Injecció

Modelat per injecció (modelat per injecció als EUA) és un procés de fabricació per produir peces injectant material en un motlle. El modelat per injecció es pot realitzar amb una gran quantitat de materials, inclosos metalls, (per als quals el procés s’anomena diecasting), gots, elastòmers, confeccions i, més sovint, polímers termoplàstics i termoestables. El material per a la peça s'introdueix en un barril escalfat, barrejat i forçat a una cavitat del motlle, on es refreda i s'endureix fins a la configuració de la cavitat. Després de dissenyar un producte, generalment un dissenyador industrial o un dissenyador industrial enginyerEls motlles són fabricats per un fabricant de motlles (o fabricant d’eines) a partir de metall, normalment d’acer o alumini, i mecanitzats amb precisió per formar les característiques de la peça desitjada. L’emmotllament per injecció s’utilitza àmpliament per fabricar diverses peces, des dels components més petits fins a panells de carrosseria sencers de vehicles. Els avenços en tecnologia d’impressió 3D, mitjançant fotopolímers que no es fonen durant l’emmotllament per injecció d’alguns termoplàstics a baixa temperatura, es poden utilitzar per a alguns motlles d’injecció simples.

Les peces que s’han d’emmotllar per injecció han d’estar dissenyades amb molta cura per facilitar el procés d’emmotllament; Cal tenir en compte el material utilitzat per a la peça, la forma i les característiques desitjades de la peça, el material del motlle i les propietats de la màquina de modelar. Aquesta versatilitat de modelat per injecció és facilitada per aquesta àmplia consideració de disseny i possibilitats.

Aplicacions

El modelat per injecció s’utilitza per crear moltes coses, com ara bobines de filferro, embalatge, taps d’ampolla, peces i components d’automòbils, Gameboys, pintes de butxaca, alguns instruments musicals (i parts d’elles), cadires i taules petites, contenidors d’emmagatzematge, peces mecàniques (inclosos engranatges) i la majoria d’altres productes de plàstic disponibles avui dia. El modelat per injecció és el mètode modern més comú de fabricació de peces de plàstic; és ideal per produir grans volums d’un mateix objecte.

Característiques del procés

El modelat per injecció utilitza un pistó o cargol de tipus cargol per forçar la fusió de plàstic material en una cavitat de motlle; això es solidifica en una forma que s'ha ajustat al contorn del motlle. S’utilitza més habitualment per processar polímers tant termoplàstics com termoestables, sent el volum utilitzat dels primers considerablement més alt. Els termoplàstics són freqüents a causa de les característiques que els fan molt adequats per al modelat per injecció, com la facilitat amb què es poden reciclar, la seva versatilitat que els permet utilitzar-los en una gran varietat d’aplicacions, i la seva capacitat de suavitzar-se i fluir en escalfar-se. Els termoplàstics també tenen un element de seguretat sobre els termoestables; si no s’expulsa un polímer termoestable del barril d’injecció de manera puntual, es pot produir una reticulació química que provoca l’aprofitament del cargol i les vàlvules de retenció i pot danyar la màquina d’emmotllament per injecció.

L’emmotllament per injecció consisteix en la injecció a alta pressió de la matèria primera en un motlle que dóna forma al polímer de la forma desitjada. Els motlles poden ser d’una sola cavitat o de múltiples cavitats. En motlles de cavitats múltiples, cada cavitat pot ser idèntica i formar les mateixes parts o pot ser única i formar múltiples geometries diferents durant un sol cicle. Els motlles es fabriquen generalment amb acers d’eines, però els acers inoxidables i els motlles d’alumini són adequats per a determinades aplicacions. Els motlles d’alumini normalment no són adequats per a la producció d’alts volums o per a peces amb toleràncies dimensionals estretes, ja que tenen propietats mecàniques inferiors i són més propenses al desgast, al dany i a la deformació durant els cicles d’injecció i subjecció; no obstant això, els motlles d'alumini són rendibles en aplicacions de baix volum, ja que els costos i el temps de fabricació de motlles es redueixen considerablement. Molts motlles d'acer estan dissenyats per processar més d'un milió de peces durant la seva vida útil i poden costar fabricar centenars de milers de dòlars.

Quan termoplàstics s’emmotllen, la matèria primera típicament granulada s’alimenta a través d’una tremuja en un barril escalfat amb un cargol alternatiu. A l'entrada del barril, la temperatura augmenta i les forces de Van der Waals que resisteixen el flux relatiu de cadenes individuals es debiliten com a resultat de l'augment de l'espai entre les molècules en estats d'energia tèrmica més elevats. Aquest procés redueix la seva viscositat, cosa que permet que el polímer flueixi amb la força motriu de la unitat d'injecció. El cargol transmet la matèria primera cap endavant, barreja i homogeneïtza la distribució tèrmica i viscosa del polímer i redueix el temps d’escalfament requerit tallant mecànicament el material i afegint una quantitat significativa d’escalfament per fricció al polímer. El material s’alimenta cap endavant a través d’una vàlvula de retenció i es recull a la part frontal del cargol fins a obtenir un volum conegut com a tir. Un tret és el volum de material que s’utilitza per omplir la cavitat del motlle, compensar la contracció i proporcionar un coixí (aproximadament el 10% del volum total del tret, que roman al barril i impedeix que el cargol baixi cap a baix) per transferir la pressió del cargol a la cavitat del motlle. Quan s'ha reunit prou material, el material és forçat a una pressió i velocitat elevades a la cavitat que forma la peça. Per evitar pics de pressió, el procés normalment utilitza una posició de transferència corresponent a una cavitat plena del 95-98% on el cargol passa d'una velocitat constant a un control de pressió constant. Sovint els temps d’injecció són molt inferiors a 1 segon. Un cop el cargol arriba a la posició de transferència, s’aplica la pressió d’embalatge, que completa l’ompliment del motlle i compensa la contracció tèrmica, que és força elevada per als termoplàstics en comparació amb molts altres materials. La pressió d’embalatge s’aplica fins que la porta (entrada de la cavitat) es solidifica. A causa de la seva petita mida, la porta és normalment el primer lloc que es solidifica a través de tot el seu gruix. Un cop la porta es solidifica, ja no pot entrar més material a la cavitat; en conseqüència, el cargol correspon i adquireix material per al següent cicle mentre el material del motlle es refreda perquè pugui ser expulsat i sigui dimensionalment estable. Aquesta durada de refredament es redueix dràsticament mitjançant l'ús de línies de refrigeració que circulen aigua o oli des d'un controlador de temperatura extern. Un cop aconseguida la temperatura requerida, s'obre el motlle i es condueix cap endavant una sèrie de passadors, mànigues, separadors, etc. per desemmotllar l'article. Després, el motlle es tanca i es repeteix el procés.

Per als termosistents, normalment s'injecten dos components químics diferents al barril. Aquests components comencen immediatament reaccions químiques irreversibles que acaben entrellaçant el material en una sola xarxa de molècules connectada. A mesura que es produeix la reacció química, els dos components fluids es transformen definitivament en un sòlid viscoelàstic. La solidificació al barril i al cargol d’injecció pot ser problemàtica i tenir repercussions financeres; per tant, és vital minimitzar el curat termoestable dins del barril. Això normalment significa que el temps de residència i la temperatura dels precursors químics es minimitzen a la unitat d'injecció. El temps de residència es pot reduir minimitzant la capacitat de volum del barril i maximitzant els temps de cicle. Aquests factors han conduït a l’ús d’una unitat d’injecció freda aïllada tèrmicament que injecta els productes químics que reaccionen en un motlle calent aïllat tèrmicament, cosa que augmenta la velocitat de les reaccions químiques i resulta en un temps més breu necessari per aconseguir un component termoestable solidificat. Després que la peça s'hagi solidificat, les vàlvules es tanquen per aïllar el sistema d'injecció i els precursors químics i el motlle s'obre per expulsar les peces modelades. Després, el motlle es tanca i el procés es repeteix.

Es poden inserir components pre-modelats o mecanitzats a la cavitat mentre el motlle està obert, permetent que el material injectat al cicle següent es formi i es solidifiqui al seu voltant. Aquest procés es coneix com a Motlle d'inserció i permet que les parts soles continguin diversos materials. Aquest procés s’utilitza sovint per crear peces de plàstic amb cargols metàl·lics que sobresurten, permetent-los subjectar i desactivar repetidament. Aquesta tècnica també es pot utilitzar per a l'etiquetatge en motlle i també es poden enganxar tapes de film a contenidors de plàstic modelats.

Normalment, a la part final hi ha una línia de separació, canal de sortida, marques de porta i marques de passador expulsor. Cap d'aquestes funcions no es solen desitjar, però són inevitables a causa de la naturalesa del procés. Les marques de la porta es produeixen a la porta que uneix els canals de distribució de fosa (canaló i canaló) a la cavitat que forma la peça. Les línies de separació i les marques del pin expulsor resulten de desalineacions minúscules, desgast, ventilacions gasoses, jocs per a les parts adjacents en moviment relatiu i / o diferències dimensionals de les superfícies d'acoblament en contacte amb el polímer injectat. Les diferències dimensionals es poden atribuir a la deformació induïda per la pressió no uniforme durant la injecció, les toleràncies de mecanitzat i l'expansió tèrmica i la contracció no uniformes dels components del motlle, que experimenten un cicle ràpid durant les fases d'injecció, embalatge, refrigeració i expulsió del procés. . Els components del motlle sovint es dissenyen amb materials de diversos coeficients d’expansió tèrmica. Aquests factors no es poden tenir en compte simultàniament sense augments astronòmics del cost del disseny, fabricació, processament i control de qualitat. Si és possible, l’hàbil dissenyador de motlles i peces col·locarà aquests detriments estètics en zones amagades.

història

L’inventor nord-americà John Wesley Hyatt, juntament amb el seu germà Isaiah, Hyatt va patentar la primera màquina d’emmotllament per injecció el 1872. Aquesta màquina era relativament senzilla en comparació amb les màquines que s’utilitzen avui en dia: funcionava com una gran agulla hipodèrmica, mitjançant un émbol per injectar plàstic a través d’un cilindre en un motlle. La indústria va avançar lentament al llarg dels anys, produint productes com ara colls, botons i pintes de cabell.

Els químics alemanys Arthur Eichengrün i Theodore Becker van inventar les primeres formes solubles d’acetat de cel·lulosa el 1903, que eren molt menys inflamables que el nitrat de cel·lulosa. Finalment es va fer disponible en forma de pols a partir de la qual es va modelar fàcilment per injecció. Arthur Eichengrün va desenvolupar la primera premsa de modelat per injecció el 1919. El 1939, Arthur Eichengrün va patentar el modelat per injecció d’acetat de cel·lulosa plastificada.

La indústria es va expandir ràpidament a la dècada de 1940 perquè la Segona Guerra Mundial va crear una gran demanda de productes barats i de producció massiva. El 1946, l’inventor nord-americà James Watson Hendry va construir la primera màquina d’injecció de cargols, que va permetre un control molt més precís sobre la velocitat d’injecció i la qualitat dels articles produïts. Aquesta màquina també va permetre barrejar el material abans de la injecció, de manera que es podia afegir plàstic de colors o reciclats al material verge i barrejar-lo a fons abans de ser injectat. Actualment, les màquines d'injecció de cargol són la gran majoria de les màquines d'injecció de cargol. Als anys 1970, Hendry va desenvolupar el primer procés de modelat per injecció assistit per gas, que va permetre produir articles complexos i buits que es van refredar ràpidament. Això va millorar molt la flexibilitat del disseny, així com la resistència i l’acabat de les peces fabricades alhora que es redueix el temps de producció, el cost, el pes i el malbaratament.

Al llarg dels anys, la indústria del modelat per injecció de plàstic ha evolucionat des de la producció de pintes i botons fins a produir una àmplia gamma de productes per a moltes indústries, incloent automoció, medicina, aeroespacial, productes de consum, joguines, lampisteria, embalatge i construcció.

Exemples de polímers més adequats per al procés

Es poden utilitzar la majoria de polímers, de vegades anomenats resines, inclosos tots els termoplàstics, alguns termoestables i alguns elastòmers. Des de 1995, el nombre total de materials disponibles per emmotllament per injecció ha augmentat a un ritme de 750 per any; hi havia aproximadament 18,000 materials disponibles quan va començar aquesta tendència. Els materials disponibles inclouen aliatges o barreges de materials desenvolupats prèviament, de manera que els dissenyadors de productes poden triar el material amb el millor conjunt de propietats d’una àmplia selecció. Els criteris principals per a la selecció d’un material són la força i la funció necessàries per a la part final, així com el cost, però també cada material té paràmetres diferents per a l’emmotllament que s’han de tenir en compte. Els polímers comuns com l’epoxi i el fenòlic són exemples de plàstics termoestables, mentre que el niló, el polietilè i el poliestirè són termoplàstics. Fins fa relativament poc temps, les molles de plàstic no eren possibles, però els avenços en les propietats del polímer les fan ara pràctiques. Les aplicacions inclouen sivelles per ancorar i desconnectar les corretges d’equips exteriors.

Equipament

Les màquines d’emmotllament per injecció consisteixen en una tremuja de material, un pistó d’injecció o un pistó tipus cargol i una unitat de calefacció. També conegudes com a premses, contenen els motlles en què es conformen els components. Les premses es classifiquen per tonatge, que expressa la força de tancament que pot exercir la màquina. Aquesta força manté el motlle tancat durant el procés d'injecció. El tonatge pot variar de menys de 5 tones a més de 9,000 tones, amb les xifres més altes utilitzades en comparativament poques operacions de fabricació. La força total de la pinça necessària ve determinada per l’àrea projectada de la peça que s’està modelant. Aquesta àrea projectada es multiplica per una força de subjecció d’1.8 a 7.2 tones per cada centímetre quadrat de les àrees projectades. Com a norma general, 4 o 5 tones / polzada² es pot utilitzar per a la majoria de productes. Si el material plàstic és molt rígid, requerirà més pressió d’injecció per omplir el motlle i, per tant, més tonatge de pinça per mantenir el motlle tancat. La força requerida també es pot determinar pel material utilitzat i la mida de la peça; les parts més grans requereixen una força de subjecció superior.

Motlle

Motlle or morir són els termes comuns que s’utilitzen per descriure l’eina que s’utilitza per produir peces de plàstic en el modelat.

Com que els motlles han estat costosos de fabricar, normalment només s’utilitzaven en la producció en massa on es produïen milers de peces. Els motlles típics es fabriquen amb acer endurit, acer preendurit, alumini i / o aliatge de beril·li-coure. L’elecció del material per construir un motlle és principalment econòmica; en general, els motlles d’acer costen més de construir, però la seva vida útil més llarga compensarà el cost inicial més elevat respecte a un major nombre de peces fabricades abans de desgastar-se. Els motlles d’acer pre-endurits són menys resistents al desgast i s’utilitzen per a requeriments de volum inferior o components més grans; la seva duresa típica de l’acer és de 38-45 a l’escala Rockwell-C. Els motlles d’acer endurit són tractats tèrmicament després del mecanitzat; són molt superiors en termes de resistència al desgast i de vida útil. La duresa típica oscil·la entre 50 i 60 Rockwell-C (HRC). Els motlles d'alumini poden costar substancialment menys i, si es dissenyen i es mecanitzen amb moderns equips informàtics, poden resultar econòmics per emmotllar desenes o fins i tot centenars de milers de peces. El coure de beril·li s’utilitza a les zones del motlle que requereixen una eliminació ràpida de la calor o a les zones amb més calor tallant. Els motlles es poden fabricar mitjançant mecanitzat CNC o mitjançant processos de mecanitzat per descàrrega elèctrica.

Disseny de motlles

El motlle consta de dos components primaris, el motlle d’injecció (placa A) i el motlle d’expulsor (placa B). Aquests components també es coneixen amb el nom de motlle i maquinista. La resina plàstica entra al motlle a través de sprue or porta al motlle d’injecció; El casquet és que es tanca hermèticament contra la boquilla del cilindre d'injecció de la màquina de modelar i permet que el plàstic fos des de la bóta cap al motlle, també coneguda com la cavitat. La boixa del canaló dirigeix ​​el plàstic fos a les imatges de la cavitat a través de canals que es mecanitzen a les cares de les plaques A i B. Aquests canals permeten que el plàstic passi per ells, de manera que se’ls coneix comels corredors. El plàstic fos travessa el corredor i entra a una o més portes especialitzades i cap a la geometria de la cavitat per formar la part desitjada.

La quantitat de resina necessària per omplir el canaló, el corredor i les cavitats d'un motlle comprèn un "tret". L’aire atrapat al motlle pot escapar a través de les obertures d’aire que es mouen a la línia de separació del motlle o al voltant dels passadors expulsors i corredisses lleugerament més petites que els forats que els retenen. Si no es deixa escapar l’aire atrapat, es comprimeix per la pressió del material entrant i s’extreu a les cantonades de la cavitat, on impedeix l’ompliment i també pot causar altres defectes. Fins i tot l’aire es pot comprimir tan que s’encén i crema el material plàstic que l’envolta.

Per permetre l'eliminació de la peça modelada del motlle, les característiques del motlle no han de xifrar-se mútuament en la direcció que s'obre el motlle, tret que les peces del motlle estiguin dissenyades per moure's entre aquestes voladisses quan el motlle s'obre (utilitzant components anomenats elevadors ).

Costades de la part que apareixen paral·leles a la direcció del traçat (l'eix de la posició cored (forat) o inserció és paral·lel al moviment amunt i avall del motlle a mesura que s'obre i es tanca) solen ser lleugerament inclinades, anomenades calat, per facilitar l’alliberament de la peça del motlle. Un calat insuficient pot causar deformacions o danys. El calat necessari per a l'alliberament del motlle depèn principalment de la profunditat de la cavitat: com més profunda sigui la cavitat, més calada serà necessària. També s’ha de tenir en compte la contracció a l’hora de determinar l’esborrany requerit. Si la pell és massa prima, la part modelada tendirà a reduir-se sobre els nuclis que es formen mentre es refreden i s’enganxen a aquests nuclis, o la part es pot deformar, torçar, ampollar o esquerdar-se quan s’estira la cavitat.

Normalment es dissenya un motlle de manera que la peça modelada quedi de manera fiable al costat expulsor (B) del motlle quan s’obre, i extreu el corredor i el canaló del costat (A) juntament amb les peces. La peça cau lliurement quan s’expulsa del costat (B). Les portes del túnel, també conegudes com a portes submarines o de motlle, es troben sota la línia de separació o la superfície del motlle. Es mecanitza una obertura a la superfície del motlle de la línia de separació. La part emmotllada es talla (mitjançant el motlle) des del sistema de corredor en expulsar-lo del motlle. Els passadors expulsors, també coneguts com passadors knockout, són passadors circulars col·locats a la meitat del motlle (generalment a la meitat expulsora), que empenyen el producte modelat acabat o el sistema de rodet fora d’un motlle. L’expulsió de l’article amb pins, mànigues, despulladors, etc. pot provocar impressions o distorsions indesitjables, per la qual cosa s’ha de tenir molta cura en dissenyar el motlle.

El mètode estàndard de refrigeració passa un refrigerant (normalment aigua) per una sèrie de forats forats a través de les plaques del motlle i connectats per mànegues per formar una via contínua. El refrigerant absorbeix la calor del motlle (que ha absorbit calor del plàstic calent) i manté el motlle a una temperatura adequada per solidificar el plàstic al ritme més eficient.

Per facilitar el manteniment i la ventilació, les cavitats i nuclis es divideixen en peces anomenades inserts, i sub-muntatges, també anomenats inserts, blocs, O blocs de persecució. Substituint insercions intercanviables, un motlle pot fer diverses variacions de la mateixa part.

Es formen parts més complexes mitjançant motlles més complexos. Poden tenir seccions anomenades diapositives, que es mouen en una cavitat perpendicular a la direcció de dibuix, per formar funcions de part canviant. Quan s'obre el motlle, les corredisses s'extreuen de la part de plàstic mitjançant els "passadors angulars" estacionaris de la meitat estacionària. Aquests pins introdueixen una ranura a les diapositives i fan que les diapositives es moguin enrere quan s’obri la meitat mòbil del motlle. Tot seguit, s'expulsa la peça i es tanca el motlle. L’acció de tancament del motlle fa que les diapositives s’avancin al llarg dels pins angulars.

Alguns motlles permeten que les peces modelades anteriorment es puguin tornar a inserir per permetre que es formi una nova capa de plàstic al voltant de la primera part. Sovint es coneix com a sobremotllament. Aquest sistema pot permetre la producció de pneumàtics i rodes d’una sola peça.

Els motlles de dos o múltiples trets estan dissenyats per “sobremotllar-se” dins d’un sol cicle d’emmotllament i s’han de processar en màquines d’emmotllament per injecció especialitzades amb dues o més unitats d’injecció. Aquest procés és en realitat un procés d’emmotllament per injecció realitzat dues vegades i, per tant, té un marge d’error molt menor. En el primer pas, el material de color base es modela en una forma bàsica, que conté espais per al segon pla. Aleshores, el segon material, d’un color diferent, s’emmotlla per injecció en aquests espais. Els botons i les tecles, per exemple, realitzats amb aquest procés, tenen marques que no es poden desgastar i que es mantenen llegibles amb un ús intens.

Un motlle pot produir diverses còpies de les mateixes parts en un sol "tret". El nombre d '"impressions" del motlle d'aquesta part sovint es denomina incorrectament cavitació. Una eina amb una impressió sovint es denomina motlle d’impressió única (cavitat). Un motlle amb 2 o més cavitats de les mateixes parts es denominarà probablement un motlle d'impressió múltiple (cavitat). Alguns motlles de volum de producció extremadament elevats (com els dels taps d'ampolla) poden tenir més de 128 cavitats.

En alguns casos, les eines de cavitat múltiple modelen una sèrie de parts diferents en una mateixa eina. Alguns fabricants d’eines anomenen aquests motlles de la família de motlles ja que totes les parts estan relacionades. Entre els exemples es troben kits de model de plàstic.

Emmagatzematge de motlles

Els fabricants van perllongats per protegir motlles a causa dels seus elevats costos mitjans. Es manté el nivell de temperatura i humitat perfecte per garantir la vida útil més llarga possible per a cada motlle personalitzat. Els motlles personalitzats, com els que s'utilitzen per emmotllar per injecció de cautxú, s'emmagatzemen en entorns controlats per la temperatura i la humitat per evitar deformacions.

Materials d’eines

Sovint s’utilitza l’acer per a eines. L'acer suau, l'alumini, el níquel o l'epoxi només són adequats per a prototips o per a produccions molt curtes. L’alumini dur modern (aliatges 7075 i 2024) amb un disseny adequat del motlle pot fabricar fàcilment motlles capaços de durar 100,000 o més parts amb un manteniment adequat del motlle.

mecanitzat

Els motlles es construeixen mitjançant dos mètodes principals: mecanitzat estàndard i EDM. El mecanitzat estàndard, en la seva forma convencional, ha estat històricament el mètode per construir motlles d'injecció. Amb el desenvolupament tecnològic, el mecanitzat CNC es va convertir en el mitjà predominant per fabricar motlles més complexos amb detalls de motlles més precisos en menys temps que els mètodes tradicionals.

El mecanitzat de descàrregues elèctriques (EDM) o el procés d’erosió d’espurna s’ha utilitzat àmpliament en la fabricació de motlles. A més de permetre la formació de formes difícils de mecanitzar, el procés permet que es modelin motlles prèviament endurits de manera que no calgui cap tractament tèrmic. Els canvis en un motlle endurit mitjançant la perforació i el fresat convencionals normalment requereixen un recuit per suavitzar el motlle, seguit d'un tractament tèrmic per endurir-lo de nou. EDM és un procés senzill en què un elèctrode amb forma, generalment de coure o grafit, es baixa molt lentament sobre la superfície del motlle (durant moltes hores), que es troba immers en un oli de parafina (querosè). Un voltatge aplicat entre l'eina i el motlle provoca una erosió per espurna de la superfície del motlle en forma inversa de l'elèctrode.

Cost

El nombre de cavitats incorporades a un motlle correlacionarà directament en els costos de modelat. Menys cavitats requereixen molt menys treballs d’eines, de manera que limitar el nombre de cavitats al seu torn es traduirà en menors costos inicials de fabricació per construir un motlle d’injecció.

Com que el nombre de cavitats té un paper vital en els costos d’emmotllament, també ho fa la complexitat del disseny de la peça. La complexitat es pot incorporar a molts factors com l'acabat de superfícies, els requisits de tolerància, els fils interns o externs, els detalls fins o el nombre de sotmesos que es poden incorporar.

Més detalls, com a baix cost, o qualsevol característica que causi una eina addicional, augmentaran el cost del motlle. L’acabat superficial del nucli i la cavitat dels motlles influirà encara més sobre el cost.

El procés de modelat per injecció de cautxú produeix un alt rendiment de productes duradors, cosa que el converteix en el mètode de modelatge més eficient i rendible. Els processos de vulcanització consistents que inclouen un control de temperatura precís redueixen significativament tots els residus.

Procés d’injecció

Amb modelatge per injecció, el plàstic granular és alimentat per un moltó forçat d'una tremuja fins a una bóta escalfada. A mesura que els grànuls són avançats lentament per un pistoner de tipus cargol, el plàstic és forçat a una cambra escalfada, on es fon. A mesura que avança el pistó, el plàstic fos es veu forçat a través d’una boquilla que es recolza contra el motlle, permetent-lo entrar a la cavitat del motlle mitjançant un sistema de passarel·la i corredor. El motlle es manté fred, de manera que el plàstic es solidifica gairebé tan bon punt el motlle s'ha omplert.

Cicle d’emmotllament per injecció

La seqüència d’esdeveniments durant el motlle d’injecció d’una part de plàstic s’anomena cicle de modelatge per injecció. El cicle comença quan el motlle es tanca, seguit de la injecció del polímer a la cavitat del motlle. Una vegada que la cavitat s'omple, es manté una pressió de retenció per compensar l'encariment del material. Al següent pas, el cargol gira, alimentant el següent tret al cargol frontal. Això fa que el cargol es retiri a mesura que es prepara el següent tret. Una vegada que la peça estigui prou freda, el motlle s'obre i la part és expulsada.

Modelat científic versus tradicional

Tradicionalment, la part d'injecció del procés d'emmotllament es feia a una pressió constant per omplir i empaquetar la cavitat. Aquest mètode, però, va permetre una gran variació de les dimensions d’un cicle a l’altre. Actualment s’utilitza més habitualment el modelat científic o desacoblat, un mètode iniciat per RJG Inc. En aquest sentit, la injecció del plàstic es "desacobla" en etapes per permetre un millor control de les dimensions de les peces i més cicle a cicle (comunament anomenat shot-to) -shot in the industry) consistència. Primer, la cavitat s’omple aproximadament al 98% mitjançant el control de velocitat (velocitat). Tot i que la pressió ha de ser suficient per permetre la velocitat desitjada, les limitacions de pressió durant aquesta etapa no són desitjables. Un cop la cavitat està plena al 98%, la màquina canvia de control de velocitat a control de pressió, on la cavitat es "empaqueta" a una pressió constant, on es requereix una velocitat suficient per assolir les pressions desitjades. Això permet controlar les dimensions de les peces a mil·lèsimes de polzada o millor.

Diferents tipus de processos de modelat per injecció

Tot i que la majoria de processos de modelat per injecció estan inclosos en la descripció del procés convencional anterior, hi ha diverses variacions importants de modelat, incloses, però no limitades a:

• Colat de fosa
• Motlle per injecció de metalls
• Motlle per injecció de paret prima
• Emmotllament per injecció de cautxú de silicona líquida

Podeu trobar una llista més completa dels processos de modelat per injecció:

Resolució de problemes del procés

Com tots els processos industrials, el modelat per injecció pot produir peces defectuoses. En el camp del modelat per injecció, la resolució de problemes sovint es realitza examinant peces defectuoses per a defectes específics i abordant aquests defectes amb el disseny del motlle o les característiques del propi procés. Els assaigs es fan sovint abans que es produeixi la producció completa en un esforç per predir defectes i determinar les especificacions adequades a utilitzar en el procés d'injecció.

Quan s'omple un motlle nou o desconegut per primera vegada, on es desconeix la mida del tret per a aquest motlle, un tècnic / configurador d'eines pot realitzar una prova abans d'una producció completa. Comença amb un pes petit i s’omple gradualment fins que el motlle s’ompli del 95 al 99%. Un cop aconseguit això, s'aplicarà una petita quantitat de pressió de retenció i el temps de retenció augmentarà fins que es produeixi la congelació de la porta (temps de solidificació). El temps de congelació de la porta es pot determinar augmentant el temps de retenció i després pesant la peça. Quan el pes de la peça no canvia, se sap que la porta s’ha congelat i no s’injecta més material a la peça. El temps de solidificació de la porta és important, ja que determina el temps del cicle i la qualitat i consistència del producte, que és un tema important en l’economia del procés de producció. La pressió de retenció augmenta fins que les peces queden lliures d’aigüeres i s’ha aconseguit el pes de la peça.

Defectes del modelat

El modelat per injecció és una tecnologia complexa amb possibles problemes de producció. Es poden produir per defectes dels motlles o, més sovint, pel propi procés de modelat.

Mètodes com ara la TC digital pot ajudar a trobar aquests defectes externament i internament.

Toleràncies

La tolerància d'emmotllament és una quantitat especificada per a la desviació de paràmetres com ara dimensions, pesos, formes o angles, etc. Per maximitzar el control en la definició de toleràncies, generalment hi ha un límit mínim i màxim de gruix, en funció del procés utilitzat. El modelat per injecció sol ser capaç de tenir toleràncies equivalents a un grau IT d’aproximadament 9-14. La tolerància possible d’un termoplàstic o d’un termoestable és de ± 0.200 a ± 0.500 mil·límetres. En aplicacions especialitzades s’aconsegueixen toleràncies tan baixes com ± 5 µm tant en diàmetres com en característiques lineals en la producció en massa. Es poden obtenir acabats superficials de 0.0500 a 0.1000 µm o millors. També són possibles superfícies rugoses o de còdols.

Requisits d'alimentació

La potència necessària per a aquest procés d’emmotllament per injecció depèn de moltes coses i varia entre els materials emprats. Guia de referència dels processos de fabricació afirma que els requisits de potència depenen de "la gravetat específica d'un material, el punt de fusió, la conductivitat tèrmica, la mida de la peça i la velocitat de modelat". A continuació es mostra una taula de la pàgina 243 de la mateixa referència esmentada anteriorment que il·lustra millor les característiques rellevants per a la potència necessària per als materials més utilitzats.

Modelat robotitzat

L’automatització significa que la mida més petita de les peces permet a un sistema d’inspecció mòbil examinar diverses parts més ràpidament. A més de muntar sistemes d’inspecció en dispositius automàtics, els robots d’eixos múltiples poden treure parts del motlle i situar-les per a processos posteriors.

Alguns casos específics inclouen l'eliminació de peces del motlle immediatament després de la creació de les peces, així com l'aplicació de sistemes de visió de màquines. Un robot agafa la part un cop esteses les clavilles d’exjector per alliberar la part del motlle. A continuació, els trasllada a una ubicació o directament a un sistema d’inspecció. L'elecció depèn del tipus de producte, així com de la disposició general dels equips de fabricació. Els sistemes de visió muntats en robots han millorat molt el control de qualitat de les peces modelades per inserció. Un robot mòbil pot determinar amb més precisió la precisió de col·locació del component metàl·lic i inspeccionar més ràpidament del que pot una persona humana.

Galeria