چگونه نیروی گیره مناسب را برای ماشین قالب گیری تزریقی خود انتخاب می کنید؟

نیروی گیره مناسب برای یک دستگاه قالب گیری تزریقی با ضرب مساحت پیش بینی شده قطعه (بر حسب اینچ یا سانتی متر مربع) در فشار حفره مورد نیاز برای ماده قالب گیری تعیین می شود - سپس یک حاشیه ایمنی 10 تا 20 درصد برای در نظر گرفتن تغییرات فرآیند اضافه می شود. انتخاب نیروی گیره بسیار کم باعث نقص فلاش و عدم دقت ابعاد می شود. انتخاب بیش از حد انرژی را هدر می دهد، سایش قالب را تسریع می کند و هزینه های دستگاه را متورم می کند. این راهنما از طریق روش محاسبه کامل، متغیرهای مواد و قطعاتی که بر نتیجه تأثیر می‌گذارند و قوانین عملی که مهندسان فرآیند با تجربه برای تأیید انتخاب خود قبل از تعهد به مشخصات ماشین استفاده می‌کنند، می‌پردازد.

آنچه که نیروی بستن در واقع انجام می دهد

در طی قالب‌گیری تزریقی، پلاستیک مذاب با فشار بالا به داخل قالب بسته تزریق می‌شود - معمولاً بین 5000 و 20000 psi (345 تا 1380 بار) بسته به ماده و هندسه قطعه. این فشار تزریق بر روی ناحیه پیش بینی شده حفره قالب عمل می کند و نیرویی ایجاد می کند که سعی می کند تا نیمه های قالب را از هم دور کند. واحد گیره باید نیروی کافی برای بسته نگه داشتن قالب در برابر این نیروی جداکننده در طول مراحل تزریق و بسته بندی اعمال کند.

اگر نیروی گیره ناکافی باشد، قالب تحت فشار تزریق کمی باز می شود و به مواد مذاب اجازه می دهد تا به خط جدایی فرار کنند - نقصی که به عنوان شناخته می شود. فلش . فلاش زیبایی بخش را خراب می کند، لبه های تیز ایجاد می کند که نیاز به پردازش پس از آن دارد و می تواند به طور دائم به سطح جداسازی قالب در طول زمان آسیب برساند. برعکس، اجرای یک قطعه کوچک بر روی یک دستگاه بزرگ انرژی را هدر می دهد و فشار غیرضروری به قالب وارد می کند و عمر مفید آن را کاهش می دهد.

فرمول اصلی برای محاسبه نیروی گیره مورد نیاز

فرمول استاندارد صنعت برای تخمین حداقل نیروی گیره عبارت است از:

نیروی گیره (تن) = مساحت پیش بینی شده (در مربع) × فشار حفره (psi) ÷ 2000

در واحدهای متریک: نیروی بستن (kN) = مساحت پیش بینی شده (cm²) × فشار حفره (بار) ÷ 100

تعریف منطقه پیش بینی شده

ناحیه پیش‌بینی شده سایه‌ای است که وقتی از جهت باز شدن قالب مشاهده می‌شود روی صفحه جداکننده ایجاد می‌کند - به عبارت دیگر، ردپای صاف حفره همانطور که مستقیماً از بالا دیده می‌شود. برای یک قالب چند حفره، منطقه پیش بینی شده شامل تمام حفره ها به علاوه سیستم دونده . یک قسمت تک حفره ای به ابعاد 4 اینچ × 6 اینچ دارای مساحت پیش بینی شده 24 اینچ است. یک قالب 4 حفره ای از همان قسمت دارای مساحت 96 اینچ مربع به اضافه ناحیه دونده است.

نمونه کار شده

یک قالب 4 حفره ای را در نظر بگیرید که یک درپوش پلی پروپیلن (PP) با مساحت پیش بینی شده 18 اینچ در هر حفره و یک سیستم دونده که 8 اینچ مربع اضافی را ایجاد می کند، در نظر بگیرید:

• کل منطقه پیش بینی شده = (4 × 18) 8 = 80 اینچ مربع
• فشار حفره PP = تقریبا 3000 psi (جدول مواد زیر را ببینید)
• حداقل نیروی گیره = 80 × 3000 ÷ 2000 = 120 تن
• با حاشیه ایمنی 15٪: 120 × 1.15 = 138 تن → a را انتخاب کنید دستگاه 150 تن

فشار حفره بر اساس مواد: مقادیر مرجع

فشار حفره به طور قابل توجهی بین مواد بر اساس ویسکوزیته، طول جریان و دمای پردازش متفاوت است. جدول زیر مقادیر مرجع پرکاربرد را برای مواد قالب گیری تزریقی رایج ارائه می دهد. اینها مقادیر متوسط ​​هستند - فشار حفره واقعی به ضخامت دیوار، طراحی دروازه و طول جریان بستگی دارد، بنابراین نرم افزار شبیه سازی باید برای کاربردهای دقیق و حیاتی استفاده شود.

پنج متغیری که نتیجه محاسبه شده را تنظیم می کنند

فرمول منطقه پیش‌بینی‌شده یک خط پایه قابل اعتماد ارائه می‌کند، اما پنج متغیر کلیدی می‌توانند نیروی گیره مورد نیاز واقعی را بالاتر یا کمتر از آنچه محاسبه اولیه نشان می‌دهد، فشار دهد.

1. ضخامت دیوار

دیوارهای نازک‌تر به فشار تزریق بالاتری برای پر شدن قبل از یخ زدن مواد نیاز دارند که مستقیماً فشار حفره و در نتیجه تقاضای نیروی گیره را افزایش می‌دهد. بخشی با الف ضخامت دیوار زیر 1.5 میلی متر ممکن است به 20 تا 40 درصد نیروی بستن بیشتر از همان قطعه در ضخامت دیواره 3 میلی متر نیاز داشته باشد. برعکس، قطعات با دیواره ضخیم (بالاتر از 4 میلی متر) راحت تر جریان می یابند و اجازه می دهند فشار تزریق کمتری داشته باشند.

2. نسبت طول جریان به ضخامت دیوار (نسبت L/T)

نسبت L/T - مسافتی که پلاستیک مذاب باید از دروازه تقسیم بر ضخامت دیوار طی کند - نشانگر مستقیم دشواری پر شدن است. نسبت L/T بالای 150:1 نشان دهنده پر شدن چالش برانگیز است که به فشار تزریق بالا و در نتیجه نیروی گیره بیشتر نیاز دارد. به عنوان مثال، یک مسیر جریان 300 میلی متری از طریق یک دیوار 2 میلی متری دارای نسبت L/T 150 است که حد بالایی برای پردازش راحت برای اکثر رزین های استاندارد است.

3. اندازه و مکان دروازه

گیت های کم اندازه باعث ایجاد افت فشار در نقطه ورودی می شوند و برای جبران نیاز به فشار تزریق بالاتری دارند - که فشار حفره و تقاضای گیره را افزایش می دهد. سیستم‌های دونده داغ با دریچه‌های سوپاپ، یا گیت‌های بزرگ فن که در مرکز روی قطعه قرار دارند، افت فشار را کاهش می‌دهند و می‌توانند نیاز به نیروی گیره را کاهش دهند. 10-25٪ در مقایسه با دروازه های لبه کوچک در همان قسمت.

4. پیچیدگی قسمت و ویژگی های Deep Draw

قطعات با دنده های عمیق، باس ها یا هندسه پیچیده، غلظت فشار محلی بالایی ایجاد می کنند. این ویژگی ها اغلب به فشار بسته بندی بالاتری برای دستیابی به پر شدن کامل و دقت ابعادی نیاز دارند که میانگین فشار حفره را در سراسر منطقه پیش بینی شده افزایش می دهد. a اضافه کنید بافر 15 تا 20 درصد به نیروی گیره محاسبه شده برای قطعات با عمق دنده قابل توجه (عمق دنده بیش از 3× ضخامت دیوار) یا هندسه زیر برش پیچیده.

5. تعداد حفره ها و تعادل دونده

قالب های چند حفره ای فقط به اندازه سیستم دونده خود متعادل هستند. یک دونده نامتعادل برخی از حفره ها را قبل از سایرین پر می کند و باعث می شود که در حفره های زود پر شوند، زیرا دستگاه همچنان به فشار دادن مواد به داخل قالب ادامه می دهد. حفره های پر شده به طور قابل توجهی فشار بیشتری را نسبت به پر کردن متعادل بر روی قالب وارد می کنند. برای قالب های خانوادگی یا قالب هایی با بیش از 8 حفره، a را اضافه کنید بافر نیروی گیره 10 تا 15 درصد مگر اینکه سیستم دونده برای پر کردن متعادل از طریق شبیه سازی یا اجرای آزمایشی تایید شده باشد.

قانون شست: تن در هر اینچ مربع

برای تخمین سریع در مراحل اولیه برنامه ریزی پروژه - قبل از اینکه طراحی قالب با جزئیات کامل شود - متخصصان صنعت معمولاً از یک قانون ساده شده تن در هر اینچ مربع استفاده می کنند. این ارقام ضخامت دیوار استاندارد (2-3 میلی متر) و طراحی دروازه معمولی را فرض می کنند:

با استفاده از همان مثال درب PP قبلی: 80 اینچ × 2.0 تن/اینچ مربع = 160 تن - کمی محافظه کارتر از نتیجه فرمول 138 تن است که برای تخمین سریع قبل از تکمیل مهندسی دقیق مناسب است.

اشتباهات رایج هنگام انتخاب نیروی بستن

• استفاده از مساحت کل قسمت به جای مساحت پیش بینی شده. یک قسمت کاسه‌شکل سطح بزرگی در سراسر دیوارها و پایه‌اش دارد، اما سطح پیش‌بینی‌شده آن - ردپای صاف که مستقیم به پایین به نظر می‌رسد - ممکن است بسیار کوچک‌تر باشد. استفاده از سطح کل به طور قابل توجهی نیاز به نیروی گیره را بیش از حد برآورد می کند و منجر به انتخاب ماشین با اندازه بزرگ می شود.
• نادیده گرفتن سیستم دونده در قالب های چند حفره ای. سیستم‌های رانر بسته به چیدمان دونده می‌توانند 10 تا 30 درصد به منطقه مؤثر پیش‌بینی شده اضافه کنند. حذف این مورد به طور مداوم منجر به گیره و فلش در خط جدایی دونده می شود.
• اعمال حاشیه ایمنی بسیار زیاد در حالی که یک بافر ایمنی 10-20٪ مناسب است، برخی از مهندسان به طور معمول حاشیه های 50-100٪ را "فقط برای ایمن بودن" اعمال می کنند. اجرای یک کار 100 تنی روی یک ماشین 200 تنی انرژی قابل توجهی را هدر می دهد - ماشین های الکتریکی در 70-90٪ نیروی گیره نامی - و باعث سایش غیر ضروری قالب در اثر فشار بیش از حد گیره می شود.
• عدم در نظر گرفتن تغییرات مواد در طول تولید. تغییر از PP به PC در همان قالب بدون محاسبه مجدد نیروی گیره یکی از دلایل رایج فلاش است. کامپیوتر با فشار حفره 8000 psi روی قالبی با اندازه PP در 3000 psi تقریباً نیاز دارد 2.7× نیروی گیره برای همان منطقه پیش بینی شده
• تکیه بر فرمول به تنهایی برای قطعات بسته بندی جداره نازک. قطعات با ضخامت دیواره زیر 1 میلی متر و نسبت L/T بالا نسبت به تغییرات فرآیند بسیار حساس هستند. برای این کاربردها، شبیه‌سازی جریان قالب (با استفاده از نرم‌افزارهایی مانند Moldflow یا Moldex3D) ضروری است – تخمین‌های مبتنی بر فرمول می‌توانند الزامات بستن را دست‌کم بگیرند. 30-50٪ .

چگونه انتخاب نیروی گیره خود را تأیید کنید

قبل از نهایی کردن انتخاب ماشین یا تعهد به تولید، نیروی گیره محاسبه شده را با استفاده از یک یا چند روش زیر تأیید کنید:

• شبیه سازی جریان قالب: نرم‌افزارهایی مانند Autodesk Moldflow، Moldex3D، یا Sigmasoft می‌توانند توزیع فشار حفره را در کل منطقه پیش‌بینی‌شده مدل‌سازی کنند و نیروی گیره دقیق مورد نیاز را تولید کنند. این استاندارد طلایی برای طرح های قالب جدید، به ویژه برای قطعات دقیق، نوری یا پزشکی است.
• سنسورهای فشار حفره: نصب حسگرهای فشار پیزوالکتریک در حفره قالب در آزمایش‌های اولیه، فشار واقعی حفره را در زمان واقعی اندازه‌گیری می‌کند. مقایسه فشار اندازه‌گیری شده با تخمین‌های محاسبه‌شده تأیید می‌کند - یا نیاز به تنظیم را آشکار می‌کند - مشخصات نیروی گیره.
• آزمایش کاهش نیروی گیره: در یک ماشین موجود، به تدریج نیروی گیره را در طول دوره تولید با افزایش 5 تنی کاهش دهید تا زمانی که فلاش برای اولین بار روی قطعه ظاهر شود. نیرویی که در آن فلاش ظاهر می شود حداقل نیروی گیره مورد نیاز است. فعال در 110-115٪ از این مقدار یک پنجره تولید قابل اعتماد و کارآمد می دهد.

انتخاب نیروی گیره مناسب با یک محاسبه ساده شروع می شود - مساحت پیش بینی شده ضرب در فشار حفره مواد - اما دقت این نتیجه به محاسبه صحیح ضخامت دیوار، نسبت L/T، طراحی دروازه، پیچیدگی قطعه و تعداد حفره ها بستگی دارد. یک حاشیه ایمنی 10 تا 20 درصد را در بالای حداقل محاسبه شده اعمال کنید، تا اندازه دستگاه استاندارد بعدی جمع کنید و از طریق شبیه سازی جریان قالب یا اندازه گیری فشار حفره برای هر طراحی قالب جدید اعتبار سنجی کنید. نه بزرگ‌کردن و نه کوچک‌تر کردن اندازه، کارایی تولید را تامین نمی‌کند: هدف کوچک‌ترین دستگاهی است که به‌طور قابل‌اطمینانی قالب را در هر عکس بسته نگه می‌دارد، با کمترین هزینه انرژی ممکن برای هر قطعه.