За продуктови дизайнери и производствени инженери, мостът между а CAD моделът и физическата пластмасова част са изградени върху ефективността. Едно от най-важните решения в този процес - често пренебрегвано до етапа на цитиране - е определянето на правилния Размер на инжекционната преса.
Изборът на грешен размер на машината не е просто логистична грешка; това е скъпо. Машината, която е твърде малка, води до дефектни части (светкавица, къси кадри), докато твърде голяма машина губи енергия, увеличава времената на цикъла, и дори може да разгради пластмасовия материал.
Противно на общоприетото схващане, „По-голямото е по-добро“ рядко е вярно при леене под налягане. Това ръководство разширява основните принципи на оразмеряването на пресата, за да ви помогне да оптимизирате вашите проекти за производство.
Основната физика: Битката на силите
За да разберете оразмеряването на пресата, трябва да разберете какво се случва във формата. По време на инжектиране, разтопената пластмаса се изстрелва в кухината при невероятно високо налягане (често вариращи от 3,000 да се 20,000+ psi).
Това вътрешно налягане действа като хидравличен крик, опитвайки се да разделите двете половини на матрицата. Машината за леене под налягане Затягащ блок трябва да осигури достатъчно противоположна сила, за да държи формата затворена.
Основното уравнение, управляващо това, е:
$$\текст{Налягане на впръскване} \пъти текст{Проектирана площ} = текст{Необходима сила на затягане}$$
Ето трите критични стъпки за правилното изчисляване на това.
1. Физически ограничения: Разбиране на тонажа и размерите
Преди да изчислите силата, трябва да се уверите, че формата физически пасва на машината. Това е сценарий на „Златокоска“ – пасването трябва да е точно.
Опасностите от „Твърде големи“
Може да изглежда безопасно да поставите малка форма в масивна 400-тонна преса, но това често води до провал:
Минимална височина на затваряне: Големите преси имат ограничение за това колко плътно могат да се затворят. Ако формата ви е твърде тънка, пресата изобщо не може да го затегне.
Деформация на плочата: Ако малка форма е центрирана върху масивна плоча, силата на затягане може да огъне ръбовете на плочата около формата, което води до повреда и светкавица.
Опасностите от „твърде малък“
Разстояние между лентите за завързване: Пресите имат четири големи стълба (вратовръзки) които водят плочите. Ако основата на формата ви е широка, може да не се побере между тези ленти, дори ако изчислението на тонажа е правилно.
Дневно отваряне: Ако продуктът е дълбок (напр., кофа за боклук), машината трябва да се отвори достатъчно широко, за да изхвърли частта. По-малките преси имат ограничен ход на отваряне.
Ключово извличане: Винаги проверявайте Разстояние между лентите за завързване и Минимална/максимална височина на формата спецификации на оборудването на вашия леяр в началото на фазата на проектиране.
2. Геометрията: Прожектирана площ и обем на изстрела
Изчисляване на предвидената зона на спиране
Най-важната променлива при изчисляването на тонажа е Проектирана зона за спиране. Представете си, че осветявате светлина директно перпендикулярно на разделителната линия на формата; „сянката“, хвърлена от частта, е проектираната област.
Дупки и прозорци: Не изваждайте дупки в дизайна на частта от това изчисление на площта, освен ако матрицата не създава механично затваряне там. Пластичният натиск все още действа върху плъзгащите се ядра.
Правилото на палеца: Общо взето, индустриалните стандарти диктуват 2 да се 5 тонове сила на затягане на квадратен инч от проектираната площ.
Стандартни части: ~2,5 тона/кв. в.
Тънкостенни части/части с висок вискозитет: 3–5 тона/кв. в.
Забележка: Дебелината на стената не увеличава директно изискванията за тонаж на скобата, но диктува времето за охлаждане и налягането на впръскване.
Изчисляване на обема на удара (Капацитет на цевта)
Трябва също да съответствате на обема на пластмасата във вашата част (плюс системата за бегачи) спрямо размера на цевта на машината.
Рискът от деградация: Ако стреляте по малка част, използвайки масивна цев, пластмасовата смола седи в нагрятия варел за няколко цикъла, преди да бъде използвана. Това удължено „време на престой“ готви полимера, причинявайки деградация, обезцветяване, и чупливост.
Разтворът: Използвайте Анализ на потока на мухъл. Тази софтуерна симулация предвижда точния обем на детайла и плъзгача, гарантирайки, че избирате машина, при която размерът на изстрела използва приблизително 20%–80% от капацитета на цевта.
3. Изчислението: Сила на затягане и фактори на безопасност
След като имате своите размери, трябва да изчислите специфичната сила, необходима за поддържане на формата затворена. Това се влияе силно от вискозитета на материала.
Факторът MFI
The Индекс на течливост на стопилка (MFI) измерва колко лесно тече полимер.
Висок MFI (Нисък вискозитет): Тече лесно (като вода). Въпреки че е по-лесно за пълнене, тези материали могат лесно да проникнат в микроскопични празнини във формата, причинявайки "светкавица" (излишна пластмаса). Това често изисква по-висока прецизност на затягане и сила за плътно запечатване на формата.
Нисък MFI (Висок вискозитет): Твърд поток (като меласа). Те изискват високо налягане на инжектиране, за да избутат материала в кухината, което от своя страна се избутва по-силно назад към скобата.
Формулата за изчисление
За да се осигури здрав прозорец на процеса, инженерите прилагат „коефициент на безопасност“ към основното изчисление.
стъпка 1: Определете базовия тонаж
Умножете прогнозираната площ по коефициента на тонажа (обикновено 2.5 тона/ин² за стандартни смоли).
$$\текст{Базов тонаж} = текст{Проектирана площ (в}^2текст{)} \пъти 2.5$$
стъпка 2: Добавяне на фактор на безопасност
Добавяне на буфер (обикновено 10%) за отчитане на вариациите на процеса, материални несъответствия, или пикове на налягането.
$$\текст{Краен тонаж} = текст{Базов тонаж} + 10\%$$
Практически пример
Нека изчислим размера на пресата за правоъгълен пластмасов корпус.
Размери на частта: 10 инча x 12 инча.
Проектирана площ: 120 квадратни инча.
Базово изчисление: $120 \текст{ кв. в.} \пъти 2.5 \текст{ тона/кв. в.} = 300 \текст{ тона}$.
Предпазен буфер: $300 \текст{ тона} \пъти 0.10 = 30 \текст{ тона}$.
Общо Задължително: $300 + 30 = mathbf{330 \текст{ тона}}$.
В този сценарий, 300-тонна преса ще работи с максимален капацитет (рисковано), докато 400-тонна преса би предложила удобен работен прозорец.
Резюме
Определянето на размера на пресата е комбинация от геометрия, физика, и материалознание. Чрез изчисляване на Проектирана площ, разбиране на Физически ограничения на машината (свързващи пръти/размер на цевта), и прилагане на правилното Фактори на безопасност, можете да гарантирате, че вашият продукт е произведен ефективно.
Професионален съвет: Не правете тези изчисления във вакуум. Партньорствайте с вашия шприцформатор отрано. Те могат да изпълнят Mold Flow Analysis, за да потвърдят вашите изчисления и да предложат незначителни промени в дизайна - като намаляване на проектираната площ или оптимизиране на дебелината на стената - които биха могли да ви позволят да използвате по-малък, по-евтина машина.
Често задавани въпроси
Q1: Каква е разликата между проектираната площ и общата повърхност?
А: Това е най-важната разлика в изчислението.
Обща площ е сумата от всички външни повърхности на детайла (основно се използва за изчисляване на използването на материали и нуждите от охлаждане).
Проектирана площ е само областта, която се вижда, когато се гледа перпендикулярно на разделителната линия на формата (т.е., по посока на силата на затягане). Само тази зона пряко понася вътрешното пластично налягане, което го прави единственият геометричен параметър, необходим за изчисляване на силата на затягане. например, страните на дълбока кофа не са включени в проектираната площ за изчисляване на тонажа.
Q2: Защо трябва да добавя a 10% „Коефициент на безопасност“ според моите изчисления?
А: Факторът на безопасност е от съществено значение за осигуряване на конюшня Прозорец на процеса. В реално производство, има много неконтролируеми променливи:
Вариация на партидата на материала: Вискозитет (MFI) може да варира леко между различните партиди от една и съща смола.
Флуктуация на процеса: Незначителни промени в температурата на машината, скорост на пълнене, или влажност на околната среда.
Пикове на налягането: Последните етапи на пълнене на матрицата могат да генерират кратко, пикове на високо налягане. Добавяне на a 10% буферът гарантира, че машината може надеждно да поддържа затварянето на матрицата, когато възникнат тези неизбежни промени, като по този начин се минимизират дефекти като светкавица.
Q3: Какви са последствията, ако избера тонаж на пресата под необходимото количество?
А: Малкият тонаж е една от най-честите причини за дефекти, което води до два основни проблема:
Светкавица: Това е прекият резултат. Когато силата на затягане е недостатъчна, за да устои на налягането при впръскване, калъпът се отваря леко на разделителната линия, което води до изтичане на разтопена пластмаса и образуване на тънък слой от излишен материал, който изисква скъпа вторична обработка.
Кратки снимки (Подпълване): За да предотвратите светкавицата, операторите може да намалят налягането на впръскване. Ако налягането падне твърде ниско, пластмасата може да не успее да запълни напълно всички ъгли на кухината на формата, което води до непълна или дефектна част. Следователно машина с дефицит на тонаж ще се затрудни да произвежда последователно, Висококачествени части.
