Canale di colata, canale di colata e cancello: il sistema di alimentazione dello stampo a iniezione spiegato

Il materozza, pista e cancello sono le tre sezioni di uno stampo a iniezione sistema di alimentazione - i canali che trasportano la plastica fusa dall'ugello della macchina alla cavità del pezzo. Il canale di colata è il canale di ingresso verticale, il canale di scorrimento distribuisce la massa fusa attraverso la piastra dello stampo in ogni cavità e la porta è l'apertura stretta e controllata in cui la massa fusa entra nella cavità. La progettazione di questi tre elementi controlla direttamente la pressione di riempimento, il tempo di ciclo, l'aspetto del pezzo, la percentuale di scarti e il costo unitario.

Perché il sistema di alimentazione è importante per il costo dei pezzi

Il sistema di alimentazione è un materiale “perso” su ogni colpo del canale a freddo. Deve essere plastificato nel cilindro, poi riaffilato o scartato, quindi consuma capacità della macchina senza diventare un pezzo vendibile. Sui componenti di piccole dimensioni, il canale di colata e le guide di scorrimento possono rappresentare 50% o più del peso totale dei pallini, e il sistema dei corridori, da solo, può essere responsabile di più di un terzo della pressione necessario per riempire lo stampo.

Questo crea un costante compromesso ingegneristico. I canali troppo piccoli aumentano la pressione di riempimento e possono mandare in cortocircuito il pezzo; i canali troppo grandi sprecano materiale, allungano il tempo di raffreddamento e aggiungono costi di macinazione ed energia. Una buona progettazione del sistema di alimentazione individua la sezione trasversale più piccola che consente di riempire e confezionare la cavità in modo affidabile. Per i programmi ad alto volume, questo è anche il punto in cui una sistema a canale caldo è valutato per eliminare completamente gli scarti dei corridori.

Materozza

Il canale di colata è la continuazione dell'ugello della macchina nello stampo. In uno stampo a cavità singola, in cui il canale di colata alimenta direttamente il pezzo, questo è chiamato gating diretto del canale di colata, Il tempo di raffreddamento del canale di colata stesso diventa spesso il fattore limitante del ciclo: il pezzo può essere solido mentre il canale di colata spesso si sta ancora raffreddando.

Due regole hanno la maggior parte del peso nella progettazione del canale di colata. In primo luogo, l'orifizio più piccolo del canale di colata deve essere il più piccolo possibile per il riempimento della cavità, perché tutto ciò che è a valle è dimensionato su di esso e l'intero volume deve raffreddarsi. In secondo luogo, il canale di colata dovrebbe avere un tiraggio di circa 1,5° per lato in modo che si stacchi perfettamente dalla boccola. Una maggiore corrente d'aria facilita il rilascio, ma aumenta la massa fredda; una minore corrente d'aria rischia di far attaccare il canale di colata. Un raffreddamento adeguato intorno alla boccola del canale di colata e un pozzetto per il freddo alla base del canale di colata completano un progetto affidabile.

Corridore

Le guide sono i canali lavorati lungo la linea di separazione che trasportano il materiale fuso dalla materozza a ciascun gate. Quando la colata fluisce, si forma una pelle congelata contro l'acciaio più freddo e si restringe il canale effettivo, quindi la perdita di pressione cresce almeno proporzionalmente alla lunghezza del canale, di solito più rapidamente. Quanto più breve e diretto è il percorso del canale, tanto minore è la perdita di pressione.

Sezioni trasversali delle guide: tonda o trapezoidale

A corridore a tutto tondo Il miglior rapporto superficie/volume, quindi la più piccola frazione di pelle congelata e la più bassa resistenza al flusso, ma deve essere lavorata in entrambi Le metà dello stampo e le due metà devono essere allineate con precisione. A corridore trapezoidale (o trapezoidale modificato) viene lavorata in una sola metà, il che semplifica l'attrezzaggio e rappresenta spesso la scelta più pratica, con un piccolo costo di efficienza. Linee guida di dimensionamento valide per la maggior parte dei canali a freddo:

• Realizzare il corridore almeno dello stesso spessore della parete nominale del pezzo in modo da confezionare la cavità prima che si congeli.
• Aumentare il diametro del canale su percorsi lunghi o dove la portata volumetrica è elevata.
• Correre sezioni trasversali più piccole per le resine semicristalline (ad esempio, PP, POM, PA) rispetto alle resine amorfe, che tollerano canali più grandi.

Bilanciamento delle guide di scorrimento in stampi a più cavità

In un utensile a più cavità, ogni cavità deve riempirsi nello stesso istante. Se una cavità si riempie per prima, si sovraccarica e lampeggia mentre l'ultima cavità è ancora corta. L'obiettivo è flusso bilanciato - e ci sono due modi per arrivarci.

A naturalmente (geometricamente) equilibrato Il layout prevede che ogni cavità abbia un percorso di flusso identico e lo stesso numero di diramazioni, in genere uno schema a raggiera o ad “H”/stella, in cui la distanza dall'ugello a ciascuna porta è uguale. È il più robusto perché il bilanciamento non dipende dalle dimensioni, ma diventa inefficiente con l'aumentare del numero o delle dimensioni delle cavità.

Un bilanciato artificialmente Il layout utilizza cavità in file alimentate da un canale principale, con diametri dei canali secondari (sub) regolati in modo che i percorsi più corti siano limitati per adattarsi a quelli più lunghi. Una forma comune è il corridore a scalaDue file di cavità su un canale primario, con canali secondari di dimensioni progressive. Questa soluzione riduce il volume del canale di colata, ma è più sensibile alle variazioni del processo e della resina, quindi beneficia dei seguenti vantaggi analisi del flusso dello stampo prima del taglio dell'acciaio.

Se il layout lo consente, disporre le cavità in file piuttosto che in cerchi e ricordare che il diametro del canale di scorrimento deve generalmente crescere con ogni cavità aggiuntiva alimentata su un determinato segmento.

Guide per stampi a tre piastre

A stampo a tre piastre Il sistema di taglio a getto d'acqua (o a getto d'acqua) è un sistema che fa scorrere la guida lungo un piano di separazione secondario, quindi scende verticalmente attraverso la piastra centrale per alimentare il pezzo, di solito attraverso porte a punta di spillo, il che consente di allontanare la guida dalla linea di separazione e di separare automaticamente la guida. Le gocce rastremate devono ridursi verso il gate (una rastremazione comune è di circa 0,5 pollici per piede) e non devono essere inutilmente lunghe, poiché una rastremazione pesante crea una giunzione spessa. Assicurarsi che le piastre di spogliazione, i perni di aspirazione o i dispositivi di estrazione non ostruiscano il flusso.

Cancello

Il cancello è la stretta restrizione tra il canale e la cavità, nonché l'elemento più corto e controllato dell'intero sistema di alimentazione. Svolge una duplice funzione: permette alla massa fusa di entrare e riempire rapidamente la cavità e, dopo il riempimento, la riempie con un'altra sostanza. si blocca prima per sigillare la cavità in modo che la pressione di mantenimento possa imballare il pezzo. Se il cancello si blocca troppo presto o è sottodimensionato, si verificano affossamenti, vuoti e tiri corti; se rimane aperto troppo a lungo o è sovradimensionato, si ha un riflusso e un testimone del cancello difficile da rimuovere.

Tipi di cancelli comuni e quando utilizzarli

Dimensionamento e ubicazione dei cancelli: i principi ingegneristici

Piuttosto che memorizzare decine di regole, la maggior parte delle decisioni relative al gate si riduce a una manciata di principi. Dove sono indicati gli intervalli, essi sono punti di partenza tipici - I valori finali derivano da prove di stampo e dati sulla resina.

• Iniziare in piccolo. Se necessario, si può aprire un cancello in un secondo momento; non è facile rimpicciolirlo. La sezione trasversale tipica di un cancello è 3-9% della sezione trasversale della sottocorsa, con lunghezza del terreno intorno a 0,5-2,0 mm.
• Spessore del vincolo alla parete. Lo spessore della porta è solitamente 50-80% della parete del pezzo; le porte a taglio automatico rimangono al di sotto di ~80% in modo che si rompano senza distorcere il pezzo.
• Cancello nella sezione più spessa. L'alimentazione da spessore a spessore consente al gate di impacchettare il pezzo e di congelare per ultimo, evitando sprofondamenti e vuoti. L'alimentazione da sottile a sottile provoca un brusco calo della pressione e della temperatura.
• Lunghezza del flusso di controllo. Dimensionare e contare i cancelli in modo che ciascuno riempia un rapporto flusso di fusione/parete di circa L/T = 50-80, e mai oltre ~100. Le parti grandi o piatte possono richiedere più porte per evitare deformazioni e scatti brevi.
• Gestire le linee di saldatura e lo sfiato. Ogni porta aggiunge una linea di saldatura, quindi utilizzate il minor numero di porte che riempiono ancora il pezzo, posizionate le saldature su superfici non critiche e non lasciate mai che la posizione della porta blocchi gli sfiati della linea di divisione.
• Proteggere le anime ed evitare il jetting. Tenere le porte lontane da nuclei lunghi e sottili che l'impatto diretto potrebbe piegare, e orientare la porta in modo che la colata colpisca una parete invece di gettarsi liberamente nella cavità.
• Contabilizzare le resine riempite. I materiali fibrorinforzati necessitano di porte più grandi per limitare la rottura delle fibre; porte molto piccole o sottopunte possono degradare il rinforzo.
• Pianificare il testimone. Ogni cancello lascia un segno. Decidete in anticipo se si trova su una superficie nascosta e confermate le aspettative estetiche con il cliente prima di tagliare l'acciaio.

Problemi del sistema di alimentazione che si manifestano come difetti dei pezzi

Molti difetti di stampaggio sono riconducibili a una decisione di gate o runner piuttosto che al processo. Le porte e le guide sottodimensionate causano tiri corti, getti e blush torbido della porta; le porte sovradimensionate causano riflusso e affondamento; un bilanciamento inadeguato provoca un flash sulle prime cavità riempite; e il gating su una regione di chiusura sottile causa un'improvvisa perdita di pressione e di temperatura. Se siete alla ricerca di un difetto ricorrente, il sistema di alimentazione è uno dei primi punti da esaminare. Guida ai difetti dello stampaggio a iniezione per la diagnosi sintomo per sintomo.

Quando portarlo al vostro stampatore

La progettazione del sistema di alimentazione è una decisione di DFM e il momento più conveniente per farla bene è prima della costruzione degli utensili. Se state scalando i volumi, lottando contro l'affondamento o la deformazione, decidendo tra canali freddi e caldi o se non siete sicuri di dove debba finire un gate su un pezzo estetico, una breve revisione del progetto di solito si ripaga da sola in termini di scarti e tempo di ciclo. Il nostro team di ingegneri esamina il tipo di porta, la posizione e il bilanciamento dei canali come parte di ogni preventivo per gli utensili.

Domande frequenti

Qual è la differenza tra una materozza, una pista e un cancello?

La materozza è il canale verticale che collega l'ugello della macchina allo stampo. Il canale di colata trasporta la massa fusa orizzontalmente lungo la linea di separazione fino a ciascuna cavità. Il cancello è la piccola restrizione in cui il materiale fuso entra nella cavità e che si congela per confezionare il pezzo. Insieme formano il sistema di alimentazione (consegna).

Quanto deve essere grande un cancello?

Come punto di partenza, la sezione trasversale della porta è in genere pari a 3-9% della sezione trasversale della sottocorsa, la lunghezza della terra della porta è di circa 0,5-2,0 mm e lo spessore della porta è pari a circa 50-80% della parete del pezzo. Iniziare sempre in piccolo: una porta è facile da ingrandire durante le prove, ma molto difficile da ridurre.

Qual è il tipo di cancello migliore per una parte piatta o estetica?

I cancelli a ventaglio e a linguetta sono comuni per i pezzi piatti o decorativi di grandi dimensioni, perché diffondono la massa fusa in modo uniforme, riducono il getto e limitano la deformazione. Per le marcature completamente nascoste, un cancello a tunnel (sottomarino) o un cancello a punta di spillo consentono di eliminare automaticamente il gating, anche se entrambi lasciano un piccolo testimone e si usurano con il tempo.

Perché il sistema di guide è così importante per i costi?

Nei pezzi piccoli, il canale di colata e le guide possono rappresentare la metà o più del peso della pallina e il sistema di guide può assorbire oltre un terzo della pressione di riempimento. Le guide di scorrimento sovradimensionate comportano uno spreco di materiale e un allungamento del tempo di ciclo; le guide di scorrimento sottodimensionate causano tiri corti. Per volumi elevati, un sistema a canale caldo elimina completamente gli scarti delle guide.

Che cos'è un corridore bilanciato e perché ne ho bisogno?

Un canale di colata bilanciato fa sì che ogni cavità di uno stampo a più cavità si riempia nello stesso istante. Senza equilibrio, le prime cavità si riempiono troppo e si infiammano, mentre le ultime vanno in corto circuito. L'equilibrio si ottiene geometricamente (percorsi di flusso uguali) o artificialmente (diametri dei canali regolati), spesso verificati con l'analisi del flusso dello stampo.

Quante porte deve avere una parte?

Utilizzare il minor numero possibile di porte per riempire il pezzo, poiché ogni porta aggiunge una linea di saldatura. Dimensionare e posizionare le porte in modo che ognuna copra un rapporto tra lunghezza del flusso e spessore della parete di circa L/T = 50-80, e non più di ~100. Le parti grandi o piatte spesso necessitano di più porte per evitare deformazioni e riprese brevi.

Devo usare un canale freddo o un canale caldo?

I canali a freddo hanno costi di attrezzaggio inferiori e sono adatti a volumi inferiori e a frequenti cambi di materiale. I canali caldi eliminano gli scarti dei canali, accorciano i tempi di ciclo e migliorano il controllo del riempimento nei programmi ad alto volume, a fronte di costi e complessità maggiori. La scelta giusta dipende dal volume annuale, dalla resina e dal valore del pezzo.

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