Устройство станка для литья под давлением: ключевые компоненты и их роли

Литье под давлением — основной производственный процесс для массового производства пластиковых деталей. Центральным элементом процесса литья является станок для литья под давлением, крупная машина, состоящая из двух частей: узла впрыска и узла зажима.

Процесс литья под давлением быстрый, точный, высокоповторяемый и экстремально экономичен в больших объемах. Он используется бесчисленными производителями в областях вроде автомобилестроения, товаров народного потребления, упаковки, бытовых приборов и промышленного сектора. Его ценность как высокоскоростного процесса лежит в использовании долговечной металлической оснастки или форм: после изготовления формы время цикла для каждого «укола» пластика может составлять всего 30 секунд.

Однако впрыск пластика в металлическую форму не может быть сделан вручную. Вместо этого литейщик (квалифицированный специалист, делающий литья) будет использовать сложное оборудование — станок для литья под давлением (в Великобритании и некоторых других странах пишется «injection moulding machine») — способный наполнять форму с большой силой.

Эта статья делает глубокое исследование станка для литья под давлением, рассматривая его составные признаки и то, как они работают вместе для изготовления литьевых деталей.

Что делают станки для литья под давлением?

По определению, процессы литья делают детали через заполнение полой объекта — формы. Форма содержит полость, сформированную как желаемая деталь. Полость затем заполняется жидким материалом, который идет на затвердевание внутри формы. Когда материал извлекается из формы, он стал твердым и принял форму полости формы.

Станки для литья пластика не всегда необходимы для литья деталей. Дешевое силиконовое литье, например, включает ручное разливание двухкомпонентного силиконового раствора в форму, затем ожидание отверждения и затвердевания. Мягкая силиконовая деталь затем может быть вручную вытащена из формы.

Литье под давлением немного отличается. Жидкий материал должен быть зажат в форму под очень высоким давлением — чего нельзя достичь ручным разливанием — чтобы он быстро вошел в полость формы и достиг каждого угла и изгиба формы. Более того, материал (обычно термопласт) находится в жидком состоянии только потому, что он был расплавлен, и станок для литья под давлением отвечает за его плавление.

Цель станка для литья под давлением — поэтому расплавить твердый пластик в жидкое состояние, впрыкнуть эту жидкость в металлическую форму под высоким давлением и обеспечить, чтобы форма не случайно раскрылась из-за высоких задействованных сил.

Из каких частей состоит станок?

Станок для литья под давлением состоит из двух главных частей. Это узел впрыска, отвечающий за выдавливание расплавленного материала в полость формы, и узел зажима, отвечающий за надежное удержание двух сторон формы вместе во время впрыска и охлаждения (затем их освобождения для выброса детали).

Узел впрыска

Узел впрыска станка для литья пластика под давлением состоит из трех главных компонентов. Это:

1. Бункер (hopper), содержащий пластиковые гранулы или другое сырье
2. Нагреваемый барабан (barrel)
3. Возвратно-поступательный винт (reciprocating screw)

Бункер — емкость, в которую помещается сырье — обычно в форме гранул.

Чтобы сделать деталь, порция сырья дозируется в барабан ниже, где нагревательные элементы расплавляют пластик в жидкость. Привод винта вращает большой возвратно-поступательный винт, у которого переменный шаг, так что он может толкать материал к кончику барабана, нарабатывая давление, в то время как одновременно дополнительно расплавляет материал.

Когда необходимое количество расплавленного материала было подвинуто к кончику барабана и давление наработано, устройство, называемое поршнем (ram), быстро толкает винт к форме, вынуждая «укол» (shot) пластика из барабана в полость формы через впускной канал (sprue) и систему распределительных каналов (runners).

Узел зажима

Узел зажима станка для литья пластика под давлением состоит из трех главных компонентов. Это:

1. Форма (mold)
2. Привод зажима (clamping motor drive)
3. Движущаяся и неподвижная плиты (platens)

Распределительные каналы доставляют расплавленный материал через затворы (gates) в полость формы — пространство между двумя половинками формы. Половинки формы называются матрицей (cavity) (сторона ближе к барабану) и прессованием (core) (дальше от барабана). Некоторые формы состоят из более двух частей и могут содержать боковое действие прессования, например.

Формы дороги в изготовлении и обычно делаются из инструментальной стали или алюминия. Инструментальные стальные формы обычно стоят выше $5,000 (иногда до $100,000), в то время как алюминиевые формы с более коротким сроком службы стоят меньше.

Остаток узла зажима использует высокие силы, чтобы держать форму закрытой во время впрыска и охлаждения, эффективно противодействуя силам узла впрыска. Привод зажима и гидравлический цилиндр зажима толкают — используя, например, гидравлическую силу — движущуюся плиту (присоединенную к прессованию) вдоль набора тяг (tie rods) в направлении неподвижной плиты (присоединенной к матрице). Мощность привода зажима определяет силу зажима и тонаж зажима станка.

Когда расплавленный пластик затвердел, движущаяся плита отходит, открывая форму, и выбросы (ejector pins) освобождают готовые пластиковые детали из формы, обычно роняя их в контейнер или на конвейерную ленту для создания производственной линии.

Типы станков для литья пластика под давлением

Машины варьируются по размеру и режиму работы. Некоторые из самых распространенных типов включают:

• Гидравлические машины используют гидравлические силы для впрыска укола пластика и для воздействия сил зажима. Они могут создавать очень высокие силы зажима.
• Электрические станки для литья под давлением используют сервоприводы для управления силами впрыска и зажима. Они быстры и энергоэффективны.
• Вертикальные станки для литья под давлением могут быть гидравлическими, электрическими или гибридными, и занимают меньшую площадь из-за своей ориентации. Они высоко подходят для вкладочного литья (insert molding).
• Настольные станки для литья под давлением — низкозатратные (менее $5,000) машины, подходящие для простых DIY пластиковых изделий. У них нет сил зажима и высокой точности промышленных машин.

FAQ

Что делают станки для литья под давлением?

Станки для литья пластика под давлением нагревают пластиковые гранулы в расплавленное состояние, зажимают расплавленный материал в форму под высоким давлением и обеспечивают, чтобы форма оставалась закрытой в процессе.

Сколько стоит станок для литья под давлением?

Промышленные машины начинаются около $50,000, очень большие машины могут стоить выше $1,000,000. Индивидуальные формы могут стоить где угодно между $2,000 и $100,000.

Какая разница между литьем под давлением и компрессионным литьем?

Компрессионное литье не требует высокого давления впрыска. Расплавленный материал разливается без давления в полость формы, затем компрессия применяется, когда полость уже заполнена. Компрессионное литье менее точно, чем литье под давлением, но подходит для производства очень больших пластиковых литьевых изделий.

У 3ERP многолетний опыт литья под давлением. Свяжитесь с нами для бесплатной котировки на ваш следующий заказ литья под давлением.