החלק, את החומר של התבנית ואת התכונות של מכונת הדפוס. הרבגוניות של דפוס הזרקה מקלה על ידי רוחב זה של שיקולים ואפשרויות עיצוביות.

יישומים

דפוס הזרקה משמש ליצירת דברים רבים כמו סלילי חוט, אריזה, כובעי בקבוקים, חלקים ורכיבי רכב, משחקי גיימבו, מסרקי כיס, כמה כלי נגינה (וחלקיהם), כסאות ושולחנות קטנים מקשה אחת, מכולות אחסון, חלקים מכניים (כולל הילוכים) ומרבית מוצרי הפלסטיק האחרים הקיימים כיום. דפוס הזרקה הוא השיטה המודרנית הנפוצה ביותר לייצור חלקי פלסטיק; זה אידיאלי לייצור נפחים גבוהים של אותו אובייקט.

מאפייני תהליכים

דפוס הזרקה משתמש באילן או בבוכנה מסוג בורג כדי לכפות מותך פלסטי חומר לתוך חלל עובש; זה מתמצק לצורה שתואמת את קווי המתאר של התבנית. לרוב משתמשים בו לעיבוד פולימרים תרמופלסטיים ופולימרים תרמוסטיים, כאשר הנפח המשמש לשעבר גבוה משמעותית. תרמופלסטים נפוצים בשל מאפיינים ההופכים אותם למתאימים מאוד להזרקה, כמו הקלות שבה הם יכולים להיות ממוחזרים, ורבגוניותם המאפשרת להם להשתמש במגוון רחב של יישומים, ויכולתם להתרכך ולזרום עם החימום. לתרמופלסטיקה יש גם אלמנט של בטיחות על צמחי חום; אם פולימר מחמם-תרמילי לא נפלט מחבית ההזרקה במועד, קישור כימי עלול להתרחש ולגרום לבורג ולסתומי הבדיקה לתפוס ולפגוע במכונת הזריקה.

הזרקה מורכבת מהזרקת לחץ גבוה של חומר הגלם לתבנית המעצבת את הפולימר בצורה הרצויה. תבניות יכולות להיות מחלל יחיד או מרובות חללים. בתבניות חלל מרובות, כל חלל יכול להיות זהה וליצור את אותם חלקים או יכול להיות ייחודי וליצור גיאומטריות שונות מרובות במהלך מחזור אחד. תבניות מיוצרות בדרך כלל מפלדות כלים, אך פלדות אל חלד ותבניות אלומיניום מתאימות ליישומים מסוימים. תבניות אלומיניום בדרך כלל אינן מתאימות לייצור נפח גבוה או לחלקים בעלי סובלנות ממדית צרה, מכיוון שיש להן תכונות מכניות נחותות ונוטות יותר לשחיקה, נזק ועיוות במהלך מחזור ההזרקה והידוק; עם זאת, תבניות אלומיניום חסכוניות ביישומים בנפח נמוך, מכיוון שעלויות ייצור עובש וזמן מופחתות במידה ניכרת. תבניות פלדה רבות מיועדות לעיבוד של יותר ממיליון חלקים במהלך חייהן ויכולות להמציא מאות אלפי דולרים.

מתי תרמופלסטים הם מעוצבים, בדרך כלל חומר גלם מגורען מוזר דרך הופר לחבית מחוממת עם בורג הדדיות. עם הכניסה לקנה הטמפרטורה עולה וכוחות ואן דר וואלס המתנגדים לזרימה יחסית של שרשראות בודדות מוחלשים כתוצאה מגידול המרווח בין מולקולות במצבי אנרגיה תרמית גבוהה יותר. תהליך זה מפחית את צמיגותו, המאפשרת לפולימר לזרום בכוח המניע של יחידת ההזרקה. הבורג מעביר את חומר הגלם קדימה, מערבב ומפזר את ההפצות התרמיות והצמיגות של הפולימר ומפחית את זמן החימום הנדרש על ידי גזירה מכנית של החומר והוספת כמות משמעותית של חימום חיכוך לפולימר. החומר ניזון קדימה דרך שסתום הסימון ונאסף בקדמת הבורג לנפח המכונה a בְּעִיטָה. זריקה היא נפח החומר המשמש למילוי חלל התבנית, פיצוי על הצטמקות ומספק כרית (כ -10% מכלל נפח הזריקה, שנותר בקנה ומונע את הברגה מלמטה החוצה) להעברת לחץ מהבורג לחלל העובש. כאשר מספיק חומר נאסף, החומר נכפה בלחץ ובמהירות גבוהה לחלק היוצר חלל. כדי למנוע קוצים בלחץ, התהליך משתמש בדרך כלל במצב העברה המתאים לחלל מלא של 95-98% כאשר הבורג עובר ממהירות קבועה לבקרת לחץ קבועה. לעתים קרובות זמני ההזרקה הם פחות משנייה אחת. לאחר שהבורג מגיע למצב ההעברה, מופעל לחץ האריזה, המשלים את מילוי התבניות ומפצה על הצטמקות תרמית, שהיא גבוהה למדי עבור תרמופלסטים ביחס לחומרים רבים אחרים. לחץ האריזה מופעל עד שהשער (כניסה לחלל) מתמצק. בשל גודלו הקטן, השער הוא בדרך כלל המקום הראשון להתמצק בכל עוביו. ברגע שהשער מתגבש, שום חומר נוסף לא יכול להיכנס לחלל; בהתאם, הבורג מחזיר לעצמו ורוכש חומר למחזור הבא בזמן שהחומר בתוך התבנית מתקרר כך שהוא יכול להיפלט ולהיות יציב ממדי. משך קירור זה מופחת באופן דרמטי על ידי שימוש בקווי קירור המפזרים מים או שמן מבקר טמפרטורה חיצוני. לאחר שהטמפרטורה הנדרשת הושגה, התבנית נפתחת ומערך של סיכות, שרוולים, חשפניות וכו 'מונע קדימה כדי לפרק את המאמר. לאחר מכן, התבנית נסגרת והתהליך חוזר על עצמו.

עבור תרמוסים, בדרך כלל מוזרקים לחבית שני רכיבים כימיים שונים. רכיבים אלה מתחילים מייד בתגובות כימיות בלתי הפיכות אשר בסופו של דבר מקשרים בין החומר לרשת מולקולות מחוברת יחידה. כאשר התגובה הכימית מתרחשת, שני מרכיבי הנוזל הופכים לצמיתות למוצק ויסקו-אלסטי. התמצקות בקנה ההזרקה ובבורג עלולה להיות בעייתית ויש לה השלכות כלכליות; לכן, למזער את ריפוי התרמוס בתוך הקנה הוא חיוני. זה בדרך כלל אומר שזמן השהייה והטמפרטורה של המבשרים הכימיים ממוזערים ביחידת ההזרקה. ניתן להפחית את זמן המגורים על ידי מזעור קיבולת הנפח של הקנה ועל ידי מקסימום זמני המחזור. גורמים אלו הובילו לשימוש ביחידת הזרקה מבודדת תרמית וקרה המזריקה את הכימיקלים המגיבים לתבנית חמה מבודדת תרמית, מה שמגדיל את קצב התגובות הכימיות ומביא לזמן קצר יותר הנדרש להשגת רכיב תרמו-פלסטי שהתמצק. לאחר שהתגבש החלק, שסתומים קרובים לבידוד מערכת ההזרקה והקדמים הכימיים, והתבנית נפתחת לפליטת החלקים המעוצבים. לאחר מכן, התבנית נסגרת והתהליך חוזר.

ניתן להכניס רכיבים מעוצבים מראש או למכונה לחלל בזמן שהתבנית פתוחה, מה שמאפשר לחומר המוזרק במחזור הבא להיווצר ולהתמצק סביבם. תהליך זה מכונה הכנס דפוס ומאפשר לחלקים בודדים להכיל חומרים מרובים. תהליך זה משמש לרוב ליצירת חלקים מפלסטיק עם ברגי מתכת בולטות, ומאפשר להדק אותם ולהדק אותם שוב ושוב. ניתן להשתמש בטכניקה זו גם לצורך תיוג בתוך עובש, ועפעפי סרט עשויים להיות מחוברים למכלי פלסטיק יצוקים.

בחלק הסופי נמצאים בדרך כלל קו פרידה, סימני שער, סימני סיכה ומפלט. אף אחת מהתכונות הללו אינה רצויה בדרך כלל, אך היא בלתי נמנעת בשל אופי התהליך. סימני שער מתרחשים בשער המצטרף לערוצי העברת ההיתוך (אשוחית ורץ) לחלק היוצר חלל. סימני סיכה של קו פרידה ומפלט נובעים מכיוונונים זעירים, בלאי, פתחי אוורור גזיים, מרווחים לחלקים סמוכים בתנועה יחסית, ו / או הבדלים ממדיים של משטחי ההזדווגות הפונים לפולימר המוזרק. ניתן לייחס הבדלים ממדיים לעיוות לא אחיד, המושרה בלחץ במהלך ההזרקה, סובלנות עיבוד שבבי והתפשטות התכווצות תרמית לא אחידה של רכיבי עובש, אשר חווים רכיבה מהירה במהלך שלבי ההזרקה, האריזה, הקירור והפליטה . רכיבי עובש מתוכננים לעיתים קרובות עם חומרים בעלי מקדמי התרחבות תרמית שונים. לא ניתן להתחשב בגורמים אלה בו זמנית ללא עליות אסטרונומיות בעלות התכנון, הייצור, העיבוד והניטור האיכותי. העובש המיומן ומעצב החלקים ימקם את הפגמים האסתטיים הללו באזורים נסתרים, אם הדבר אפשרי.

הִיסטוֹרִיָה

הממציא האמריקאי ג'ון ווסלי הייאט ביחד עם אחיו ישעיהו, הייאט רשם פטנט על מכונת ההזרקה הראשונה בשנת 1872. מכונה זו הייתה יחסית פשוטה בהשוואה למכונות שהיו בשימוש כיום: היא עבדה כמו מחט גדולה של היפודרמי, והשתמשה בבוכנה כדי להזריק פלסטיק דרך מחמם מחומם. גליל לתבנית. התעשייה התקדמה לאט לאורך השנים, וייצרה מוצרים כמו תליוני צווארון, כפתורים ומסרקות שיער.

הכימאים הגרמנים ארתור אייצ'נגרון ותאודור בקר המציאו בשנת 1903 את הצורות המסיסות הראשונות של תאית תאית, שהן הרבה פחות דליקות מאשר תאית חנקתי. זה הועמד בסופו של דבר בצורת אבקה שממנה ניתן להזריק אותה בקלות. ארתור אייצ'נגרון פיתח את מכבש הזרקה הראשון בשנת 1919. בשנת 1939, ארתור אייצ'נגרון רשם פטנט על דפוס הזרקה של אצטט מפלסטיק.

התעשייה התרחבה במהירות בשנות הארבעים מכיוון שמלחמת העולם השנייה יצרה ביקוש עצום למוצרים זולים בייצור המוני. בשנת 1946 בנה הממציא האמריקני ג'יימס ווטסון הנדר את מכונת הזרקת הברגים הראשונה, שאפשרה שליטה מדויקת בהרבה על מהירות ההזרקה ואיכות המאמרים המיוצרים. מכונה זו גם אפשרה לערבב חומר לפני ההזרקה, כך שניתן להוסיף פלסטיק צבעוני או ממוחזר לחומר בתולי ולערבב היטב לפני ההזרקה. כיום מכונות הזרקת בורג מהוות את הרוב המכריע של כל מכונות ההזרקה. בשנות השבעים המשיך הנדי לפתח את תהליך הזרקת הגז הראשון בסיוע גז, שאיפשר ייצור של פריטים מורכבים חלולים שהתקררו במהירות. זה שיפר מאוד את גמישות העיצוב כמו גם את חוזק וגימורם של חלקים מיוצרים תוך הפחתת זמן הייצור, העלות, המשקל והפסולת.

תעשיית הזרקת הפלסטיק התפתחה עם השנים מייצור מסרקים וכפתורים לייצור מגוון עצום של מוצרים לתעשיות רבות, כולל רכב, רפואה, חלל, מוצרי צריכה, צעצועים, אינסטלציה, אריזה ובנייה.

דוגמאות לפולימרים המתאימים ביותר לתהליך

ניתן להשתמש ברוב הפולימרים, המכונים לפעמים שרפים, כולל כל התרמופלסטים, חלק מהתרמוסים, וחלקם האלסטומרים. מאז 1995 עלה המספר הכולל של החומרים הזמינים להזרקה בקצב של 750 בשנה; היו כ- 18,000 חומרים זמינים כאשר מגמה זו החלה. חומרים זמינים כוללים סגסוגות או תערובות של חומרים שפותחו בעבר, כך שמעצבי מוצר יכולים לבחור את החומר עם סט התכונות הטוב ביותר מתוך מבחר עצום. קריטריונים עיקריים לבחירת חומר הם החוזק והתפקוד הנדרשים לחלק הסופי, כמו גם העלות, אך גם לכל חומר יש פרמטרים שונים ליציקה שיש לקחת בחשבון. פולימרים נפוצים כמו אפוקסי ופנוליים הם דוגמאות לפלסטיק מחמם ואילו ניילון, פוליאתילן ופוליסטירן הם תרמופלסטיים. עד לאחרונה יחסית, קפיצי פלסטיק לא היו אפשריים, אך ההתקדמות בתכונות הפולימרים הופכות אותם למעשיים למדי. היישומים כוללים אבזמים לעיגון וניתוק חגורות ציוד חיצוני.

ציוד מחנאות

מכונות הזרקה מורכבות ממכסה חומר, איל הזרקה או בוכנה מסוג בורג ויחידת חימום. ידועים גם בשם מכבשים, הם מחזיקים את התבניות בהן מעוצבים הרכיבים. הלחיצות מדורגות לפי טונות, המבטאות את כמות כוח ההידוק שהמכונה יכולה להפעיל. כוח זה שומר על התבנית סגורה במהלך תהליך ההזרקה. המליטה יכולה לנוע בין פחות מ -5 טונות למעל 9,000 טון, כאשר הנתונים הגבוהים יותר משמשים בפעילות ייצור מעטה יחסית. הכוח המהדק הכולל הדרוש נקבע על ידי השטח המוקרן של החלק שעוצב. שטח מוקרן זה מוכפל בכוח מהדק של 1.8 עד 7.2 טון לכל סנטימטר מרובע מהשטחים המוקרנים. ככלל אצבע, 4 או 5 טון / אינץ '² יכול לשמש לרוב המוצרים. אם חומר הפלסטיק נוקשה מאוד, הוא ידרוש לחץ הזרקה רב יותר כדי למלא את התבנית, ובכך יותר טון מהדק כדי להחזיק את התבנית סגורה. הכוח הנדרש יכול להיקבע גם על פי החומר בו נעשה שימוש וגודל החלק; חלקים גדולים יותר דורשים כוח הידוק גבוה יותר.

עובש

עובש or למות הם המונחים השכיחים המשמשים לתיאור הכלי המשמש לייצור חלקי פלסטיק בתבנית.

מכיוון שהתבניות היו יקרות לייצור, הם שימשו בדרך כלל רק בייצור המוני בו יוצרו אלפי חלקים. תבניות אופייניות בנויות מפלדה מוקשה, פלדה מוקשה מראש, אלומיניום ו / או סגסוגת נחושת בריליום. הבחירה בחומר לבנות ממנו תבנית היא בעיקר כלכלית; באופן כללי, תבניות פלדה עולות יותר לבנייה, אך אורך חייהן הארוך יותר יקזז את העלות הראשונית הגבוהה יותר מאשר מספר חלקים גבוה יותר שיוצר לפני שחיקה. תבניות פלדה מוקשות מראש עמידות פחות בפני שחיקה ומשמשות לדרישות נפח נמוכות יותר או לרכיבים גדולים יותר; קשיות הפלדה האופיינית שלהם היא 38–45 בסולם Rockwell-C. תבניות פלדה מוקשות מטופלות בחום לאחר עיבוד שבבי; אלה עדיפים בהרבה מבחינת עמידות בלאי ואורך חיים. קשיות אופיינית נעה בין 50 ל- 60 Rockwell-C (HRC). תבניות אלומיניום יכולות לעלות משמעותית פחות, וכאשר הן מתוכננות ועובדות במכונה עם ציוד ממוחשב מודרני יכולות להיות חסכוניות ליצירת עשרות ואף מאות אלפי חלקים. נחושת בריליום משמשת באזורים של התבנית הדורשים הסרת חום מהירה או באזורים שרואים את החום הגדול ביותר שנוצר. ניתן לייצר את התבניות באמצעות עיבוד CNC או באמצעות תהליכי עיבוד פריקה חשמליים.

עיצוב תבנית

התבנית מורכבת משני מרכיבים עיקריים, עובש ההזרקה (צלחת A) ועובש המפלט (צלחת B). רכיבים אלה מכונים גם לְהִרָקֵב ו יצרן סלעים. שרף פלסטיק נכנס לתבנית דרך א אשוחית or שער בתבנית ההזרקה; תותב הנביט הוא לאטום בחוזקה נגד הזרבובית של חבית ההזרקה של מכונת הדפוס ולאפשר לפלסטיק מותך לזרום מהחבית לתבנית, הידועה גם בשם חלל. תותב האשוחית מכוון את הפלסטיק המותך לתמונות החלל דרך תעלות שעובדות במכונה לפנים של לוחות A ו- B. ערוצים אלה מאפשרים לפלסטיק לרוץ לאורכם, ולכן הם מכוניםרצים. הפלסטיק המותך זורם דרך הרץ ונכנס לשער מתמחה אחד או יותר ולגיאומטריית החלל כדי ליצור את החלק הרצוי.

כמות השרף הנדרשת למילוי אשוחית, רץ וחללים של תבנית כוללת "זריקה". אוויר כלוא בתבנית יכול להימלט דרך פתחי אוורור המוטחנים בקו הפרידה של התבנית, או סביב סיכות מפליטות ומגלשות מעט קטנות יותר מהחורים השומרים עליהם. אם לא מאפשרים לאוויר הכלוא לברוח, הוא נדחס על ידי לחץ החומר הנכנס ונלחץ בפינות החלל, שם הוא מונע מילוי ויכול לגרום גם לפגמים אחרים. האוויר יכול אפילו להיות דחוס כל כך שהוא מצית ושורף את חומר הפלסטיק שמסביב.

כדי לאפשר הוצאת החלק המעוצב מהתבנית, אסור שתכונות העובש יתלכדו זו על זו בכיוון שנפתח התבנית, אלא אם כן חלקי התבנית מתוכננים לנוע בין תלויות כאלה כאשר נפתח התבנית (באמצעות רכיבים הנקראים Lifters ).

הצדדים של החלק המופיעים במקביל לכיוון הגרירה (ציר המיקום של החורץ (החור) או התוספת מקביל לתנועתם כלפי מעלה ומטה של ​​התבנית בזמן שהוא נפתח ונסגר) בדרך כלל זוויתית קלה, נקראת טיוטה, כדי להקל על שחרור החלק מהתבנית. גרירה לא מספקת עלולה לגרום לעיוות או נזק. הטיוטה הנדרשת לשחרור עובש תלויה בעיקר בעומק החלל: ככל שהחלל עמוק יותר, כך דרוש יותר טיוטה. יש לקחת בחשבון גם כיווץ בעת קביעת הטיוטה הנדרשת. אם העור דק מדי, החלק המעוצב נוטה להתכווץ אל הליבות שנוצרות תוך כדי קירור ונצמד לאותן ליבות, או שהחלק עלול להתעקם, להתפתל, לשלפוח או להיסדק כאשר החלל נשלף.

תבנית מתוכננת בדרך כלל כך שהחלק המעוצב יישאר בצורה מהימנה בצד המפלט (B) של התבנית כשהוא נפתח, ומושך את הרץ ואת האשכה מהצד (A) יחד עם החלקים. החלק נופל בחופשיות כאשר הוא נפלט מהצד (B). שערי מנהרה, המכונים גם שערי צוללות או עובש, נמצאים מתחת לקו הפרידה או משטח התבנית. פתח עובש במכונה אל תוך משטח התבנית על קו הפרידה. החלק המעוצב נחתך (על ידי התבנית) ממערכת הרצים בעת פליטתו מהתבנית. פינים מפלים, המכונים גם פינים נוקאאוט, הם פינים עגולים המוצבים במחצית התבנית (בדרך כלל מחצית המפלט), אשר דוחפים את המוצר היצוק המוגמר, או מערכת הרצים מתוך תבנית. פליטת המאמר באמצעות סיכות, שרוולים, חשפניות וכו 'עלולה לגרום להרשמות או עיוותים לא רצויים, לכן יש להקפיד בעת עיצוב התבנית.

שיטת הקירור הסטנדרטית היא העברת נוזל קירור (בדרך כלל מים) דרך סדרת חורים שנקדחו דרך לוחות התבנית ומחוברים באמצעות צינורות ליצירת מסלול רציף. נוזל הקירור סופג חום מהתבנית (שספגה חום מהניילון החם) ושומר על התבנית בטמפרטורה נאותה כדי להתמצק את הפלסטיק בקצב היעיל ביותר.

כדי להקל על התחזוקה והאוורור, חללים וליבות מחולקים לחתיכות, הנקראים מוסיף, וכן מכלולי משנה, נקראים גם מוסיף, אבני, או לרדוף אחרי בלוקים. על ידי החלפת תוספות להחלפה, תבנית אחת עשויה ליצור כמה וריאציות של אותו חלק.

חלקים מורכבים יותר נוצרים בעזרת תבניות מורכבות יותר. אלה עשויים להיות בעלי מקטעים הנקראים שקופיות, הנעות לחלל הניצב לכיוון השרטוט, ליצירת תכונות חלק תלויות. עם פתיחת התבנית נמשכים השקופיות מחלק הפלסטיק באמצעות "סיכות זווית" נייחות על מחצית עובש נייח. סיכות אלו נכנסות לחריץ במגלשות וגורמות לשקופיות לנוע לאחור כאשר המחצית הנעה של התבנית נפתחת. לאחר מכן החלק נפלט והתבנית נסגרת. פעולת הסגירה של התבנית גורמת לשקופיות לנוע קדימה לאורך סיכות הזווית.

חלק מהתבניות מאפשרות להכניס מחדש חלקים יצוקים כדי לאפשר להיווצר שכבת פלסטיק חדשה סביב החלק הראשון. לעיתים קרובות מכונה תופעה זו. מערכת זו יכולה לאפשר ייצור צמיגים וגלגלים מקשה אחת.

תבניות דו-זריקות או רב-זריקות נועדו "להיבתר" בתוך מחזור דפוס יחיד ויש לעבד אותן במכונות הזרקה מיוחדות עם שתי יחידות הזרקה או יותר. תהליך זה הוא למעשה תהליך הזרקת הזרקה המתבצע פעמיים ולכן יש לו מרווח טעות קטן בהרבה. בשלב הראשון, חומר צבע הבסיס מעוצב לצורה בסיסית, המכילה רווחים לזריקה השנייה. ואז החומר השני, בצבע אחר, מוזרק לתוך החללים האלה. לחצני כפתור ומפתחות, למשל, המיוצרים בתהליך זה כוללים סימנים שאינם יכולים להישחק ונשארים קריאים בשימוש כבד.

תבנית יכולה לייצר מספר עותקים של אותם חלקים ב"זריקה "אחת. מספר ה"הופעות "בתבנית של אותו חלק מכונה לעתים קרובות באופן שגוי כקוויטציה. כלי בעל רושם אחד לרוב ייקרא תבנית רושם יחידה (חלל). עובש עם 2 חללים או יותר מאותם חלקים יתייחס ככל הנראה לתבנית רושם מרובה (חלל). כמה תבניות בנפח ייצור גבוה במיוחד (כמו כובעי בקבוקים) יכולות להכיל מעל 128 חללים.

במקרים מסוימים כלי חלל מרובים יעצב סדרה של חלקים שונים באותו כלי. יש יצרני כלים שקוראים לתבניות הללו תבניות משפחתיות שכן כל החלקים קשורים זה לזה. דוגמאות לכך כוללות ערכות מודלים מפלסטיק.

אחסון עובש

היצרנים עושים מאמצים רבים כדי להגן על תבניות בהתאמה אישית בגלל העלויות הממוצעות הגבוהות שלהן. רמת הטמפרטורה והלחות המושלמת נשמרת על מנת להבטיח את תוחלת החיים הארוכה ביותר האפשרית עבור כל עובש בהתאמה אישית. תבניות בהתאמה אישית, כמו אלה המשמשות להזרקת גומי, מאוחסנות בסביבות מבוקרות טמפרטורה ולחות למניעת עיוות.

חומרי כלים

לעתים קרובות משתמשים בפלדת כלים. פלדה קלה, אלומיניום, ניקל או אפוקסי מתאימים רק לאב טיפוס או לריצות ייצור קצרות מאוד. אלומיניום קשיח מודרני (סגסוגות 7075 ו- 2024) עם עיצוב נכון של תבניות, יכול לייצר בקלות תבניות המסוגלות לחיים של 100,000 ויותר עם תחזוקה נכונה של עובש.

עיבוד שבבי

תבניות נבנות בשתי שיטות עיקריות: עיבוד רגיל ו- EDM. עיבוד רגיל, בצורתו המקובלת, היה מבחינה היסטורית השיטה לבניית תבניות הזרקה. עם ההתפתחות הטכנולוגית, עיבוד ה- CNC הפך לאמצעי השולט לייצור תבניות מורכבות יותר עם פרטי עובש מדויקים יותר בפחות זמן מאשר בשיטות מסורתיות.

עיבוד פריקה חשמלית (EDM) או תהליך שחיקת ניצוץ נעשה בשימוש נרחב בייצור עובש. בנוסף לאפשר היווצרות של צורות שקשות לעיבוד, התהליך מאפשר לעצב תבניות מוקשות מראש כך שלא נדרש טיפול בחום. שינויים בתבנית מוקשה על ידי קידוח וטחינה קונבנציונליים מחייבים בדרך כלל חישול כדי לרכך את התבנית, ואחריהם טיפול בחום כדי להתקשות אותה שוב. EDM הוא תהליך פשוט בו אלקטרודה מעוצבת, העשויה בדרך כלל מנחושת או גרפיט, מורידה לאט מאוד על פני עובש (לאורך תקופה של שעות רבות), השוקעת בשמן פרפין (נפט). מתח המופעל בין כלי לתבנית גורם לשחיקת ניצוץ של משטח העובש בצורה ההפוכה של האלקטרודה.

עלות

מספר החללים המשולבים בתבנית יתאם ישירות בעלויות הדפוס. פחות חללים דורשים עבודת כלים הרבה פחות, ולכן הגבלת מספר החללים בתורם תביא לעלויות ייצור ראשוניות נמוכות יותר לבניית עובש הזרקה.

מכיוון שמספר החללים ממלא תפקיד חיוני בעלויות הדפוס, כך גם מורכבות עיצוב החלק. ניתן לשלב מורכבות בגורמים רבים כגון גימור משטח, דרישות סובלנות, חוטים פנימיים או חיצוניים, פירוט עדין או מספר החיתוכים שעשויים להיות משולבים.

פרטים נוספים כמו קיצוצים או כל תכונה הגורמת כלי נוסף יעלו את עלות העובש. גימור פני השטח של ליבת וחלל התבניות ישפיע עוד יותר על העלות.

תהליך הזרקת גומי מייצר תשואה גבוהה של מוצרים עמידים, מה שהופך אותו לשיטת הדפוס היעילה והחסכונית ביותר. תהליכי גיפור עקבים הכוללים בקרת טמפרטורה מדויקת מפחיתים משמעותית את כל חומרי הפסולת.

תהליך הזרקה

בעזרת דפוס הזרקה, פלסטיק גרגירי מוזן על ידי איל מאולץ מחופרת לחבית מחוממת. כאשר הגרגירים מועברים לאט קדימה על ידי בוכנה מסוג בורג, נאלצים הפלסטיק לתא מחומם, שם הוא נמס. עם התקדמות הבוכנה, נאלץ הפלסטיק המומס דרך זרבובית שנמצאת על גבי התבנית, ומאפשרת לו להיכנס לחלל התבנית דרך מערכת שער ומערכות. התבנית נותרה קרה כך שהפלסטיק מתמצק כמעט ברגע שממלאים את התבנית.

מחזור הזרקה

רצף האירועים במהלך עובש ההזרקה של חלק פלסטי נקרא מחזור ההזרקה. המחזור מתחיל כאשר העובש נסגר, ואחריו הזרקת הפולימר לחלל העובש. לאחר מילוי החלל נשמר לחץ אחיזה כדי לפצות על הצטמקות החומר. בשלב הבא, הבורג מסתובב, מזין את הכלי הבא לבורג הקדמי. זה גורם לבורג לחזור בו עם הכנת הצילום הבא. ברגע שהחלק קריר מספיק, התבנית נפתחת והחלק נפלט.

דפוס מדעי לעומת מסורתית

באופן מסורתי, חלק ההזרקה של תהליך הדפוס נעשה בלחץ קבוע אחד למילוי ואריזת החלל. אולם שיטה זו אפשרה שונות גדולה במימדים ממחזור למחזור. נפוץ יותר כיום הוא יציקה מדעית או צמודת צמדים, שיטה שהחלוצה על ידי RJG Inc. הזרקת הפלסטיק "מפוזרת" לשלבים כדי לאפשר שליטה טובה יותר בממדי החלק ויותר מחזור למחזור (המכונה בדרך כלל זריקת אל -ירייה בתעשייה) עקביות. ראשית החלל מתמלא לכדי 98% מלא באמצעות בקרת מהירות (מהירות). למרות שהלחץ צריך להיות מספיק בכדי לאפשר את המהירות הרצויה, מגבלות הלחץ בשלב זה אינן רצויות. ברגע שהחלל מלא ב 98%, המכונה עוברת מבקרת מהירות לבקרת לחץ, שם החלל "נארז" בלחץ קבוע, שם נדרשת מהירות מספקת כדי להגיע ללחצים הרצויים. זה מאפשר לשלוט בממדי החלק עד לאלפיות אינץ 'ומעלה.

תהליכי הזרקה מסוגים שונים

אף על פי שרוב תהליכי ההזרקה מכוסים בתיאור התהליכים המקובל לעיל, ישנם כמה וריאציות חשובות לעיצוב כולל, אך לא רק:

• למות ליהוק
• דפוס הזרקת מתכת
• דפוס הזרקה דק
• דפוס הזרקה של גומי סיליקון נוזלי

כאן תוכל למצוא רשימה מקיפה יותר של תהליכי הזרקה:

פתרון בעיות בתהליך

כמו כל התהליכים התעשייתיים, דפוס הזרקה יכול לייצר חלקים פגומים. בתחום דפוס הזרקה, לרוב פתרון בעיות מתבצע על ידי בחינת חלקים פגומים אחר פגמים ספציפיים והתייחסות לליקויים אלה בעזרת תכנון התבנית או מאפייני התהליך עצמו. ניסויים מבוצעים לרוב לפני ייצור מלא מלא במאמץ לחזות פגמים ולקבוע את המפרט המתאים לשימוש בתהליך ההזרקה.

בעת מילוי תבנית חדשה או לא מוכרת לראשונה, כאשר גודל הזריקה לאותה תבנית אינו ידוע, טכנאי / מכשיר כלים עשוי לבצע בדיקת ניסיון לפני ריצת ייצור מלאה. הוא מתחיל עם משקל זריקה קטן ומתמלא בהדרגה עד שהתבנית מלאה ב 95 עד 99%. לאחר שהושגה זו, יופעל כמות קטנה של לחץ אחיזה וזמן ההחזקה יגדל עד שהקפאת השער (זמן התמצקות) התרחש. ניתן לקבוע את זמן הקפאת השער על ידי הגדלת זמן ההחזקה, ואז שקילת החלק. כאשר משקל החלק אינו משתנה, ידוע אז כי השער קפא ולא מוזרק חומר נוסף לחלק. זמן התמצקות השער חשוב, מכיוון שהוא קובע את זמן המחזור ואת האיכות והעקביות של המוצר, שהוא כשלעצמו נושא חשוב בכלכלה של תהליך הייצור. לחץ האחיזה מוגבר עד שהחלקים נקיים מכיורים ומשקל חלק הושג.

ליקויי יציקה

דפוס הזרקה הוא טכנולוגיה מורכבת עם בעיות ייצור אפשריות. הם יכולים להיגרם כתוצאה מפגמים בתבניות, או לעתים קרובות יותר מתהליך הדפוס עצמו.

שיטות כמו סריקת CT תעשייתית יכולות לעזור במציאת ליקויים אלה גם חיצונית וגם פנימית.

סובלנות

סובלנות ליציקה היא קצבה מוגדרת לסטייה בפרמטרים כמו מידות, משקולות, צורות, או זוויות וכו '. כדי למקסם את השליטה בהגדרת הסבולות יש בדרך כלל מגבלה מינימלית ומקסימאלית לעובי, על בסיס התהליך בו נעשה שימוש. הזרקה בדרך כלל מסוגלת לסובלנות המקבילות לדרגת IT של כ-9-14. הסובלנות האפשרית של תרמופלסט או תרמוסט הוא ± 0.200 עד ± 0.500 מילימטרים. ביישומים ייעודיים מושגים ייצור המוני בסביבות נמוכות כמו ± 5 מיקרומטר הן בקוטר והן בתכונות ליניאריות. ניתן להשיג גימורי שטח של 0.0500 עד 0.1000 מיקרומטר ומעלה. אפשר גם משטחים מחוספסים או חלוקים.

דרישות מתח

הכוח הנדרש לתהליך זה של דפוס הזרקה תלוי בדברים רבים ומשתנה בין חומרים המשמשים. מדריך עזר לתהליכי ייצור קובע כי דרישות ההספק תלויות "בכוח המשיכה הספציפי של החומר, בנקודת ההיתוך, במוליכות החום, בגודל החלק ובקצב העיצוב". להלן טבלה מעמוד 243 של אותה התייחסות כאמור לעיל, הממחישה בצורה הטובה ביותר את המאפיינים הרלוונטיים לחשמל הנדרש לחומרים הנפוצים ביותר.

דפוס רובוטי

אוטומציה פירושה שהגודל הקטן יותר של החלקים מאפשר למערכת בדיקה ניידת לבחון חלקים מרובים במהירות רבה יותר. בנוסף להתקנת מערכות פיקוח במכשירים אוטומטיים, רובוטים בעלי צירים מרובים יכולים להסיר חלקים מהתבנית ולמקם אותם לתהליכים נוספים.

מקרים ספציפיים כוללים הוצאת חלקים מהתבנית מיד לאחר יצירת החלקים וכן יישום מערכות ראיית מכונות. רובוט אוחז בחלקו לאחר שהורכו סיכות המפלט כדי לשחרר את החלק מהתבנית. לאחר מכן הוא מעביר אותם למיקום אחיזה או ישירות למערכת בדיקה. הבחירה תלויה בסוג המוצר, כמו גם במתווה הכללי של ציוד הייצור. מערכות ראייה המותקנות על רובוטים שיפרו מאוד את בקרת האיכות עבור חלקים מעוצבים. רובוט נייד יכול לקבוע באופן מדויק יותר את דיוק המיקום של רכיב המתכת, ולבדוק מהר יותר מאשר יכול אדם.

גלריה