Dijelovi kalupa nisu toliko misteriozni nakon što ste srušili nekoliko alata za popravak. Jezgra čini unutarnju površinu, šupljina čini vanjsku, a sve ostalo je tu samo da podupre ta dva dijela ili pomiče stvari. Ali detalji postaju neuredni ovisno o tome što oblikujete i koliko dugo alat treba trajati.
P20 čelik je ono što većina domaćih trgovina koristi za alate opće namjene. Košta oko 5,40 USD/lb od Castle Metalsa kada smo naručili 1800 funti u ožujku 2024. To je prethodno-očvrsnuto na 30 HRC tako da ga možete strojno obrađivati bez toplinske obrade, što štedi tjedne izvan rasporeda. Za srednje{8}}osnovu kalupa možda 18"x24", tražite 400-500 funti čelika samo za jezgru i blokove šupljina.
H13 košta više i strojevi su sporiji, ali imate bolju otpornost na habanje. Koristimo ga samo kada kupac koristi materijale punjene staklom-ili želi životni ciklus od 200k+. Tvrdoća nakon toplinske obrade je oko 50 HRC naspram 30 za P20, što znači alat od karbida i sporije posmake. EDM postaje neophodan za sve fine karakteristike jer ne možete učinkovito glodati kaljeni čelik.
Igle za izbacivanje izgledaju jednostavne dok nisu
Standardne okrugle igle za izbacivanje iz Progressive Components koštaju možda 8-12 USD, ovisno o promjeru. Problem nije cijena, problem je u tome da rade pouzdano desetke tisuća ciklusa bez nagrizanja u provrtu.
Prošle smo godine izradili alat za unutrašnje obloge automobila - 32 igle za izbacivanje jer je dio imao složenu geometriju. Nakon 8 000 ciklusa, šest je iglica povremeno zapinjalo. Srušio sam kalup i otkrio nagrizanje na osovinama klinova gdje su prolazile kroz ploču za izbacivanje. Završetak provrta bio je 32 Ra kada je trebao biti 16 Ra ili bolji. To je naša čast jer ga nismo uhvatili tijekom prihvaćanja kalupa.
Popravio sam to povlačenjem svih klinova, poliranjem provrta na 12 Ra i ugradnjom nitriranih klinova. Nitrirane igle koštaju oko 14 USD svaka naspram 9 USD za standardne, ali površinska tvrdoća skače na 65 HRC. Alat je pokrenuo još 40 000 ciklusa prije nego što smo vidjeli bilo kakve probleme.
Izbacivači noževa su drugačiji - EDM žicom koristite prilagođeni oblik umjesto da koristite okrugli kundak. Traje vječno i shodno tome košta. Napravio je set za kućište baterije koje je koštalo 2100 USD u vremenu strojne obrade kada bi okrugle igle bile ukupno možda 400 USD. Ali okrugle igle ne bi funkcionirale s dubokim rebrima u tom dijelu.
Kanali za hlađenje su važniji nego što ljudi misle
Vrijeme ciklusa se u osnovi kontrolira time koliko brzo možete ohladiti dio. To smo izmjerili na kućištu od polipropilena - 8 mm debljine stjenke, temperatura kalupa 180 stupnjeva F. Uz rashladne linije promjera 3/8" razmaknute 1,2" od površine šupljine, vrijeme hlađenja bilo je 38 sekundi. Pomaknuo je redove na razmak od 0,7 inča i smanjio ga na 26 sekundi.
To smanjenje od 12 sekundi ne zvuči puno dok ne pokrenete 500.000 dijelova godišnje. Štedi vam oko 1660 sati tiskarskog vremena godišnje, što je uz cijenu stroja od 65 USD po satu više od 100 tisuća USD smanjenih troškova proizvodnje. Ipak, redizajn linije za hlađenje dodao je samo možda 3500 dolara na cijenu alata.
Konformno hlađenje pomoću 3D tiskanih kalupnih umetaka može skratiti još 20-30% vremena hlađenja, ali plaćate 95-115 USD po kubnom inču tiskanog materijala. Napravili smo analizu troškova za ovaj kalup za medicinske uređaje - tiskani umetak je trebao biti 18.000 USD u odnosu na 4.000 USD za konvencionalno hlađenje s bušenjem. Otplata je bila 14 mjeseci pri njihovom obujmu proizvodnje pa su ga proslijedili.
Jedinice za kontrolu temperature su druga stvar. Jeftini iz Kine koštaju 1800 USD-2500 i imaju užasnu temperaturnu stabilnost - izmjerili smo ±8 stupnjeva F na jednoj jedinici. Jedinice Thermal Care koštaju 6500-9000 USD, ali drže ±1 stupanj F. Za inženjerske smole gdje je važna preciznost temperature kalupa, to vrijedi platiti.
Brzina protoka kroz kanale za hlađenje treba postići turbulentni protok - Reynoldsov broj iznad 4000 ili tako nešto. Testirali smo to s različitim pumpama na alatu - na 2 GPM kroz vodove od 3/8", protok je bio laminaran i hlađenje je bilo loše. Podigli smo na 5 GPM i temperature su se ujednačile. Prelazak na 8 GPM nije puno pomogao, samo je uzalud trošio kapacitet pumpe.
Vrste vrata i nered koji uzrokuju
Rubne kapije ostavljaju vidljiv trag koji treba podrezati. Jednostavan za obradu, ali plaćate nekome da ručno podrezuje dijelove ili postavlja uređaj za podrezivanje. Za industrijske dijelove nitko ne mari, za proizvode široke potrošnje to je nedopustivo.
Vrata podmornice se odsijecaju tijekom izbacivanja tako da nema ručnog podrezivanja. Kanal vrata tuneli ispod površine dijela pri gazu od 5-7 stupnjeva. Kada je kut gaza pogrešan ili je promjer vrata prevelik, vrata se ne smiču čisto i dolazi do poderanog materijala na mjestu vrata.
Da se to dogodilo na kozmetičkom dijelu kućišta - vrata su specificirana na 0,060" promjera, ali su obrađena na 0,072" jer je netko pogrešno pročitao crtež. Dijelovi su izašli s grubim ožiljcima na vratima koji nisu udovoljavali specifikacijama izgleda. Trebao nam je cijeli dan da preradimo područje vrata i probne snimke prije nego što smo se vratili u specifikacije.
Vrući kanali u potpunosti eliminiraju otpad od kanala, ali trošite 18 000 USD-30 000 USD na sustav razdjelnika za alat s 4 šupljine. Održavanje je konstantno - mlaznice se začepljuju, termoelementi kvare, trake grijača izgaraju. Godišnje izdvajamo 1500-2500 dolara za popravke vrućih kanala na umjereno složenim alatima.
Neki materijali uopće neće raditi u vrućim kanalima. Jednom smo pokušali pokrenuti PVC u vrućem kanalu - užasna ideja. Materijal se razgrađuje na povišenim temperaturama i dobivate ispuštanje HCl koji sve nagriza. Na kraju je prebačen natrag na hladni pogon unatoč rasipanju materijala.
Vrata ventila vam daju preciznu kontrolu vrata, ali svaki sklop zatika ventila košta 1800 USD-2400 USD. Za alat s 8 - šupljina koji košta gotovo 20 000 USD samo u hardveru za vrata, plus trebate hidraulično ili pneumatsko pokretanje. Ima smisla samo-za vrhunske aplikacije gdje su kozmetika vrata i dosljednost od udarca do udarca kritični.
Sporedne akcije ne uspijevaju u predvidljivim obrascima
Kutne igle povlače klizne unatrag dok se kalup otvara. Standardni kut je 18 stupnjeva od okomice - strmiji od toga i dobivate prekomjerna bočna opterećenja, plića i klin mora biti predug. Koristimo raspon od 15-20 stupnjeva ovisno o ograničenju prostora.
Igle otkazuju tamo gdje se promjer mijenja - kao što je prelazak s promjera 0,500" na 0,375". Oštar radijus prijelaza stvara koncentraciju naprezanja i dolazi do pucanja uslijed zamora nakon 25k-40k ciklusa. Da je serija kutnih klinova otkazala nakon 32 000 ciklusa na najlonskom alatu ispunjenom staklom. Promijenjen je radijus prijelaza s 0,020" na 0,080" i nitrirani pinovi, što je riješilo problem.
Potrošne ploče ispod klizača potrebno je zamijeniti svakih 60 000 ciklusa. PTFE ispunjen broncom- je standardni materijal - košta oko 45-65 USD po ploči ovisno o veličini iz Misumija. Za zamjenu je potrebno možda 90 minuta ako ste projektirali za servisiranje. Neki alati imaju habajuće ploče zakopane na mjestu gdje vam je potrebno 4 sata rastavljanja da biste im pristupili. Loš dizajn.
Hidraulično povlačenje jezgre potpuno preskače kutni zatik - hidraulički cilindar samo gura jezgru unutra i van. Puno više fleksibilnosti u smjeru pokretanja i možete koristiti veće jezgre. Cilindar košta 1400-2200 dolara, ovisno o veličini provrta i duljini hoda. Većina strojeva za kalupljenje ima pomoćnu hidrauliku koja može pokrenuti 2-3 jezgre, osim toga potrebna vam je vanjska jedinica za napajanje.
Odzračivanje se zanemaruje dok nemate tragove opeklina
Zarobljeni zrak se komprimira tijekom ubrizgavanja i zagrijava do 700-800 stupnjeva F, što spaljuje plastiku i ostavlja crne tragove. Standardni ventilacijski otvori duboki su 0,0008-0,0012" na liniji razdvajanja - dovoljno duboki za zrak, ali preplitki da bi plastika prošla kroz njih.
U praksi se otvori začepljuju oslobađanjem plijesni i degradiranom smolom. Čistite ih jednom tjedno mjedenim četkama ili pjeskarenjem. Potrebno je oko 30 minuta po kalupu ako su otvori dostupni, dulje ako su zakopani u nekom kompliciranom području zatvaranja.
Porozni ventilacijski čepovi koštaju 95-140 USD svaki, ali rade puno bolje od strojno izrađenih ventilacijskih otvora na uskim mjestima. Sinterirani metal je porozan na skali od 25-30 mikrona tako da plin izlazi, ali plastika ne može prodrijeti. Stavljamo ih u područja dubokih rebra ili složene geometrije gdje konvencionalna ventilacija ne funkcionira.
Neki građevinari sada koriste lasersku ablaciju za mikro{0}}ventilaciju - spaljuje kanale dubine 0,0003-0,0006" koji su manje skloni bljeskanju. Nismo to sami isprobali jer nemamo lasersku opremu. Vjerojatno trebamo raditi u zrakoplovstvu ili medicini da bismo opravdali tu investiciju.
Kad vam jeftine komponente unište dan
Jednom sam kupio snižene povratne igle za izbacivanje kako bih uštedio 180 USD na izradi alata. Igle su izmjerile 36 HRC umjesto specificiranih minimalnih 48 HRC. Nakon 4200 ciklusa glave klinova su se pojavile kao gljive i zaglavile se u ploči za izbacivanje. Plijesan potpuno zatvorena.
Morao sam sve srušiti, zamijeniti svih šest povratnih klinova s odgovarajućim jedinicama tvrdoće i očistiti oštećene rupe na ploči za izbacivanje. Izgubio je tri dana proizvodnje i potrošio 1800 dolara na hitan popravak. To se događa kada jeftino nabavite komponente u vrijednosti od 30 USD.
Vodeći klinovi i čahure kontroliraju poravnanje kalupa. Standardni zazor je 0,0007-0,0010" u dijametru za nesmetan rad bez klizanja. Specificiramo dijamantne-svornjake od DME-a po cijeni od 135 USD za alate koji rade s abrazivnim materijalima - traju možda 6-8 puta dulje od nepresvučenih osovinica.
Sprue čahure iz Stracka ili Hasca koštaju 80 USD-120 svaka, ovisno o polumjeru nosa i promjeru vrata. Bitan je radijus gdje se ulivnik susreće s mlaznicom - previše oštar i dolazi do koncentracije naprezanja i eventualnog pucanja. Koristimo radijus najmanje 0,500" na alatima s hladnim kanalima, veći za razvodnike s vrućim kanalima.
Kalupljenje umetaka postaje komplicirano
Metalni umetci trebaju precizno lociranje - čak i odstupanje od 0,015" može uzrokovati dimenzionalne probleme. Opružne-igle za lociranje drže umetak na osnovnim površinama tijekom zatvaranja kalupa. Igle koštaju možda 25-40 USD svaki od Misumija ili Fibroa, prilično standardne komponente.
Zadržavanje umetka ovisi o mehaničkom blokiranju. Rebranje na cilindričnim mjedenim umetcima poboljšava silu izvlačenja za 35-40% u usporedbi s glatkim umetcima na temelju testiranja koje smo proveli u najlonu 6/6. Dijamantni nabor radi bolje od ravnog nabora jer dobivate veću površinu.
Napravili smo projekt prelivanja gdje je prvo snimanje ABS-a trebalo 5 sati izlaganja atmosferi prije drugog snimanja TPE-a. Nešto o stabilizaciji dimenzija prije prelivanja - inženjer nije dobro objasnio, ali to je ono što je preporučio dobavljač smole. To je značilo da smo trebali međuzalihe i prostor u regalima, što je kompliciralo planiranje proizvodnje.
Kalupi za -dva izbacivanja izbjegavaju problem inventara radeći oba izbacivanja u jednom ciklusu. Kalup se okreće ili indeksira između stanica. Ali cijena alata skače na 45.000-65.000 USD u odnosu na 12.000-18.000 USD za sekvencijalno oblikovanje. Ima smisla samo pri stvarno velikim glasnoćama.
Zašto aluminijski alat još uvijek ima svoje mjesto
Aluminijski strojevi 4x brži od alatnog čelika. Šupljini za koju je potrebno 28 sati da se gloda u H13 potrebno je možda 7 sati u QC-10 aluminiju. Uz cijenu trgovine od 90 USD po satu, to je ozbiljan novac.
Trajnost alata je problem - aluminij je dobar za 8 000-12 000 ciklusa, ovisno o smoli i uvjetima. Dobar za izradu prototipova ili alata za premošćivanje, ali ne možete pokrenuti količine proizvodnje. QC-10 aluminij košta oko 9,50 USD/lb naspram 5,40 USD za P20 čelik, tako da je trošak materijala veći, ali uštede strojne obrade to više nego nadoknađuju.
Neki graditelji koriste aluminijske šupljine s čeličnim jezgrama i umetcima za vrata. Napravili smo ovo za 35.000 dijelova - uštedjeli smo oko 6.500 USD na troškovima alata u usporedbi sa svim-čeličnim konstrukcijama. Aluminijska šupljina istrošila se oko 32 000 ciklusa i bilo ju je potrebno malo polirati, ali je izdržala.
Kirksit je čak jeftiniji od aluminija, ali nikad nisam vidio da se koristi za pravo injekcijsko prešanje. Možda za-niskotlačne primjene, ali ne i standardno ubrizgavanje.
Predloženi dodatak za kraj članka
Ako nabavljateDijelovi za injekcijsko prešanjei želite izbjeći glavobolje o kojima smo ovdje govorili, pronađite trgovinu koja zapravo razumije osnove alata. Jeftini citati ne znače ništa kada kalup zakaže nakon 15 000 ciklusa jer je netko upotrijebio otpadne komponente ili je preskočio odgovarajuću ventilaciju.