Les peces del motlle no són tan misterioses un cop heu enderrocat algunes eines per a la reparació. El nucli fa la superfície interior, la cavitat fa l'exterior i tota la resta és només per suportar aquestes dues peces o moure coses. Però els detalls es desordenan depenent del que esteu modelant i de quant de temps ha de durar l'eina.
L'acer P20 és el que utilitzen la majoria de botigues domèstiques per a eines d'ús general. S'executa uns 5,40 $/lb de Castle Metals quan vam demanar 1.800 lliures el març de 2024. Està pre-endurit a 30 HRC perquè el pugueu mecanitzar sense tractament tèrmic, la qual cosa estalvia setmanes fora de la programació. Per a una base de motlle de mida mitjana-potser de 18 "x 24", esteu mirant 400-500 lliures d'acer només per al nucli i els blocs de cavitats.
L'H13 costa més i les màquines més lentes, però obtens una millor resistència al desgast. Només l'utilitzem quan el client utilitza materials farcits de vidre-o vol un cicle de vida superior a 200.000. La duresa després del tractament tèrmic és d'uns 50 HRC enfront de 30 per a P20, el que significa eines de carbur i avanços més lents. L'EDM es fa necessària per a qualsevol característica fina perquè no es pot fresar l'acer endurit de manera eficient.
Els pins d'expulsió semblen senzills fins que no ho són
Els pins d'expulsió rodons estàndard de Progressive Components costen entre 8 i 12 dòlars cadascun, depenent del diàmetre. El problema no és el cost, és aconseguir que funcionin de manera fiable durant desenes de milers de cicles sense molestar-los.
L'any passat vam fer una eina per a les agulles d'expulsió de l'interior d'automòbils - 32 perquè la peça tenia una geometria complexa. Després de 8.000 cicles, sis agulles s'estaven agafant de manera intermitent. Va esquinçar el motlle i es va trobar enganxament als eixos dels pins on passaven per la placa d'expulsió. L'acabat del forat era de 32 Ra quan hauria d'haver estat de 16 Ra o millor. Això ens correspon per no agafar-lo durant l'acceptació del motlle.
Ho va arreglar estirant totes les agulles, polint els forats a 12 Ra i instal·lant agulles nitrudes. Els pins nitrurats costen uns 14 dòlars cadascun enfront dels 9 dòlars estàndard, però la duresa de la superfície salta a 65 HRC. L'eina va executar 40.000 cicles més abans que vam veure cap problema.
Els ejectors de fulles són diferents -, tens una forma personalitzada per electroerosió per cable en lloc d'utilitzar material rodó. Triga una eternitat i costa en conseqüència. Va fer un conjunt per a una carcassa de bateries que va funcionar 2.100 dòlars en temps de mecanitzat quan els pins rodons haurien estat potser 400 dòlars en total. Però les agulles rodones no haurien funcionat amb les costelles profundes d'aquesta part.
Els canals de refrigeració importen molt més del que la gent pensa
El temps de cicle es controla bàsicament per la rapidesa amb què pots refredar la peça. Ho vam mesurar en una carcassa de polipropilè de - 8mm de gruix de paret, temperatura de motlle de 180 graus F. Amb línies de refrigeració de 3/8 "de diàmetre separades a 1,2" de la superfície de la cavitat, el temps de refredament va ser de 38 segons. Va moure les línies a un espai de 0,7 "i ho va reduir a 26 segons.
Aquesta reducció de 12 segons no sembla gaire fins que no feu servir 500.000 peces per any. Us estalvia unes 1.660 hores de temps de premsa anuals, que a una tarifa de màquina de 65 $/hora supera els 100.000 dòlars en costos de fabricació reduïts. No obstant això, el redisseny de la línia de refrigeració només va afegir potser 3.500 dòlars al cost de l'eina.
El refredament conforme amb insercions de motlle impresos en 3D pot reduir un altre 20-30% de descompte en el temps de refredament, però pagueu entre 95 i 115 $ per polzada cúbica de material imprès. Vam fer una anàlisi de costos per a un motlle de dispositiu mèdic: la inserció imprès seria de 18.000 dòlars enfront de 4.000 dòlars per a la refrigeració perforada convencional. La recuperació va ser de 14 mesos al seu volum de producció, així que la van transmetre.
Les unitats de control de temperatura són una altra cosa. Els barats de la Xina costen 1.800 $-2.500 i tenen una estabilitat de temperatura terrible: hem mesurat una variació de ±8 graus F en una unitat. Les unitats de cura tèrmica funcionen entre 6.500 i 9.000 dòlars, però tenen una temperatura de ± 1 grau F. Per a resines d'enginyeria on la precisió de la temperatura del motlle és important, val la pena pagar-ho.
El cabal a través dels canals de refrigeració ha d'arribar a un flux turbulent - Nombre de Reynolds superior a 4000 aproximadament. Ho vam provar amb diferents bombes en una eina - a 2 GPM a través de línies de 3/8 ", el flux era laminar i el refredament era xuclat. L'hem augmentat a 5 GPM i les temperatures es van igualar. Anar a 8 GPM no va ajudar gaire més, només es va perdre la capacitat de la bomba.
Tipus de portes i l'embolic que causen
Les portes de vora deixen una marca visible que cal retallar. Fàcil de mecanitzar, però esteu pagant algú per tallar peces manualment o configurar un accessori de retallada. Per a les peces industrials a ningú li importa, per als productes de consum és inacceptable.
Les portes submarines es tallen durant l'expulsió, de manera que no hi ha tall manual. El canal de la porta túnels sota la superfície de la part a un calat de 5-7 graus. Quan l'angle d'esborrany és incorrecte o el diàmetre de la porta és sobredimensionat, la porta no es talla net i s'obté material esquinçat a la ubicació de la porta.
Si això passava en una peça de carcassa cosmètica, la porta - es va especificar amb un diàmetre de 0,060" però es va mecanitzar a 0,072" perquè algú va llegir malament el dibuix. Les peces van sortir amb cicatrius aspres que no complien les especificacions d'aspecte. Ens va costar un dia sencer retreballar la zona de la porta i provar els trets abans de tornar a les especificacions.
Els corredors calents eliminen completament els residus del corredor, però esteu gastant 18.000 -30.000 $ en un sistema de col·lector per a una eina de 4 cavitats. El manteniment és constant: els broquets s'obstrueixen, els termoparells fallen, les bandes de l'escalfador es cremen. Prespostem entre 1.500 i 2.500 dòlars anuals per a reparacions de canal calent en eines de complexitat mitjana.
Alguns materials no funcionaran en corredors calents. Vam provar de posar PVC en un canal calent una vegada - idea terrible. El material es degrada a temperatures elevades i s'obtenen descàrregues de HCl que corroeixen tot. Va acabar convertint-se de nou en corredor fred malgrat els residus de material.
Les portes de vàlvula us ofereixen un control precís de la porta, però cada conjunt de passadors de vàlvula costa 1.800 $-2.400 $. Per a una eina de 8-cavitats que costa gairebé 20.000 dòlars només en maquinari de la porta, a més, necessiteu accionament hidràulic o pneumàtic. Només té sentit per a aplicacions-de gamma alta on els cosmètics de la porta i la consistència de tret a tret són fonamentals.
Les accions secundaries fracassen en patrons previsibles
Els agulles angulars tiren les diapositives cap enrere a mesura que s'obre el motlle. L'angle estàndard és de 18 graus des de la vertical - més inclinat que això i obteniu càrregues laterals excessives, menys profundes i el passador ha de ser massa llarg. Utilitzem un rang de 15-20 graus depenent de les limitacions d'espai.
Les agulles fallen quan el diàmetre canvia - com passar de 0,500" a 0,375" de diàmetre. El radi de transició nítid crea concentració d'estrès i s'esquerda per fatiga després de 25 k-40 k cicles. Havia fallat un lot de pins angulars a 32.000 cicles en una eina de niló plena de vidre. Va canviar el radi de transició de 0,020 "a 0,080" i va nitrurar els pins, cosa que ho va resoldre.
Les plaques de desgast sota les diapositives s'han de substituir cada 60.000 cicles aproximadament. El PTFE farcit de bronze - és un material estàndard - costa uns 45-65 dòlars per placa depenent de la mida de Misumi. Potser es triguen 90 minuts a substituir-se si heu dissenyat per ser útil. Algunes eines tenen les plaques de desgast enterrades on necessiteu 4 hores de desmuntatge per accedir-hi. Mal disseny.
Els tiradors del nucli hidràulic salten completament el passador angular - El cilindre hidràulic només empeny el nucli cap a dins i cap a fora. Molta més flexibilitat en la direcció d'actuació i podeu utilitzar nuclis més grans. El cilindre costa entre 1.400 i 2.200 dòlars, depenent de la mida del forat i la longitud de la carrera. La majoria de màquines d'emmotllament tenen un sistema hidràulic auxiliar que pot executar 2-3 nuclis, més enllà d'això necessiteu una unitat d'alimentació externa.
La ventilació s'ignora fins que tingueu marques de cremades
L'aire atrapat es comprimeix durant la injecció i s'escalfa fins a 700-800 graus F, que crema el plàstic i deixa marques negres. Les ventilacions estàndard tenen una profunditat de 0,0008-0,0012 "a la línia de separació: prou profundes per a l'aire però massa poc profund perquè el plàstic passi.
A la pràctica, les ventilacions s'obstrueixen amb l'alliberament de motlles i la resina degradada. Els netegeu setmanalment amb raspalls de llautó o amb granalla. Triga uns 30 minuts per motlle si els respiradors són accessibles, més si estan enterrats en alguna zona de tancament complicada.
Els taps de ventilació porosos costen entre 95 i 140 dòlars cadascun, però funcionen molt millor que els ventiladors mecanitzats en llocs estrets. El metall sinteritzat és porós a una escala de 25-30 micres, de manera que el gas s'escapa però el plàstic no pot penetrar. Els posem en zones de costelles profundes o geometries complexes on la ventilació convencional no funciona.
Alguns constructors estan utilitzant l'ablació làser per micro-ventilar ara - canals de cremades de 0,0003-0,0006" de profunditat que són menys propensos a parpellejar. No ho hem provat nosaltres mateixos perquè no disposem d'equip làser. Probablement haguem de fer treballs aeroespacials o mèdics per justificar aquesta inversió.
Quan els components barats destrueixen el teu dia
Va comprar agulles de retorn de l'expulsor de descompte una vegada per estalviar 180 dòlars en una construcció d'eines. Els pins mesuraven 36 HRC en lloc del mínim especificat de 48 HRC. Després de 4.200 cicles, els caps dels pins van aparèixer i es van encallar a la placa d'expulsió. Motlle tancat completament.
Va haver d'enderrocar-ho tot, substituir els sis pins de retorn per unitats de duresa adequades i netejar els forats de la placa d'expulsió danyats. Va perdre tres dies de producció i va cremar 1.800 dòlars en mà d'obra de reparació d'emergència. Això és el que passa quan abaratiu components per valor de 30 dòlars.
Les agulles i els coixins de guia controlen l'alineació del motlle. L'espai lliure estàndard és de 0,0007-0,0010" de diametral per a un funcionament suau i sense inclinació. Especifiquem les agulles líders recobertes de diamant-de DME a 135 $ cadascuna per a eines que utilitzin materials abrasius; poden durar entre 6 i 8 vegades més que les agulles sense recobrir.
Els coixinets de canalització de Strack o Hasco costen 80 $-120 cadascun, depenent del radi del morro i del diàmetre de la porta. El radi on el bebedero es troba amb el broquet importa: massa agut i obteniu concentració d'estrès i eventuals esquerdes. Utilitzem un radi mínim de 0,500 "en eines de canal fred, més gran per a col·lectors de canal calent.
L'emmotllament d'inserció es complica
Les insercions metàl·liques necessiten una localització precisa - fins i tot una desalineació de 0,015" pot causar problemes dimensionals. Les agulles d'ubicació carregades de molla-mantenen la inserció contra les superfícies de referència durant el tancament del motlle. Potser costen entre 25 i 40 dòlars cadascuna de Misumi o Fibro, un component bastant estàndard.
La retenció de la inserció depèn de l'enclavament mecànic. El moletejat a les insercions cilíndriques de llautó millora la força d'extracció en un 35-40% en comparació amb les insercions llises basades en les proves que vam fer amb niló 6/6. El molet de diamant funciona millor que el molet recte perquè obteniu més superfície.
Vam fer un projecte de sobreemmotllament on la primera presa d'ABS necessitava 5 hores d'exposició atmosfèrica abans de la segona presa de TPE. Alguna cosa sobre l'estabilització de dimensions abans de sobreemmotllar - l'enginyer no ho va explicar genial, però això és el que va recomanar el proveïdor de resina. Volia dir que necessitàvem un inventari de memòria intermèdia i un espai de bastidor, cosa que complicava la programació de la producció.
Els-motlles de dos trets eviten el problema d'inventari fent les dues preses en un cicle. El motlle gira o indexa entre estacions. Però el cost de les eines salta a 45.000-65.000 dòlars enfront dels 12.000-18.000 dòlars per a l'emmotllament seqüencial. Només té sentit a volums molt alts.
Per què les eines d'alumini encara tenen cabuda
Màquines d'alumini 4 vegades més ràpides que l'acer per a eines. Una cavitat que triga 28 hores a fresar en H13 triga potser 7 hores en alumini QC-10. Amb una tarifa de botiga de 90 dòlars l'hora, són diners seriosos.
La vida útil de l'eina és el problema - l'alumini és bo per a 8.000-12.000 cicles, segons la resina i les condicions. Està bé per crear prototips o eines de pont, però no podeu executar volums de producció. L'alumini QC-10 costa uns 9,50 dòlars/lb enfront de 5,40 dòlars per a l'acer P20, de manera que el cost del material és més elevat, però els estalvis de mecanitzat ho compensan amb escreix.
Alguns constructors utilitzen cavitats d'alumini amb nuclis d'acer i insercions de porta. Vam fer això per a una tirada de 35.000 parts - i vam estalviar uns 6.500 $ en cost d'eines en comparació amb tota la-construcció d'acer. La cavitat d'alumini es va desgastar al voltant de 32.000 cicles i necessitava un poliment menor, però va superar la carrera.
Kirksite és fins i tot més barat que l'alumini, però no l'he vist mai utilitzat per a l'emmotllament per injecció real. Potser per a aplicacions de baixa-pressió, però no per injecció estàndard.
Addició suggerida per al final de l'article
Si estàs comprantPeces d'emmotllament per injecciói voleu evitar els mals de cap que hem tractat aquí, trobeu una botiga que entengui els fonaments de les eines. Les cotitzacions barates no signifiquen res quan el motlle falla als 15.000 cicles perquè algú va utilitzar components d'escombraries o es va saltar la ventilació adequada.