Устройство и работа литьёных машин: подробный разбор компонентов и процесса

Литьё под давлением — один из самых распространённых методов производства. Почти каждая пластиковая деталь во всех отраслях (авто, авиа, потребительские товары) делается на литьёной машине. Статья детально рассматривает компоненты машины и пошаговый процесс.

Что такое литьёная машина?

Промышленный станок для создания пластиковых деталей впрыском расплавленного пластика в форму. Пластик остывает и затвердевает, принимая форму. Два главных узла: впрыскивающий блок (injection unit) и зажимной блок (clamping unit).

Впрыскивающий блок

Плавит и впрыскивает пластик. Состоит из:

Загрузочный бункер (Hopper)

Ёмкость для сырья (гранулы). Гранулы гравитационно поступают в цилиндр.

Цилиндр (Barrel)

Плавит пластик перед впрыском. Внешние электронагреватели равномерно нагревают материал при движении. Температура строго контролируется для предотвращения деградации.

Шнек (Screw)

Внутри цилиндра вращающийся шнек: транспортирует гранулы вперёд, перемешивает, фрикционное тепло помогает плавлению (вместе с нагревателями).

Сопло (Nozzle)

На конце цилиндра расплав проталкивается через сопло в полость формы. Может иметь клапан для предотвращения утечки между циклами.

Зажимной блок

Держит форму плотно закрытой при впрыске (защита от утечки расплава). После охлаждения открывает форму и помогает извлечь деталь. Состоит из формы и зажимного механизма.

Форма (Mold)

Из закалённой стали, алюминия или другого прочного металла, выдерживающего высокое давление. Обычно две половинки: матрица (cavity) — формирует наружность, пресс (core) — внутренность. Вместе создают полость детали.

Выбросительные штыри (ejector pins) обычно втыкаются в пресс. После затвердевания штыри выталкивают деталь. Штыри соединены с выбросительными плитами и штоками — гидравлическая/механическая система синхронного движения.

Зажимной механизм (Clamping mechanism)

Гидравлический, механический или электрический. Открывает/закрывает форму, держит её зажатой. Опора на тяговые стержни (tie bars) — прочные цилиндрические стержни, удерживающие блок вместе и воспринимающие зажимную силу. Обеспечивают выравнивание половинок формы.

Пластины (Platens) — тяжёлые стальные пластины на тяговых стержнях. Половинки формы крепятся к пластинам. Одна пластина неподвижна, вторая движется при открытии/закрытии.

Процесс литья под давлением (5 этапов)

Каждый этап критичен и не пропускается.

1. Зажим (Clamping)

Две половинки формы сближаются и зажимаются зажимным блоком. Сила зажима контролируется, должна удерживать форму закрытой против давления впрыскиваемого пластика.

2. Впрыск (Injection)

Гранулы через бункер попадают в цилиндр, нагреваемый электронагревателями и фрикционным теплом шнека. Шнек продвигает расплав к впуску. Накопив достаточно расплава, шнек движется вперёд как плунжер, вдавливая расплав через сопло в полость. Давление и скорость впрыска строго контролируются — критично для качества.

3. Охлаждение (Cooling)

Расплав в полости остывает и затвердевает, принимая форму. Время охлаждения зависит от пластика, толщины стенок, эффективности охлаждения формы. Температура формы регулируется циркуляцией охлаждающей жидкости (вода) по каналам в форме. Правильное охлаждение предотвращает деформацию, усадки, остаточные напряжения, обеспечивает размерную точность.

Охлаждение — до 80% времени цикла и главный фактор высокой цены за единицу. Отсюда критичность равномерной толщины стенок.

4. Извлечение (Ejection)

После затвердевания форма открывается. Выбросительные штыри или механизмы выталкивают деталь. Конструкция формы и расположение штырей ключевы для извлечения без повреждений/деформаций.

5. Время цикла (Cycle time)

Суммарное время одного полного цикла: зажим, впрыск, охлаждение, извлечение. Оптимизированный цикл повышает производительность и снижает затраты. Длительность каждой фазы тщательно регулируется под дизайн детали, свойства материала, производственные требования.

Запуск проекта литья

Загрузите CAD-файл для бесплатной котировки и полного DFM-анализа. Подробнее о процессе и дизайне — по ссылке.

FAQ

• Что такое впрыскивающий блок? Нагревает и впрыскивает материал в полость формы.
• Что такое зажимной блок? Держит форму зажатой под давлением при впрыске и охлаждении.
• Как контролируется температура формы? Водяные системы охлаждения.
• Есть ли зоны шнека в цилиндре? Да, три зоны: загрузочная (перемещает гранулы), компрессионная (плавит), дозирующая (равномерное плавление).
• Почему важно равномерное плавление? Обеспечивает общую консистентность детали.
• Что такое обратное давление (back pressure) и зачем? Регулирует обратное движение шнека в цилиндре. Обеспечивает правильную компрессию расплава, удаляет пузырьки воздуха для однородности.