Projektowanie form wtryskowych – wszystko, co musisz o nim wiedzieć
Formy wtryskowe to jedne z najważniejszych narzędzi służących do produkcji różnego rodzaju elementów, detali, a nawet przedmiotów z tworzyw sztucznych i gumy. Dlatego też ich konstrukcja musi spełniać szereg wymagań. Projektowanie form wtryskowych nie jest więc tak prostym i łatwym zadaniem, jak mogłoby się wydawać laikowi. Poniżej przybliżymy Ci nie tylko poszczególne etapy powstawania form wtryskowych, lecz także zdradzimy, czym powinien charakteryzować się materiał, z którego wykonuje się formy do wtryskarek.
Na czym polega formowanie wtryskowe?
Metoda formowania wtryskowego wykorzystywana jest do kształtowania detali z tworzyw termoplastycznych. Przede wszystkim jest to wszechobecny plastik, aczkolwiek nie tylko. Z formy wtryskowej wychodzą też elementy z gumy, silikonu i metalu. Oczywiście te ostatnie częściej poddawane są obróbce za pomocą frezarki, ale zdarza się też ich kształtowanie za pomocą wtryskarki.
Jak więc wygląda proces formowania wtryskowego? Otóż wyżej wymieniony materiał poddaje się działaniu ekstremalnie wysokiej temperatury. Zależy ona oczywiście od tego, jaki materiał jest poddawany akurat obróbce. Następnie uplastyczniony plastik, gumę lub metal umieszcza się w gnieździe formy wtryskowej. To w tym momencie formuje się odpowiedni kształt wypraski, gdyż materiał zastyga właśnie w gnieździe formy. Na koniec gotowa wypraska usuwana jest z gniazda i może być wykorzystana w dalszych etapach produkcyjnych przeróżnych przedmiotów.
Oczywiście dalsze wykorzystanie wypraski jest zależne od tego, jaki detal powstał w gnieździe. Projektowanie form wtryskowych i ich wewnętrznych gniazd jest niezwykle indywidualną sprawą. Z każdej formy wychodzi tak naprawdę inny element.
Formowanie wtryskowe – gdzie jest wykorzystywane?
Jak już pewnie zdążyłeś zauważyć, metoda formowania wtryskowego pozwala na bardzo zróżnicowaną produkcję. Do tego jednym z najpopularniejszych materiałów wykorzystywanych do kształtowania termoplastycznego jest plastik, który towarzyszy nam niemal na każdym kroku. Formowanie wtryskowe cieszy się więc ogromną popularnością w takich dziedzinach gospodarki jak:
- przemysł maszynowy,
- przemysł motoryzacyjny,
- przemysł spożywczy,
- branża medyczna,
- handel,
- produkcja zabawek,
- produkcja sprzętu i akcesoriów sportowych,
- oraz wiele innych.
Formy wtryskowe – jak wyglądają?
Narzędzia wykorzystywane do formowania wtryskowego, czyli formy wtryskowe są bardzo skomplikowane i różnorodne. Ich konstrukcja może składać się nawet z kilkuset elementów. Ich wygląd, wielkość i ilość składowych zależna jest przede wszystkim od przeznaczenia formy. Im bardziej skomplikowane wypraski mają powstawać w jej wnętrzu, tym bardziej rozbudowana jest forma do wtryskarki.
Projektowanie form wtryskowych nie jest więc łatwym zadaniem, gdyż podczas tego procesu musimy wziąć pod uwagę ogrom przeróżnych czynników. Przede wszystkim trzeba uwzględnić podstawowe elementy każdej formy do wtryskarki. Są to mianowicie:
- gniazdo lub gniazda formujące,
- układ wlewowy,
- układ chłodzenia formy i wypraski,
- układ wypychania wypraski,
- układ usuwania wlewka,
- elementy prowadzące i ustalające połówki formy,
- napędy płyt i segmentów,
- obudowa.
Projektowanie form wtryskowych – z jakiego materiału powstają te narzędzia?
Kolejnym niezwykle ważnym elementem układanki zwanej projektowanie form wtryskowych, jest wybór materiału, z jakiego narzędzie to ma powstać. Jest on oczywiście również zależny od detalu, który ma kształtować się w formie. Dlatego już na etapie projektowania formy wtryskowej niezwykle istotne są takie zjawiska jak:
- reologia – proces związany z procesem wypełniania formy i płynięciem tworzywa w jej wnętrzu,
- termika – kwestia wymiany ciepła zachodzącej podczas stygnięcia i wychładzania formy,
- kinematyka – ogólna praca formy i możliwość szybkiego usunięcia gotowej wypraski.
W związku z powyższym do produkcji form wtryskowych najczęściej wykorzystywana jest stal wykazująca się właściwościami dopasowanymi do mającego formować się w gnieździe formy detalu.
Ponadto stal, z której produkuje się formy do wtryskarek, jest niezwykle odporna na ciepło i uszkodzenia mechaniczne. Forma wtryskowa nie może przecież odkształcać się pod wpływem ekstremalnie wysokich temperatur, a także musi wytrzymać wiele cykli kształtowania wyprasek. Formy wtryskowe są przecież zazwyczaj wykorzystywane do produkcji masowej gumowych, plastikowych, a nawet metalowych detali.
Projektowanie form wtryskowych – różne rodzaje form
Biorąc pod uwagę powyższe akapity, nie trudno się domyślić, że formy do wtryskarek dzielą się na różne rodzaje. Możesz więc podzielić je ze względu na zastosowany w nich układ wlewowy, a także mając na względzie ilość gniazd formujących. Każdy z tych rodzajów form wtryskowych ma swoją specjalną konstrukcję i pozwala na produkcję różnego rodzaju elementów. Jak więc wyglądają poszczególne rodzaje form do wtryskarki?
Podział form wtryskowych ze względu na ich układ wlewowy
Pierwszy z podziałów dotyczy zastosowanego w formie układu wlewowego. Jest to jeden z podstawowych układów funkcjonalnych każdej formy do wtryskarki. Jego wyboru dokonuje się już na etapie projektowania formy. Możemy więc zdecydować się na formę zimnokanałową lub gorącokanałową.
Forma do wtryskarki z układem zimnokanałowym jest zdecydowanie prostsza konstrukcyjnie niż jej gorącokanałowy odpowiednik. W związku z tym projektowanie form wtryskowych zimnokanałowych jest mniej wymagające i tańsze. Aczkolwiek na tym oszczędność posiadania tego typu formy do wtryskarki się kończy.
Zimnokanałowe formy wymagają zatrudnienia większej ilości wykwalifikowanych pracowników, gdyż ich obsługa jest bardziej skomplikowana. Ponadto do pracy potrzebuje więcej energii, a także podczas formowania powstaje duży odpad materiału. Koszty pracy zimnokanałowej formy do wtryskarki są więc naprawdę wysokie.
Co innego formy gorącokanałowe. Projektowanie form wtryskowych tego typu jest droższe i znacznie bardziej wymagające, co wiąże się oczywiście z wyższymi kosztami produkcji. Zwracają się one jednak w mgnieniu oka, gdyż forma wtryskowa gorącokanałowa może być obsługiwana przez mniejszą ilość ludzi, nie potrzebuje tak dużej ilości energii, a odpad materiału jest znikomy.
Podział form do wtryskarki ze względu na ilość gniazd formujących
Drugie kryterium dotyczy ilości gniazd wtryskowych znajdujących się we wnętrzu formy do wtryskarki. W tym wypadku możemy formy wtryskowe podzielić na jednogniazdowe i wielogniazdowe.
Jak się pewnie domyślasz, w formie jednogniazdowej tworzy się jedna wypraska. Jest to rozwiązanie wykorzystywane najczęściej do formowania dużych elementów z plastiku lub gumy. Projektowanie form wtryskowych jednogniazdowych jest zatem mniej wymagające, a co za tym idzie mniej kosztowne niż produkcja ich wielogniazdowych odpowiedników.
Te drugie jednak są wykorzystywane do produkcji masowej. Forma wielogniazdowa może podczas jednego cyklu formowania ukształtować nawet kilkadziesiąt detali jednocześnie. Oznacza to, że formy wtryskowe wielogniazdowe są zdecydowanie bardziej wydajne, a co za tym idzie bardziej opłacalne. Aczkolwiek nie nadają się one do formowania dużych elementów.
Projektowanie form wtryskowych – na jakie dzieli się etapy?
Jak już wyżej wspominaliśmy produkcja i projektowanie form wtryskowych nie jest wcale łatwą i szybką sprawą. Wymaga to odpowiednich kwalifikacji i doświadczenia, a także posiadania wielu informacji, które są niezbędne do prawidłowego działania formy wtryskowej. Jak więc wygląda projektowanie form wtryskowych? Dzieli się ono na kilka etapów. Są to kolejno:
1. Utworzenie szczegółowego projektu wypraski
Podstawowym i pierwszym w kolejności etapem jest szczegółowy projekt elementu, który ma powstawać w gniazdach formy. Musi on zawierać nie tylko wielkość i grubość detalu, lecz także określić materiał, z jakiego wypraska ma być tworzona. Ponadto już na tym etapie możesz też określić, jaki typ formy będzie dla Ciebie najlepszym rozwiązaniem – forma jednogniazdowa czy wielogniazdowa.
2. Korekcja kształtu detalu
Kolejnym krokiem jest skorygowanie kształtu wypraski zgodnie z wymogami procesu formowania wtryskowego. Projekt wypraski najczęściej nie obejmuje wszystkich niezbędnych etapów jej powstawania. Dlatego za pomocą specjalnego oprogramowania koryguje się kształt detalu, który ma powstawać w gnieździe formy.
3. Analiza przepływu materiału
Ten etap projektowania formy wtryskowej również, tak jak poprzednie, wymaga użycia specjalistycznego oprogramowania służącego do tworzenia form wtryskowych. Każdy z materiałów używanych do formowanie wtryskowego charakteryzuje się innymi parametrami przepływu, dlatego też analiza przepływu inaczej będzie wyglądać w przypadku wypraski z tworzywa sztucznego, a jeszcze inaczej jeśli detal ma powstać z metalu.
4. Dokumentacja techniczna – projektowanie form wtryskowych
W dokumentach znajdują się między innymi informacje dotyczące technologii wykonania formy wtryskowej, liczby gniazd, zastosowania systemu wlewowego, metody termostatowania obiegów termostatujących czy sposobu usuwania gotowej już wypraski.