Liczba wyświetleń:0 Autor:Edytuj tę stronę Wysłany: 2026-02-27 Źródło:Ta strona
W formowaniu wtryskowym, formowanie wspomagane gazem i formowanie wkładkowe to dwa zasadniczo różne wyspecjalizowane procesy. Ale co, jeśli Twój produkt potrzebuje zarówno pustej, lekkiej konstrukcji, jak i zintegrowanych komponentów metalowych, takich jak wkładki gwintowane lub styki elektryczne?
Dobra wiadomość: technologie te można połączyć w jednej formie, w jednym cyklu produkcyjnym. Dzięki temu zintegrowanemu podejściu powstają produkty składające się zarówno z profili zamkniętych zmniejszających wagę, jak i trwałych, metalowych obszarów funkcjonalnych.
W tym obszernym przewodniku wyjaśniono, w jaki sposób wspomaganie gazowe i formowanie wtryskowe współpracują ze sobą, wyzwania techniczne, zasady projektowania oraz kiedy takie połączenie ma sens w przypadku danego zastosowania.
| Ograniczenia | zalet | procesu |
|---|---|---|
| Formowanie wspomagane gazem | Puste sekcje zmniejszają wagę; eliminuje ślady zatonięć; obniża stres wewnętrzny | Nie można zintegrować metalowych elementów funkcjonalnych |
| Wstaw formowanie | Tworzy trwałe wiązania pomiędzy tworzywem sztucznym a metalem; eliminuje etapy montażu | Części są solidne; grube sekcje podatne na zapadanie się |
Połączenie tych technologii umożliwia:
Integracja funkcjonalna: Produkty z pustymi w środku lekkimi konstrukcjami i metalowymi gwintami, stykami lub wzmocnieniami
Uproszczenie procesu: Jeden cykl formowania zastępuje wiele operacji montażu po formowaniu
Swoboda projektowania: umieszczaj metalowe wkładki dokładnie tam, gdzie jest to potrzebne, nawet w skomplikowanych, pustych częściach
Redukcja kosztów: Eliminuje operacje wtórne, zmniejsza zużycie materiału, obniża wagę części
Z technicznego punktu widzenia procesy te są kompatybilne:
| Aspekt | Wymagania dotyczące wspomagania gazem | Wstaw wymagania | Zgodność |
|---|---|---|---|
| Struktura formy | Potrzebne kanały gazowe i kołki gazowe | Wstaw potrzebne funkcje pozycjonowania | Może współistnieć w jednej formie |
| Cykl formowania | Wtrysk gazu po napełnieniu tworzywem sztucznym | Wkładki umieszczone przed zamknięciem formy | Sekwencyjnie, bez konfliktów |
| Stan plastyczny | Gaz wymaga stopionego plastiku | Wkładki są otoczone stopionym tworzywem sztucznym | Zgodny |
| Wymagania materiałowe | Żadnych specjalnych wymagań | Należy rozważyć klejenie z wkładką z tworzywa sztucznego | Można ujednolicić |
Chociaż teoretycznie wykonalne, praktyczne wdrożenie musi uwzględniać:
Pozycjonowanie płytki podczas wtrysku gazu: Wysokie ciśnienie gazu może spowodować przemieszczenie płytek, jeśli nie są odpowiednio zabezpieczone
Układ kanałów gazowych: Należy całkowicie unikać obszarów wkładek, aby zapobiec przedostawaniu się gazu na styku łączenia
Kontrola grubości ścianki: Obszary wstawiania wymagają solidnych ścian ze względu na wytrzymałość; kanały gazowe wymagają pustych profili; strefy przejściowe wymagają starannego zaprojektowania
Lokalizacja przewężki: Należy wziąć pod uwagę oba wzorce przepływu gazu i unikać bezpośredniego uderzenia w wkłady
Według opatentowanej technologii formowanie wspomagane gazem i formowanie wtryskowe można z powodzeniem połączyć w jednej formie.
Schemat struktury formy:
┌─────────────────────────────────────────┐ │ Płyta górna │ │ ┌─────────────────────────────┐ │ │ │ Brama wtryskowa │ │ │ │ ↓ │ │ │ │ ┌─────────────────────┐ │ │ │ │ │ Część Wnęka │ │ │ │ │ │ ┌──────────────┐ │ │ │ │ │ │ │ Uchwyt płytki│←─────── Płytka│ │ │ │ └──────────────┘ │ │ │ │ │ │ ↑ │ │ │ │ │ │ Kanał gazowy │ │ │ │ │ │ ↑ │ │ │ │ │ │ Wlot gazu │ │ │ │ │ └─────────────────────┘ │ │ │ └─────────────────────────────┘ │ │ Płyta dolna │ │ System wyrzutników │ └─────────────────────────────────────────┘
Kluczowe cechy konstrukcyjne:
Uchwyt płytki: specjalnie zaprojektowany obszar wnęki umożliwiający precyzyjne umieszczanie i mocowanie płytki
Wlot gazu i kanały: Umieszczone na przeciwległym końcu wnęki niż wkłady
System prowadnic i bramek: Zapewnia równomierne wypełnienie przy zamykaniu wkładów
Studnie na zimne ślimaki: wychwytują chłodny materiał na frontach przepływu gazu
Badania na Politechnice w Eindhoven dotyczyły dwuskładnikowego formowania wspomaganego gazem (2CGAIM).
Zasada:
Pierwszy wtryskiwany materiał (może zawierać wkładki)
Wstrzyknięto drugi materiał
Gaz wprowadzony w celu utworzenia profili pustych
Zalety: Umożliwia kombinacje miękkie i twarde, różne kolory i jednoczesną integrację płytek
Grupa FCS opracowała technologię wtrysku warstwowego wspomaganego gazem.
Cechy:
Azot wtryskiwany pod wysokim ciśnieniem do stopu o strukturze warstwowej
Ma zastosowanie do cienkościennych obudów produktów 3C
Poprawia plastyczność, zmniejsza wypaczenia, zwiększa wydajność
Dla kompatybilności płytek: Płytki można odpowiednio ustawić podczas formowania, aby zapewnić zintegrowaną produkcję.
Podstawowa zasada: Kanały gazowe muszą całkowicie omijać obszary wkładek
Prawidłowy układ: ┌────────────────────────────────────── │ Wstaw obszar (pełny) │ │ ┌───┐ │ │ │ ● │ ← Wstaw │ │ └───┘ │ │ ↓ │ │ Strefa przejściowa (ściana stopniowana) │ │ ↓ │ │ Kanał gazowy (pusty) ← → Wlot gazu │ └─────────────────────────────────────────┘ Nieprawidłowy układ: ┌────────────────────────────────────── │ Wstaw obszar │ │ ┌───┐ │ │ │ ● │ │ │ └─┬─┘ │ │ ↓ │ │ Kanał gazowy ──── → Gaz może przedostać się │ │ wstaw interfejs │ └─────────────────────────────────────────┘
Szczegółowe wymagania:
Odległość pomiędzy krawędzią kanału gazowego a obszarem wkładu: ≥ 5mm
Powierzchnia wkładki pozostaje stała przy grubości ścianki ≥ 1,5× średnicy płytki
W strefach przejściowych stosuje się stopniowe zmiany grubości ścianki na długości ≥ 3× różnicy grubości
Podczas formowania wspomaganego gazem wstawia ciśnienie czołowe powstałe w wyniku wtrysku gazu. Metody mocowania muszą być solidne:
| Najlepsza | metoda | mocowania |
|---|---|---|
| Klipsy mechaniczne | Większe wstawki | Zaprojektuj elastyczne struktury umożliwiające łatwe usuwanie |
| Ssanie próżniowe | Płaskie wstawki | Upewnij się, że siła ssania przekracza siłę uderzenia gazu |
| Trzymanie magnetyczne | Wkładki ferromagnetyczne | Proste i niezawodne, ale magnetyzm może osłabnąć w wysokich temperaturach |
| Sworznie pasowane na wcisk | Wkładki precyzyjne | Wysoka dokładność pozycjonowania, należy uwzględnić rozszerzalność cieplną |
Zalecenie patentowe: Należy stosować specjalnie zaprojektowane oprawki płytek, aby zapewnić dokładność pozycjonowania podczas formowania wspomaganego gazem.
Zasady wyboru bramki:
Unikaj bezpośredniego uderzenia w płytki
Upewnij się, że stopiony materiał najpierw wypełnia obszary wstawek, a następnie przepływa do obszarów kanałów gazowych
Rozważ bramkowanie wielopunktowe w celu uzyskania zrównoważonego wypełnienia
Zasady wyboru wlotu gazu:
Wtrysk gazu przez dyszę: Można wykorzystać istniejące formy; kanały gazowe muszą być ze sobą połączone
Wtrysk gazu przez formę (kołki gazowe): Możliwych wiele punktów wejścia; kanały gazowe nie muszą być w pełni wzajemnie połączone; pozostawia ślady po pinach gazu
W przypadku procesów kombinowanych zaleca się wtryskiwanie przez formę, ponieważ umożliwia:
Wiele punktów wejścia gazu dla elastycznej kontroli
Unikanie obszarów wkładania
Kompatybilność z systemami gorących kanałów
| Uwagi | dotyczące wymagań dotyczących grubości ścianki | regionu |
|---|---|---|
| Wstaw strefę | Pełne, ≥1,5× średnica płytki | Zapewnia siłę wiązania i odporność na wyrywanie |
| Strefa przejściowa | Stopniowa zmiana długości ≥3× różnica grubości | Minimalizuje koncentrację stresu |
| Strefa kanału gazowego | 3-8mm (po wydrążeniu ściana 2-3mm) | Obszar kanału gazowego |
Krok 1: Umieszczenie wkładki ── → Krok 2: Zamknięcie formy ── → Krok 3: Wtrysk tworzywa sztucznego (pozycje uchwytów wkładki) (Forma zamknięta) (Otacza wkładki) Krok 4: Wtrysk gazu ── → Krok 5: Utrzymanie ciśnienia/Chłodzenie ── → Krok 6: Otwarcie/Wyrzucenie (Tworzy puste sekcje) (ciśnienie gazu utrzymuje się) (Gotowa część)
| Parametr | Zalecany zakres | kontroli |
|---|---|---|
| Objętość strzału | 70-90% objętości ubytku | Pozostaw miejsce na gaz, ale zapewnij pełną hermetyzację wkładu |
| Czas opóźnienia gazu | 0,5-3 sekundy | Dostosuj w oparciu o grubość ściany; upewnić się, że tworzywo sztuczne pozostaje stopione |
| Ciśnienie gazu | 10-30 MPa | Dostosuj w oparciu o rozmiar części i grubość ścianki |
| Przytrzymaj czas | Dopóki brama nie zamarznie | Ciśnienie gazu utrzymuje się, kompensuje skurcz |
| Temperatura formy | Zależne od materiału | Rozważ kontrolę temperatury w pobliżu wkładek |
Dlaczego podgrzewanie ma znaczenie:
Metalowe wstawki szybko przewodzą ciepło, pochłaniając energię cieplną z tworzywa sztucznego
Różnice temperatur powodują nierównomierny skurcz i naprężenia wewnętrzne
Wpływa na siłę wiązania
Zalecana temperatura: Rozgrzej wkładki w pobliżu temperatury formy (zwykle 80-120°C)
Cechy produktu:
Grubo profilowany uchwyt z wydrążonym wnętrzem dla zmniejszenia masy
Gwintowane metalowe wkładki na obu końcach do montażu
Rozwiązanie:
Wkładki umieszczone na końcach rękojeści, zabezpieczone klipsami mechanicznymi
Kanał gazowy umieszczony w części środkowej, unikając obszarów wkładanych
Bramki w pobliżu wkładek zapewniają hermetyzację wkładu przed przepływem gazu do środka
Wynik: produkcja jednorazowa, bez montażu dodatkowego, redukcja masy o 30%, wytrzymałość spełniająca wymagania
Firma Mack Molding Company opracowała technologię formowania wtryskowego z podwójnym wspomaganiem gazowym do dużych elementów konstrukcyjnych.
Funkcje procesu:
Wewnętrzny wtrysk gazu do struktur żebrowych tworzy kanały
Zewnętrzny gaz pomiędzy formą a powierzchnią części poprawia jakość powierzchni
Podczas formowania można umieścić wkładki wzmacniające
Zastosowanie: Panel chłodniczy do samochodu ciężarowego z naczepą o długości 76 cali, z powodzeniem zintegrowanymi wkładami funkcjonalnymi
Uniwersytet w Paderborn opracował proces GITBlow, łącząc formowanie wspomagane gazem z formowaniem z rozdmuchem i badając integrację z arkuszami termoplastycznymi wzmocnionymi ciągłymi włóknami.
Kluczowa technologia:
Dwa wtryski gazu: pierwszy tworzy pustą sekcję, drugi rozszerza się
Końcowy etap ekspansji łączy się ze stopionymi, wzmocnionymi arkuszami
Umożliwia lokalnie wzmacnianie lekkich konstrukcji
Spostrzeżenia dotyczące wkładek: Wkładki mogą wiązać się ze stopionym tworzywem sztucznym w optymalnym czasie, aby uzyskać maksymalną wytrzymałość.
| Opis | aspektu |
|---|---|
| Integracja funkcjonalna | Puste, lekkie konstrukcje + metalowe wstawki w jednym kroku |
| Uproszczenie procesu | Eliminuje montaż po formowaniu, oszczędza pracę i kroki |
| Siła wiązania | Wkładki w pełni hermetyzowane, bardziej niezawodne niż po montażu |
| Swoboda projektowania | Umieść metalowe wkładki w dowolnym miejscu w pustych produktach |
| Opis | aspektu |
|---|---|
| Złożoność formy | Wymaga zarówno kanałów gazowych, jak i funkcji pozycjonowania płytek; wyższy koszt oprzyrządowania |
| Trudność w kontroli procesu | Musi koordynować mocowanie płytki, synchronizację gazu i wiele parametrów |
| Ograniczenia projektowe | Obszary wkładek muszą unikać kanałów gazowych; układ ograniczony |
| Dłuższy czas próbny | Aby zoptymalizować parametry, potrzebne są liczne przebiegi próbne |
| Wymagane wstępne podgrzanie wkładu | Dodatkowe wyposażenie potrzebne do kontroli temperatury |
| Charakterystyka produktu | Nadaje się do procesu kombinowanego? | Powód |
|---|---|---|
| Pusta struktura + wymaga metalowych gwintów | ✅Doskonałe dopasowanie | Funkcjonalne uzupełnienie, jednorazowa produkcja |
| Pusta struktura + wymaga metalowych styków | ✅ Odpowiednie | Może integrować funkcje przewodzące |
| Pusta struktura + wiele metalowych wstawek | ⚠️Oceń | Wiele wkładek może ograniczać układ kanałów gazowych |
| Pustaki bardzo cienkościenne + wstawki | ❌ Nie nadaje się | Wkładki wymagają odpowiedniej grubości ścianki |
| Części przezroczyste + wstawki | ❌ Nie nadaje się | Kanały gazowe mogą wpływać na przezroczystość |
| Kwestionuj | ocenę | odpowiedzi |
|---|---|---|
| Czy Twój produkt wymaga redukcji wagi? | Tak/Nie | Tak → Pomoc gazowa jest cenna |
| Czy potrzebuje metalowych elementów funkcjonalnych? | Tak/Nie | Tak → Wstawka jest cenna |
| Liczba wkładek ≤ 3? | Tak/Nie | Tak → Układ możliwy |
| Czy wstawki są skupione w określonych obszarach? | Tak/Nie | Tak → Mogą wspólnie unikać kanałów gazowych |
| Roczny wolumen > 10 000 sztuk? | Tak/Nie | Tak → Warte złożonej inwestycji w narzędzia |
Jeśli większość odpowiedzi brzmi „Tak”, warto rozważyć połączony proces.
Wspomaganie gazem i formowanie wtryskowe można z powodzeniem połączyć w jednym procesie, tworząc zintegrowane produkty zarówno z pustymi w środku lekkimi konstrukcjami, jak i trwałymi metalowymi wkładkami. Kluczowe czynniki sukcesu obejmują:
Projekt formy: Użyj uchwytów płytek do precyzyjnego pozycjonowania; ściśle oddzielić kanały gazowe od obszarów wkładek
Mocowanie wkładu: wiele metod (mechaniczne, próżniowe, magnetyczne) w celu wytrzymania ciśnienia gazu
Układ kanałów gazowych: Całkowicie unikaj obszarów wkładek; zaprojektować stopniowe przejścia grubości ścianek
Kontrola procesu: Precyzyjna objętość wtrysku, czas opóźnienia gazu i ciśnienie
Wstępne podgrzewanie płytki: Zminimalizuj różnice temperatur, aby uzyskać optymalne wiązanie
Chociaż połączony proces wymaga większej złożoności formy i dłuższego czasu opracowywania, w przypadku produktów wymagających zarówno zmniejszenia masy, jak i integracji funkcjonalności metalu, oferuje najbardziej eleganckie rozwiązanie — upraszczające dalsze operacje i poprawiające niezawodność produktu.
