Skladané vstrekovacie formy sú novým typom vstrekovacích foriem, ktoré sú vysoko účinné, rýchle a energeticky-úsporné a v mojej krajine sa postupne presadzujú a používajú. Na rozdiel od konvenčných foriem sú dutiny stohovaných vstrekovacích foriem rozmiestnené na dvoch alebo viacerých vrstvách, usporiadaných prekrývajúcim sa spôsobom, pričom v podstate kombinujú viacero súprav foriem.
Typicky, keď sa vstrekovacie stroje používajú s konvenčnými formami, ich vstrekovací objem a otvárací zdvih formy sa používajú iba na 20 % - 40 % ich menovitej kapacity, čím sa plne nevyužíva výkon stroja. V porovnaní s konvenčnými formami, stohované vstrekovacie formy zvyšujú upínaciu silu iba o 5% - 10%, ale môžu zvýšiť výkon o 90% - 95%, čo výrazne zlepšuje využitie zariadenia a produktivitu pri súčasnom znížení nákladov.
Skladané vstrekovacie formy sú najvhodnejšie na lisovanie veľkých plochých dielov, plytkých -dutinových dielov, malých, viacdutinových tenkostenných dielov-a dielov vyžadujúcich hromadnú výrobu.
I. Konštrukčné úvahy pre naskladané vstrekovacie formy
Skladané vstrekovacie formy ako nový typ technológie foriem prešli neustálym vývojom, najmä vďaka integrácii technológie horúcich vtokov, čo z nich robí dnes špičkovú-technológiu vo vývoji plastových foriem. Tradičné teórie dizajnu foriem už nie sú použiteľné pre skladaný dizajn vstrekovacích foriem. Preto existuje naliehavá potreba vyvinúť úplne novú teóriu dizajnu foriem, ktorá by usmernila dizajn stohovaných vstrekovacích foriem. Nasleduje vysvetlenie kľúčových konštrukčných bodov stohovaných vstrekovacích foriem.
1. Maximálny objem vstrekovania vstrekovacieho stroja
Naskladané vstrekovacie formy môžu používať buď studené vtoky, alebo horúce vtoky. Pri použití studeného vtoku je potrebné zvážiť množstvo plastu použitého na tuhnutie v vtokovom systéme. Pri použití horúceho vtoku, ktorý dosahuje produkciu nevratného tuhnutia, materiál v doske horúceho vtokového kanála a centrálnej hlavnej tryske neovplyvňuje požadovaný vstrekovaný objem formy a možno ho ignorovať. Maximálny vstrekovací objem vstrekovacieho stroja by sa preto mal určovať od prípadu-k-prípadu.
2. Vstrekovací tlak vstrekovacieho lisu
Overenie vstrekovacieho tlaku hlavne kontroluje, či vstrekovací tlak môže spĺňať požiadavky na lisovanie. Pre stohované vstrekovacie formy, ktoré väčšinou formujú tenkostenné plastové diely-s veľkými vyčnievajúcimi plochami a dlhými dráhami toku, je počas procesu plnenia potrebný vyšší vstrekovací tlak a rýchlosť vstrekovania. Formy s horúcimi vtokmi môžu vďaka svojej technológii horúcich vtokov lepšie prenášať vstrekovací tlak v porovnaní s formami so studenými vtokmi, čo si vyžaduje nižší vstrekovací tlak. Vzhľadom na zväčšenú dráhu toku a projektovanú plochu však vyžadujú vyšší vstrekovací tlak ako jednovrstvové formy so studeným vtokom. Pri overovaní vstrekovacieho tlaku by sa mal vstrekovací tlak plastovej časti určiť na základe procesu vstrekovania rôznych plastov a počítačovej simulačnej analýzy prietoku a potom by sa mal porovnať s menovitým vstrekovacím tlakom vstrekovacieho stroja.
3. Maximálna upínacia sila vstrekovacieho stroja
Dutiny naskladanej vstrekovacej formy sú usporiadané „chrbtom-do{1}}zozadu, čo teoreticky umožňuje dosiahnuť ľubovoľný počet stohov na tom istom vstrekovacom stroji bez zvýšenia zvieracej sily. Avšak, pretože centrálna hlavná dýza a rozdeľovacie potrubie naskladanej vstrekovacej formy zväčšujú prietokový kanál, premietaná plocha plastovej časti plus vtokový systém na deliacej ploche je väčšia. Navyše, predĺžený žľab v dôsledku stohovania má za následok väčšiu tlakovú stratu ako bežná jednovrstvová forma, čo vedie k zodpovedajúcemu zvýšeniu vstrekovacieho tlaku a tlaku v dutine. Preto sa upínacia sila zvyšuje. Pri overovaní upínacej sily je jej zvýšenie o 10 %-15 % v porovnaní s rovnakou jednovrstvovou formou relatívne bezpečné.
4. Zdvih otvorenia vstrekovacieho lisu
Naskladané vstrekovacie formy diel a vysunutie plastového dielu v dvoch úrovniach. Pri overovaní otváracieho zdvihu v prípade vstrekovacích lisov s hydraulickým-mechanickým upínacím mechanizmom nie je potrebné brať do úvahy hrúbku formy. Ak má však naskladaná vstrekovacia forma mechanizmus na ťahanie bočného-udeľovacieho jadra-, treba zvážiť vplyv-ťahovej vzdialenosti jadra.
Ak sa použije synchrónny mechanizmus otvárania formy, ako je napríklad ozubené koleso a ozubená tyč alebo kľukové{0}}zariadenie na otváranie formy ojnice s rovnakým prevodovým pomerom, zdvih každej vrstvy v naskladanej vstrekovacej forme nie je obmedzený výškou produktu. Jeho otvárací zdvih formy je N-násobok maximálneho otváracieho zdvihu vrstvy vo viac-vrstvovej forme (N je počet vrstiev v naskladanej vstrekovacej forme).
5. Dĺžka hlavnej dýzy
Stredová hlavná tryska by nemala byť príliš dlhá ani príliš krátka. To zaisťuje, že keď sa forma zatvorí, stredová hlavná tryska neprekročí maximálnu vzdialenosť, ktorú môže tryska vstrekovacieho stroja zasunúť alebo posunúť na základňu stroja. Pretože sa centrálna hlavná dýza počas upichovania pohybuje spolu so strednou časťou formy, malo by sa zabezpečiť, aby stredová hlavná dýza po otvorení formy zostala v pevnej časti formy, aby sa zabránilo kvapkaniu pretečenia z hlavy strednej hlavnej dýzy na stenu pevnej dutiny formy.
6. Systém hradlovania
Naskladané vstrekovacie formy môžu používať buď konvenčný vtokový systém vtokového kanála (tj studený vtokový vtokový systém) alebo horúci vtokový vtokový systém. Vtokové systémy s horúcimi vtokmi dokážu efektívne prenášať vstrekovací tlak, čím zlepšujú kvalitu lisovania plastových dielov a uľahčujú automatizovanú výrobu. Majú však určité požiadavky týkajúce sa typu použitého plastu a systémy horúcich vtokov sú drahé. Pri použití systémov studených vtokov je kvalita lisovania plastových dielov o niečo nižšia, ale spracovanie foriem je jednoduchšie, čo vedie k nižším nákladom. Preto výber vtokového systému závisí od konkrétnych okolností.
7. Systém kontroly teploty formy
Teplota formy je jedným z dôležitých faktorov ovplyvňujúcich kvalitu lisovania plastových dielov. Pri konštrukcii stohovaných vstrekovacích foriem je nevyhnutné zabezpečiť konzistentnú reguláciu teploty v každej dutine. V prípade stohovaných vstrekovacích foriem s horúcim vtokom by sa na zníženie tepelných strát v dôsledku vedenia tepla mala kontaktná plocha medzi formou a doskou horúceho vtoku minimalizovať a mali by sa nainštalovať vhodné tepelne izolačné podložky.
8. Mechanizmus otvárania formy
Aby sa zabezpečilo rovnomerné zmrštenie plastových dielov, mala by byť doba zotrvania (doba chladenia) plastových dielov v každej dutine rovnaká. Naskladané vstrekovacie formy preto musia zabezpečiť, aby sa deliace plochy každej dutiny otvorili súčasne. Ozubené a ozubené prevodové mechanizmy a mechanické spojovacie mechanizmy sa bežne používajú ako otváracie mechanizmy v naskladaných vstrekovacích formách. Prvý ponúka lepší technický výkon a je ekonomickejší, ale druhý poskytuje väčšiu flexibilitu. Hydraulické-asistované otváranie formy uľahčuje kontrolu času otvárania, no štruktúra je väčšia.
9. Deformačný mechanizmus
Na základe požiadavky rovnakého času chladenia by naskladané vstrekovacie formy mali vysunúť plastové diely v každej dutine súčasne. Dosiahnuť to môžu pružinové alebo vysokotlakové{1}}vzduchové odformovacie mechanizmy.
II. Vývoj a aplikácia skladaných vstrekovacích foriem doma aj v zahraničí
Už v decembri 1940 získal KNOWLESER patent na skladané formy. Dnešné skladané vstrekovacie formy sú nielen lacnejšie ako tradičné jednovrstvové{2}}formy, ale tiež zvyšujú flexibilitu ich aplikácie. Po desaťročiach výskumu a vývoja sa vrstvené vstrekovacie formy vyvinuli štrukturálnymi zmenami, medzi ktoré patria dvojvrstvové vstrekovacie formy so studenými vtokmi, dvojvrstvové vstrekovacie formy s horúcim vtokom-, 3-vrstvové alebo 4-vrstvové stohované vstrekovacie formy, stohované vstrekovacie formy s pravouhlým vtokom a rotačné stohované vstrekovacie formy.
1. Vývojové trendy skladaných vstrekovacích foriem v zahraničí
Technológia skladaných vstrekovacích foriem začala skôr a v zahraničí je pomerne vyspelá. Medzi známe-spoločnosti na vstrekovacie formy patria Tradesco, Ferromatik Milacron, Foboha a Engel. Vďaka rýchlemu vývoju technológie horúcich vtokov v zahraničí je technológia vstrekovacích foriem s horúcimi vtokmi široko používaná v zámorí. Okrem toho sú rozvinuté krajiny v popredí nových technológií stohovaných vstrekovacích foriem a nedávno vyvinutá technológia rotačných stohovaných vstrekovacích foriem rozšírila aplikačné možnosti stohovaných vstrekovacích foriem.
V 60-tych a 70-tych rokoch začali niektoré zahraničné spoločnosti vyvíjať stohované vstrekovacie formy. Švajčiarska spoločnosť Schottli ako prvá vyvinula stohované vstrekovacie formy pre priemyselné aplikácie.
V roku 1980 navrhol Johnson T. z Nemecka dvojvrstvovú vstrekovaciu formu so studeným kanálom-. Táto forma pozostávala z pohyblivej časti formy, pevnej časti formy a strednej časti. Stredná časť bola v podstate pokračovaním hlavného žľabu s odbočnými žľabmi a dvoma samostatnými dutinovými doskami. Vyhadzovacie mechanizmy boli inštalované v pohyblivých aj pevných sekciách formy, pričom na vysunutie plastového dielu sa použili mechanické, hydraulické alebo pneumatické metódy.
V roku 1989 D. Gener a Wiesbaden-Delkheim navrhli dvojvrstvovú vstrekovaciu formu s horúcim vtokom-. Pozostávala tiež z pohyblivej časti formy, pevnej časti formy a strednej časti. Stredná časť obsahovala horúci kanál, horúce dýzy na privádzanie materiálu do dutín a dve dosky dutín pre hotový výrobok.
V roku 1991 Rozema H. z Tradesco Die & Mold navrhla štvor{2}}vrstvovú naskladanú vstrekovaciu formu. Táto forma založená na dvojvrstvovej vstrekovacej forme s horúcimi vtokmi{4}} rozšírila horúci vtok a pridala medzisekciu, čím sa počet formovacích vrstiev rozšíril na štyri, čím sa zvýšila produktivita štvornásobne.
V roku 1992 Hiroo Kasui a Motoo Yamamoto z Japonska vynašli vstrekovaciu formu s horúcim kanálom s asymetricky rozmiestnenými horúcimi dýzami. Rozumná konštrukcia žľabu však môže riadiť tok taveniny v dutine formy, aby sa dosiahla rovnováha.
2. Dynamika vývoja zásobníkových vstrekovacích foriem v Číne
Technológia zásobníkových vstrekovacích foriem bola do odvetvia výroby foriem v mojej krajine zavedená len postupne koncom 80. rokov 20. storočia. Preto sa technológia vstrekovacích foriem v mojej krajine začala pomerne neskoro a podiel vstrekovacích foriem s horúcimi vtokmi používaných vo výrobe je malý. Existuje určitá medzera v dizajne a aplikácii v porovnaní s pokročilou zahraničnou technológiou stohovacích foriem a v niektorých technických oblastiach (ako sú rotačné stohovacie vstrekovacie formy) je Čína stále nepokrytou bridlicou. Preto moja krajina, ktorá čelí tvrdej konkurencii na trhu, musí rýchlo zlepšiť svoju technológiu vstrekovacích foriem, aby získala iniciatívu na medzinárodnom trhu a zabezpečila prežitie svojich podnikov.
V roku 1990 Li Shuzan z Beijing No. 13 Plastics Factory navrhol konštrukčný návrh pre dvojitú-dutinovú vstrekovaciu formu využívajúcu bočné-podávanie. Táto forma znižuje počet deliacich plôch formy v porovnaní s podávaním bodovej{5}}brány, čím uľahčuje postupné otváranie formy. Je však nespoľahlivý pri formovaní hlbokých dutín alebo častí vyžadujúcich značnú silu na demontáž.
V roku 1992 predstavil Bu Jianxin zo školy ľahkého priemyslu v Changzhou dvojdutinovú vstrekovaciu formu, ktorá využíva obe bočné-brány a bodové-brány. Horná dutina využíva kŕmenie bočnou-bránou a spodná dutina využíva kŕmenie bodovou-bránou. Sekvenčné delenie sa dosahuje pomocou obmedzovacích hákov a obmedzovacích dosiek, čo umožňuje lisovanie rôznych typov plastových dielov.
V roku 1995 Yi Qing navrhol špeciálnu dvojitú-dutinovú vstrekovaciu formu s dvojstupňovým{2}}systémom hlavného kanála. Hlavný bežec prvého{4}stupňa má v hornej časti zapustenú drážku. Pohyblivá doska formy poháňa vyhadzovaciu dosku pevnej formy na vysunutie plastového dielu cez reťazový pohon. Medzi jeho nevýhody patrí potreba predĺženia trysky vstrekovacieho stroja k pevnej forme na vstrekovanie puzdra hlavného bežca a objemný vtokový systém.
V roku 1997 Li Shu a Chuan Chengzhi navrhli dvoj-vrstvovú vstrekovaciu formu s horúcim vtokom na výrobu tesniacich pásov automobilových dverí a okien. Táto forma obišla stred a preniesla roztavený plast z okraja formy na vodiacu dosku. Forma mohla formovať dve sady plastových dielov v jednom vstrekovacom cykle, pričom každá sada obsahuje štyri tesniace pásy (predný, zadný, ľavý a pravý). Osem tesniacich pásov použitých na dvoch autách bolo možné vylisovať v jednej operácii.
V roku 1999 Wang Yuexing zo skupiny Zhejiang Weixing Group navrhol vysokoúčinnú-polovičnú{2}}dvojitú-vrstvovú vstrekovaciu formu. Zdieľal pár polovičných{5}}posuvných blokov, čo viedlo k jednoduchej štruktúre formy, nižším výrobným nákladom, dvojnásobnému počtu dutín, kratším cyklom vstrekovania a vyššej efektívnosti výroby.
V roku 2000 Feng Xiaozhong a spol. predstavila dvojvrstvovú vstrekovaciu formu s ponorným uzáverom-pre uzávery likérov. Táto forma umožňuje-oddeľovanie každej vrstvy plastových častí od materiálu stuhnutého bežcom a deliace plochy každej vrstvy možno súčasne vysunúť. To zjednodušuje štruktúru formy, znižuje požiadavky na deliacu vzdialenosť a uľahčuje automatizovanú výrobu. Vyžaduje si to však vysokú spoľahlivosť plastových častí zostávajúcich vo forme a hlboko zapustené puzdro hlavného bežca. V roku 2003 navrhli Yan Yalin a Huang Xiaoyan vstrekovaciu formu s pravouhlým-vtokom. Táto forma zmenila polohu brány a umiestnila ju do stredu v pravom uhle k smeru otvárania formy. Hoci si vyžadoval pravouhlý{12}}vstrekovací stroj, eliminoval potrebu rozšírenia horúceho kanála, čím sa zmenšila vzdialenosť, ktorú roztavený plast prechádza od vstrekovacej dýzy k rozdeľovaču, a zjednodušil sa konštrukčný návrh.
V roku 2004 Chen Jianling, Liu Tinghua a iní navrhli horúcu vtokovú formu na balenie škatúľ CD. Pomocou spojovacích tyčí- s pevnou vzdialenosťou na sekvenčné otváranie formy sa vyznačuje kompaktnou štruktúrou, vynikajúcou hospodárnosťou, zníženou pracovnou silou, výrazne zvýšenou účinnosťou a zaručenou kvalitou produktu.
V roku 2007 Shen Honglei a ďalší navrhli horúcu vtokovú formu pre držiaky CD. Táto forma využíva dvoj-vrstvovú štruktúru horúceho kanála, ktorá využíva ozubené kolesá, regály a hydraulické valce na dosiahnutie postupného otvárania formy a vysúvania dielov. Vyrábané diely spĺňajú požiadavky na rozmer a vzhľad, čím sa výrazne zlepšuje efektívnosť výroby a výrazne sa znižujú výrobné náklady a miera zmetkovitosti.
V roku 2008 Wang Zhenbao a spol. aplikoval technológiu CAE na dizajn stohovaných vstrekovacích foriem. Pomocou softvéru na analýzu Moldflow dynamicky simulovali proces formovania formy naskladanej na panel klimatizácie analýzou plastovej výplne, udržiavacieho tlaku a chladiacich procesov. Analyzovali hlavné faktory ovplyvňujúce proces formovania a optimalizovali parametre procesu.
III. Záver
Použitie naskladaných vstrekovacích foriem, najmä vstrekovacích foriem s horúcimi vtokmi, môže plne využiť možnosti vstrekovacích lisov, ušetriť pracovné sily a zdroje zariadení a výrazne zlepšiť efektivitu výroby. Hoci stohované vstrekovacie formy majú vyššie konštrukčné a výrobné náklady, vylepšenia v nasledujúcich oblastiach môžu výrazne znížiť náklady na formy a rozšíriť rozsah ich použitia:
1. Zlepšiť teóriu dizajnu naskladaných vstrekovacích foriem a skrátiť cyklus výskumu a vývoja;
2. Predĺžte životnosť základných komponentov (ako sú vykurovacie prvky a prvky regulácie teploty);
3. Urobte naskladané vstrekovacie formy kompatibilné s bežným vstrekovacím zariadením;
4. Využite technológiu CAD/CAE/CAM na návrh, analýzu a výrobu na optimalizáciu štruktúry formy;
5. Štandardizovať a komercializovať bežné diely pre stohované vstrekovacie formy;
6. Zlepšiť možnosti prenosu tlaku, aby boli vhodné na výrobu hrubostenných plastových dielov;
7. Optimalizujte parametre procesu vrstveného vstrekovania;
8. Dosiahnite plnú automatizáciu stohovaného vstrekovania.
