Рекомендации по проектированию двухкомпонентной формовки: толщина стенки, литник и сочетание материалов

Представьте себе дозатор мыла с жестким корпусом из полипропилена и мягкой кнопкой из ТПЭ. Десять лет назад стандартным способом было отлить два компонента отдельно, а затем запрессовать или склеить их вместе. Виды сбоев — отслаивание захватов, проскальзывание рукояток, двойной инвентарь, дополнительная рабочая сила — все они знакомы инженерам-технологам. Двухзарядный формовочный пресс удаляет большую часть этого, формуя сердечник, вращая инструмент и формуя рукоятку в одном и том же цикле. Загвоздка в том, что этот компактный процесс работает только тогда, когда геометрия пресс-формы, пара материалов и поведение машины проектируются вместе. Эти рекомендации представляют собой разницу между надежным механическим соединением и претензией на расслоение.

Что такое двухэтапное формование?

При двухэтапном формовании, также называемом двухкомпонентным, двухэтапным формованием или формованием 2K, используется один зажимной блок, но два отдельных блока впрыска. В типичной конструкции с поворотным столом форма, установленная на вращающейся пластине, принимает первый материал, поворачивается на 180 градусов, а затем закрывается на втором барабане для второго выстрела. Два материала затвердевают друг против друга, образуя химическую или механическую связь, и деталь из нескольких материалов выбрасывается в одном и том же цикле. Никакой обработки вставок, никакого вторичного прессования, никакого клея.

Дизайнеры часто задаются вопросом, является ли двухэтапное формование тем же, что и накладное формование. Строго говоря, наплавку можно производить на стандартном станке путем переноса затвердевшей вставки в другую форму. Двухэтапное формование представляет собой интегрированную версию: одна машина, один цикл, один комплект пресс-форм. Это различие имеет значение при определении времени, поскольку настоящий двухзарядный инструмент обычно дороже в изготовлении, но дешевле в эксплуатации. А двухцветная машина для литья под давлением этот принцип реализуется с помощью специальной системы управления обоими стволами и индексной пластиной с сервоприводом.

Семь правил дизайна, которые определяют успех формования

Как только концепция машины определена, разработчик пресс-формы контролирует результат. Эти правила упорядочены по частоте проблем, возникающих при аудите производства и клиентов.

Правило 1: начните с пары материалов

Сила связи – это первые ворота. ТПЭ не схватывает химически любой конструкционный пластик. Большинство стирольных ТПЭ образуют прочную связь с полипропиленом; на ПБТ или нейлоне соединение обычно зависит только от механического замка, который ненадежен при отслаивании. Практическая отправная точка — сочетать материалы с одинаковой температурой плавления, примерно в пределах 40–60°C, чтобы вторая порция не слишком размягчила первую. Всегда проверяйте конкретную марку ТПЭ, а не общую таблицу данных, поскольку твердость и содержание масла значительно меняют адгезионные характеристики.

Правило 2: Держите стену первого выстрела достаточно жесткой

Подложка выстрела 1 должна оставаться механически стабильной, пока второй ствол прижимается к ней. Для большинства термопластов минимальная стенка дроби 1 должна быть выше 1,2 мм; Тонкостенные формулировки здесь применимы так же, как и при однократном формовании. Там, где второй материал обхватывает край, обработайте углубленную подрезку по геометрии первого кадра. Этот механический замок защищает химическую связь и выдерживает нагрузки от отслаивания гораздо лучше, чем плоский интерфейс.

Правило 3: Проектируйте запорные площадки, выдерживающие давление нагнетания

Каждая линия уплотнения между двумя полостями должна выдерживать второе давление впрыска. Расчетная запорная площадка шириной не менее 3 мм располагается на плоскости разъема стальными уголками, перпендикулярными направлению закрытия. Избегайте ступенчатого отключения, из-за которого вспышка может выскочить из изношенного угла. Если выбивной штифт должен располагаться рядом с полостью для второго выстрела, поместите штифт внутри запорной площадки, чтобы никакая отметка не стала местом утечки.

Правило 4: Ворота второго выстрела параллельно существующей поверхности

Затвор для второго выстрела должен направлять расплав в полость, не разрушая поверхность первого выстрела. Самая безопасная геометрия — это подводная лодка или ворота туннеля, ориентированные параллельно существующей стене, поэтому поток скользит по первому материалу, а не сильно ударяется перпендикулярно. Тогда давление уплотнения должно быть сбалансировано между двумя воротами; Анализ текучести пресс-формы теперь является стандартом для проверки баланса перед резкой стали.

Правило 5: Учет дифференциальной усадки и осадки

Эти два материала сжимаются с разной скоростью. Жесткая подложка из АБС-пластика может дать усадку примерно на 0,5%, а мягкая ТПЭ — на 1,5–2,5%. Более жесткий материал определяет окончательный размер, но остаточное напряжение на границе раздела может вызвать коробление тонких балок. Сохраняйте углы уклона 1–2° на внешних стенах и 2–3° там, где второй выстрел огибает выступы. Для деталей длиной более 150 мм добавьте дополнительно 0,1–0,2° на 100 мм длины, поскольку ошибка поворотного указателя на опорном валу становится видимым несоответствием на дальнем крае полости.

Правило 6: Спланируйте последовательность изгнания

Формы для двухзаходной формы часто требуют двухэтапного выброса, поскольку второй материал прилипает к текстурированной сердцевине. Используйте съемные пластины на стороне с высокой адгезией TPE и держите штифты сердечника ступенчатыми, чтобы избежать следов присосок. Гораздо более распространенной проблемой является задир на поверхности первого выстрела во время вращения: каждому керну, который должен преодолеть высоту второй полости, требуется достаточный ход, прежде чем стол начнет индексироваться. Это становится расчетом размера пресс-формы на ранних этапах проектирования, а не корректировкой в ​​​​производственных условиях.

Правило 7. Устанавливайте допуски с учетом интерфейса

Детали, изготовленные из нескольких материалов, накапливают допуск за счет двух разных кривых усадки и одного индексного механизма. Избегайте указания жестких позиционных допусков на границе материала. Вместо этого определите разделяющий свидетель, разрешенный на второй стороне, и спроектируйте элементы сопряжения, которые автоматически обнаруживаются. Этот подход широко применяется в автомобильных внутренних деталях, медицинских ручках и чехлах для бытовой электроники — сегментах, которые мы поддерживаем через специальные прикладная инженерия .

Выбор машины: соответствие пресса пресс-форме

Выбор литьевой машины – это не второстепенная мысль. Три параметра со стороны машины напрямую влияют на конструкцию пресс-формы: проектируемая площадь, объем впрыска и диаметр поворотного стола. Формовщики обычно оценивают необходимую силу зажима, складывая площадь проекции обеих полостей и применяя коэффициент тоннажа для конкретного материала, а затем добавляя запас прочности на 10–20%. Во-вторых, важен баланс узла впрыска: если порция TPE составляет всего 2–5 г, разрешение дозирования второго ствола определяет, сможете ли вы обеспечить повторяемость ±0,1 г. В-третьих, поворотный стол должен освободить все стержни и направляющие во время индексации — это часто устанавливает минимальное расстояние между тягами еще до того, как будет принят во внимание номинальный тоннаж.

Двухцветная литьевая машина HXS160 для деталей среднего размера Эта двухзаходная машина с независимыми узлами впрыска и поворотным столом с сервоприводом выдерживает средние усилия зажима, что делает ее практичной точкой входа для панелей управления, ручек, крышек и компонентов бытовой техники. Посмотреть продукт →

Для усилий зажима около 160–200 тонн специально созданные двухцветные машины, такие как HXS160 и HXS200, оснащены двумя независимыми узлами впрыска и сервочувствительным поворотным столом. Это становится стандартной отправной точкой для панелей управления, ручек, крышек и деталей бытовой техники среднего размера. На приведенной ниже диаграмме сравнивается эффективная производственная последовательность двухэтапного маршрута вставки и ротационного двухэтапного маршрута в относительном масштабе.

Распространенные дефекты и как дизайн их предотвращает

Даже хорошо спроектированная двухшаговая форма может выйти из строя, если игнорировать взаимодействие между двумя порциями. В таблице ниже перечислены дефекты, которые чаще всего выявляются при производственном аудите, а также корректирующие действия на уровне конструкции и оборудования.

Проверка реальности затрат и времени цикла

На этапе составления предложения многие покупатели сравнивают стоимость двухзаходного инструмента на полость с однозаходным инструментом. Честный ответ заключается в том, что двухзарядная оснастка стоит дороже, потому что она содержит два полных набора полостей, две системы затворов и гораздо более точное запорное устройство. Общая стоимость владения обычно благоприятствует двухэтапному формованию, когда годовой объем превышает примерно 50 000 единиц, а альтернативный процесс включает этап ручной или автоматизированной сборки. Вторичная экономия — меньше труда, отсутствие клея, отсутствие брака при позиционировании, отсутствие повторной плавки — часто покрывает расходы на инструменты в течение первого года производства.

HXS200T Двухцветная энергосберегающая литьевая машина с сервоприводом Благодаря более высокому тоннажу, большему объему выстрелов и большей плите эта модель поддерживает более тяжелые детали с мягким на ощупь и компоновку с двумя полостями, а ее сервопривод и двойные барабаны обеспечивают эффективное формование нескольких материалов. Посмотреть продукт →

Для деталей весом более 20 г или с большой мягкой на ощупь поверхностью HXS200 предлагает запас по высоте и размер валика, соответствующий объему впрыска, что позволяет работать с более крупными макетами с одной или двумя полостями. Он также поддерживает более высокий тоннаж, необходимый, когда проецируемая площадь второго выстрела приближается к пределу зажима.

Часто задаваемые вопросы