ตอนที่ 4 การฉีดขึ้นรูปคืออะไร?

สารบัญ

1. การฉีดขึ้นรูปคืออะไร?

2. โครงสร้างของแม่พิมพ์สำหรับการฉีดขึ้นรูป

3. วิธีการฉีดขึ้นรูปแบบพิเศษ

4. วิธีการปั้นที่สำคัญอื่น ๆ

5. สรุป

การฉีดขึ้นรูปคืออะไร

การฉีดขึ้นรูปเป็นวิธีการขึ้นรูป 'เทอร์โมพลาสติก' ให้เป็นรูปทรงที่ต้องการ วัสดุพลาสติกถูกละลายโดยการให้ความร้อน ฉีดภายใต้ความกดดันเข้าไปในแม่พิมพ์ และระบายความร้อนเพื่อทำให้เรซินแข็งตัว​
สามารถขึ้นรูปรูปทรงที่ซับซ้อนได้ ทำให้สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ได้หลากหลาย นอกจากนี้ เวลาในการขึ้นรูปต่อชิ้นส่วนที่สั้นและความง่ายของกระบวนการอัตโนมัติทั้งหมด ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก

เครื่องฉีดพลาสติกประกอบด้วยชุดฉีดและชุดจับยึดแม่พิมพ์ ประการแรก ในหน่วยการฉีด วัตถุดิบพลาสติกเม็ดเล็ก (เม็ด) จะถูกป้อนจากถังและหลอมโดยการให้ความร้อนในกระบอกสูบ เรซินที่หลอมเหลวจะถูกอัดด้วยแรงดันสูงด้วยสกรูและฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์ผ่านหัวฉีด ในชุดจับยึดแม่พิมพ์ หลังจากปิดแม่พิมพ์และฉีดเรซินแล้ว แม่พิมพ์จะถูกทำให้เย็นและแข็งตัว จากนั้นเปิดแม่พิมพ์และนำผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปออกมา วัฏจักรการฉีดขึ้นรูปประกอบด้วยการยึดแม่พิมพ์ → การฉีด → แรงดันค้างไว้ → การทำความเย็น → การเปิดแม่พิมพ์ → การดีดออก แรงดันค้างเป็นกระบวนการที่เรซินขยายตัวเมื่อได้รับความร้อนและหดตัวเมื่อเย็นลง ดังนั้นการหดตัวจึงถูกชดเชยโดยการใช้แรงดันและป้อนเรซินเพิ่มเติม

โครงสร้างของแม่พิมพ์สำหรับฉีดขึ้นรูป

แม่พิมพ์สำหรับฉีดมีรูปร่างเหมือนแม่พิมพ์ไทยากิ ด้านที่เปิดออกเมื่อเปิดแม่พิมพ์เรียกว่าด้านที่เคลื่อนที่ได้ (แกนกลาง) และ ด้านที่ไม่เคลื่อนที่เรียกว่าด้านคงที่ (โพรง)​

 

 

​สปรูคือส่วนที่ฉีดออกจากหัวฉีดของเครื่องฉีดพลาสติก เมื่อคุณดูที่ผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปที่นำออกจากแม่พิมพ์ มีรูปทรงกรวยเพื่อให้สามารถแกะออกจากแม่พิมพ์ได้ง่าย เรซินที่หลอมละลายจะไหลจาก sprue ผ่าน ช่องทางการไหลที่เรียกว่าทางวิ่ง และไหลเข้าสู่ผลิตภัณฑ์ ขอบเขตระหว่างรันเนอร์และผลิตภัณฑ์เรียกว่าเกท และรูปร่างต่างๆ จะถูกเลือกขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ โมเดลพลาสติกขายพร้อมกับชิ้นส่วนที่ติดมากับรันเนอร์ แต่ในผลิตภัณฑ์ทั่วไป ชิ้นส่วนสปรูและรันเนอร์ไม่จำเป็นและต้องถอดออก นอกจากนี้ รอยต่อระหว่างด้านยึดอยู่กับที่และด้านปฏิบัติการเรียกว่า part line (PL)​

 

■ แม่พิมพ์สองแผ่น

แม่พิมพ์ที่ประกอบด้วยด้านคงที่และด้านที่เคลื่อนย้ายได้ เนื่องจากจำนวนของชิ้นส่วนมีขนาดเล็กและเรียบง่าย ต้นทุนของแม่พิมพ์จึงสามารถรักษาให้ต่ำได้ แต่เนื่องจากผลิตภัณฑ์แม่พิมพ์ถูกระบายออกโดยที่สปริงและรันเนอร์ยังติดอยู่ จึงจำเป็นต้องมีกระบวนการหลังการรักษาที่เรียกว่าการตัดเกท (การประมวลผลรันเนอร์) เพื่อเอาชิ้นส่วนเหล่านี้ออก . เป็น.

 

■ แม่พิมพ์สามแผ่น

แม่พิมพ์นี้ประกอบด้วยสามส่วน: ด้านคงที่ ด้านเคลื่อนย้ายได้ และแผ่นเพลทรันเนอร์ เนื่องจากสปรูและรันเนอร์ถูกนำออกจากผลิตภัณฑ์เมื่อเปิดแม่พิมพ์ จึงเหมาะสำหรับระบบอัตโนมัติ

 

■ แม่พิมพ์วิ่งร้อน

นี่คือ แม่พิมพ์ที่ให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนสปรูและรันเนอร์ด้วยฮีตเตอร์ และอนุญาตให้นำเฉพาะส่วนผลิตภัณฑ์ออกเท่านั้น สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ขจัดความจำเป็นในการประมวลผลรันเนอร์และสปรูหลังการขึ้นรูปเท่านั้น แต่ยังช่วยลดการสิ้นเปลืองของวัตถุดิบพลาสติก ทำให้เหมาะสำหรับระบบอัตโนมัติและการผลิตจำนวนมาก ต้นทุนแม่พิมพ์สูงเนื่องจากโครงสร้างแม่พิมพ์ซับซ้อน รวมถึงฮีตเตอร์ในตัวที่ให้ความร้อนแก่รันเนอร์

 

■ ประเภทประตู

รูปทรงเกทมีหลายประเภท และต้องเลือกรูปแบบที่เหมาะสมที่สุดตามรูปร่างของผลิตภัณฑ์ การใช้งาน และวิธีการขึ้นรูป นี่คือตัวอย่างบางส่วน

・ประตูตรง

นี่เป็นวิธีการที่ไหลโดยตรงจากสปรูเข้าสู่ผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปโดยไม่ต้องผ่านรันเนอร์ เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์แม่พิมพ์ขนาดใหญ่ แต่จำเป็นต้องดำเนินการภายหลังเนื่องจากรอยเกทขนาดใหญ่ยังคงอยู่ มักใช้สำหรับปั้นสิ่งต่าง ๆ เช่นถัง

 

・ประตูด้านข้าง

นี่เป็นวิธีการติดเกทที่ด้านข้างของผลิตภัณฑ์ มักใช้เนื่องจากสามารถรับผลิตภัณฑ์แม่พิมพ์ได้หลายแบบและการแปรรูปทำได้ง่าย เนื่องจากจำเป็นต้องมีการประมวลผลภายหลังและร่องรอยของเกทยังคงอยู่ จึงจำเป็นต้องพิจารณาติดตั้งเกทในที่ที่ไม่เด่น

 

・ประตูฟิล์ม

วิธีนี้ติดเกทยาวคล้ายฟิล์มบางๆ ไว้ตามผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูป เนื่องจากความกว้างของเกตกว้างและเรซินไหลอย่างสม่ำเสมอ จึงเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์แม่พิมพ์รูปทรงแผ่นบางที่มีแนวโน้มที่จะเสียรูปและบิดเบี้ยวได้ง่าย นอกจากนี้ยังใช้เพื่อป้องกันข้อบกพร่องในการขึ้นรูปเนื่องจากการวางแนวของเรซินที่มีสารตัวเติม เช่น เส้นใยเสริมแรง เนื่องจากเกทมีขนาดบางและกว้าง จึงยากต่อการลบรอยเกทและต้องมีการประมวลผลภายหลัง

 

・พินเกต

ประตูใช้ในแม่พิมพ์สามแผ่น เหมาะสำหรับระบบอัตโนมัติเนื่องจากเกทจะหลุดออกเมื่อแม่พิมพ์เปิดออกและชิ้นส่วนแยกออกจากรันเนอร์ คุณสามารถตั้งหลายประตูหรือใช้หลายส่วน ในกรณีดังกล่าว จำเป็นต้องคำนึงถึงความสมดุลและกำหนดตำแหน่งเพื่อให้สามารถเทเรซินลงในผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปแต่ละชิ้นพร้อมกันได้ เนื่องจากจำเป็นต้องทำให้เกทมีขนาดเล็กลง จึงอาจเป็นเรื่องยากสำหรับเรซินที่มีการไหลหรือสารตัวเติมต่ำ

 

・ประตูเรือดำน้ำ

สิ่งนี้คล้ายกับประตูด้านข้าง แต่นี่เป็นวิธีการเทเรซินราวกับว่ากำลังคลานเข้าไปใต้ผลิตภัณฑ์ เรียกอีกอย่างว่าประตูอุโมงค์ ไม่จำเป็นต้องดำเนินการภายหลัง เนื่องจากเกทจะพังเมื่อแม่พิมพ์เปิดออก เช่นเดียวกับพินเกต อาจเป็นเรื่องยากสำหรับเรซินที่มีการไหลต่ำหรือเรซินที่เติม

 

วิธีการฉีดขึ้นรูปพิเศษ

ปัจจุบันได้มีการพัฒนาวิธีการขึ้นรูปพิเศษต่างๆ เพื่อแก้ปัญหาและปรับปรุงคุณภาพในการฉีดขึ้นรูป นี่คือตัวอย่างบางส่วน

■ การฉีดแก๊ส

การฉีดด้วยแก๊ส (การขึ้นรูปแบบใช้แก๊สช่วย) เป็น กระบวนการกดค้างซึ่ง ใช้แรงดันจนกระทั่งผลิตภัณฑ์เย็นลงและแข็งตัวหลังจากเติมเรซินในกระบวนการฉีดขึ้นรูปปกติ รอยยุบตัว (รอยบุบที่ปรากฏบนพื้นผิวเมื่อเรซินเย็นตัวและหดตัว) และการบิดงอของผลิตภัณฑ์แม่พิมพ์สามารถระงับได้ ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำของมิติ

 

■ การเกิดฟองที่วิกฤตยิ่งยวด

เมื่อไนโตรเจนหรือคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิและความดันสูง จะกลายเป็นสถานะที่มีทั้งก๊าซและของเหลว สารที่อยู่ในสถานะนี้เรียกว่าของไหลวิกฤตยิ่งยวด นี่คือวิธีการขึ้นรูปที่ของเหลวที่วิกฤตยิ่งยวดถูกฉีดเข้าไปในเรซินในฐานะตัวแทนฟองและหลอมละลาย จากนั้นจึงใช้การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของความดันและอุณหภูมิเพื่อสร้างโฟมขนาดเล็ก ส่งผลให้ภายในผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปกลายเป็นโครงสร้างไมโครเซลล์ สามารถคาดหวัง ผลของการลดน้ำหนักของผลิตภัณฑ์แม่พิมพ์ ได้ นอกจากนี้ เนื่องจากความสามารถในการไหลดีขึ้น จึงเป็นไปได้ที่จะทำให้ผนังบางลง และลดปริมาณเรซินที่ใช้ นอกจากนี้ ด้วยการสร้างฟองอากาศที่สม่ำเสมอภายในเรซิน แรงดันจะถูกใช้อย่างสม่ำเสมอ ซึ่งคาด ว่าจะป้องกันการบิดงอและรอยจม และปรับปรุงความแม่นยำของมิติ ช่วยลดแรงยึดแม่พิมพ์ของเครื่องขึ้นรูปและขจัดความจำเป็นในการกดค้าง ทำให้วงจรการขึ้นรูปสั้นลงได้

 

■ ร้อนและเย็น

เมื่อเติมเรซินละลายลงในแม่พิมพ์ หากอุณหภูมิแม่พิมพ์ต่ำ เรซินจะเย็นลงอย่างรวดเร็วและแข็งตัวจากส่วนที่สัมผัส ส่งผลให้เกิดข้อบกพร่องด้านลักษณะที่ปรากฏ เช่น รอยเชื่อม (ร่องที่เกิดขึ้นตรงที่เรซินเชื่อมต่อกับแม่พิมพ์) . เกิดขึ้น. ดังนั้น ด้านในของแม่พิมพ์จะถูกทำให้ร้อนด้วยฮีตเตอร์หรืออื่นๆ ที่คล้ายกัน เพื่อให้แน่ใจว่าเรซินมีอุณหภูมิที่เหมาะสมในการถ่ายเทรูปร่างของแม่พิมพ์ นอกจากนี้ การทำให้แม่พิมพ์เย็นลงอย่างรวดเร็วและทำให้เรซินแข็งตัว เป็นวิธีที่สามารถปรับปรุงคุณภาพรูปลักษณ์ของผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูป เช่น กำจัดเส้นเชื่อมและรอยไหล​

 

วิธีการปั้นที่สำคัญอื่นๆ

นอกจากการฉีดขึ้นรูปแล้ว ยังมีวิธีการขึ้นรูปเทอร์โมพลาสติกประเภทอื่นๆ อีกมากมาย วิธีการขึ้นรูปที่สำคัญบางวิธีมีการอธิบายไว้โดยย่อด้านล่างนี้

■ การอัดขึ้นรูป

วิธีการขึ้นรูปนี้เหมาะสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีรูปทรงเป็นท่อ เช่น สายยางและหลอด รวมถึงผลิตภัณฑ์ขนาดยาวที่มีรูปร่างหน้าตัดสม่ำเสมอ เช่น รางและผ้าคาดเอว การปั้นทำได้โดยการอัดเรซินที่ให้ความร้อนและละลายจากแม่พิมพ์ (แม่พิมพ์) โดยมีรูหน้าตัด เรซินที่อัดขึ้นรูปจะถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำหรืออากาศเพื่อให้แข็งตัว ขึ้นอยู่กับรูปร่างของแม่พิมพ์ สามารถสร้างท่อที่มีรูปทรงหน้าตัดต่างๆ ได้อย่างต่อเนื่อง

■ การเป่าขึ้นรูป

วิธีการขึ้นรูปนี้เหมาะสำหรับการขึ้นรูปรูปทรงกลวง เช่น ขวด PET เรซินที่หลอมละลายจะถูกอัดขึ้นรูปเป็นรูปทรงกระบอก นำไปใส่ในแม่พิมพ์ และพองตัวเหมือนบอลลูนโดยการฉีดอากาศแรงดันสูงออกจากปาก ขึ้นรูปโดยการกดเรซินเข้ากับแม่พิมพ์จากด้านในด้วยพลังของอากาศและทำให้ติดแน่น ไม่เหมาะสำหรับการขึ้นรูปรูปทรงที่ซับซ้อน

■ การขึ้นรูปด้วยสุญญากาศ

ซึ่งเป็นวิธีการขึ้นรูปกล่องไข่ บรรจุภัณฑ์สำหรับสินค้าเบ็ดเตล็ดและอาหาร แผ่นเรซินจะถูกทำให้ร้อน ทำให้นิ่ม แล้วนำไปใส่ในแม่พิมพ์ และอากาศจะถูกดูดออกเพื่อสร้างสุญญากาศ ซึ่งจะถูกนำไปยึดติดกับแม่พิมพ์เพื่อทำการขึ้นรูป วัสดุอื่นที่ไม่ใช่โลหะ เช่น ยิปซั่มและไม้ ที่แปรรูปได้ง่ายสามารถนำมาใช้เป็นแม่พิมพ์ได้ และสามารถขึ้นรูปได้ด้วยต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ แม้ว่าจะสามารถขึ้นรูปวัตถุขนาดใหญ่ เช่น แผงหน้าปัดรถยนต์ กันชน และอ่างอาบน้ำได้ แต่ก็ไม่เหมาะสำหรับการขึ้นรูปรูปทรงที่ซับซ้อนและแม่นยำ

 

สรุป

ในการออกแบบการผลิตจำนวนมากของผลิตภัณฑ์พลาสติก จำเป็นต้องรู้พื้นฐานของโครงสร้างแม่พิมพ์และการฉีดขึ้นรูป เนื่องจากจำเป็นต้องเลือกแม่พิมพ์และรูปทรงประตูที่ตรงกับการใช้งานและลักษณะของผลิตภัณฑ์ ในการจำลองการฉีดขึ้นรูป คุณสามารถจำลองกระบวนการฉีดขึ้นรูปทั้งหมดและตรวจสอบปรากฏการณ์ข้อบกพร่องในการขึ้นรูปจริง ซึ่งจะมีประโยชน์สำหรับการออกแบบแม่พิมพ์และการตั้งค่าเงื่อนไขการขึ้นรูป เราจะอธิบายรายละเอียดวิธีการใช้งานจากส่วนถัดไป

ส่วนถัดไป: "มาเรียนรู้เกี่ยวกับรายการข้อมูลวัสดุที่ใช้สำหรับการจำลองการฉีดขึ้นรูป"​