Građevinski materijali
Odgovarajući čelik kalupa treba odabrati na osnovu zahtjeva primjene. Za izradu prototipa, kaljeni čelik za kalupe nije neophodan. U većini slučajeva, unaprijed-kaljeni čelik ili aluminijum se koristi za smanjenje troškova i olakšavanje prilagođavanja kalupa tokom faze izrade prototipa. Ovi meki metali takođe mogu oblikovati dovoljno testnih komada i prefabrikovanih delova. Prethodno kaljeni čelici za kalupe (kao što su P-20 ili NAKR-55) se često koriste za velike kalupe jer je kaljenje čelika kalupa nepraktično za velike primjene.
Za veće količine proizvodnje, za jezgro i šupljinu potreban je kaljeni čelik za kalupe. S-7, H-13 i nerđajući čelik 420 su najčešće korišćeni čelici. S-7 je odličan čelik za kalupe koji se može koristiti za produžene proizvodne operacije. Ako su potrebne vrlo visoke temperature taljenja i kalupa, treba odabrati čelik H-13. H-13 se također može koristiti za proizvodnju vrućih razdjelnika. H-13 ima vrlo visoku temperaturu kaljenja i može izdržati vrlo visoke temperature obrade kalupa bez utjecaja na njegovu tvrdoću.
Nehrđajući čelik je najbolji izbor za čelike za kalupe gdje je potrebna visoka otpornost na habanje ili gdje dolazi do značajne kondenzacije u okolišu. -Umetci sa šupljinama kalupa za veliko habanje mogu se napraviti pomoću čelika tipa A2, ASP23 ili D-2.
Svi čelici za kalupe mogu se zaštititi od habanja i korozije nekom vrstom premaza. Samo se nerđajući čelik može popraviti zavarivanjem i mašinskom obradom. Za čelike s postojećim premazima popravak je moguć tek nakon uklanjanja premaza. Nakon popravke, premaz se mora ponovo nanijeti.
Slika
Završna obrada površine
Površinska obrada profiliranih dijelova može varirati ovisno o estetskim zahtjevima, potrebama kupaca i funkcionalnosti. Od zrcalnog-poput visokog-završnog sloja SPI #1 do teksturiranih površina postignutih jetkanjem, LNP kompoziti mogu postići gotovo bilo koju vrstu završne obrade oblikovanog dijela. Važno je razumjeti da neki materijali pokazuju poboljšane performanse s određenim završnim obradama površine kalupa. Na primjer, polipropilen pokazuje znatno bolja svojstva otpuštanja u mat kalupima nego u kalupima visokog - sjaja. Postizanje visokog sjaja je teško sa smolama sa visokim{8}}punilama. Venting
Ventilacija je ključni dio ciklusa oblikovanja kako bi se maksimizirale performanse kalupa. Kada termoplastični materijal uđe u šupljinu kalupa, potrebno je izbaciti zrak. Ventilacijski otvori se obično nalaze na posljednjim ispunjenim područjima, blizu linije šava i na sistemu vodilica. Dodatni otvori za ventilaciju raspoređeni oko linije razdvajanja mogu značajno poboljšati ukupne performanse ventilacije. Preostali plin u kalupu se pojavljuju kao tragovi izgaranja na oblikovanom dijelu. Osnovno pravilo je da plin iz kalupa mora biti u stanju izaći istom brzinom kao i plastika koja ulazi u šupljinu.
Dubina šupljina varira ovisno o korištenom materijalu – općenito, amorfni termoplasti zahtijevaju veću dubinu šupljina zbog svoje veće viskoznosti.
Slika
Jedno-šupljina i više{1}}šupljina
U industriji se najčešće koriste tri osnovna tipa kalupa, posebno za kalupe koji koriste LNP kompozite.
Najčešći tip je konfiguracija hladnog kliznika s dvije-ploče prikazana na slici 1. Materijal se ubrizgava u dio kroz čahuru klizača i sistem klizača. Nakon hlađenja, svi oblikovani dijelovi se izbacuju (uključujući kapije, vodilice i sprudove). Dijelovi se zatim uklanjaju, a preostale vodilice i sprudovi se odbacuju ili recikliraju.
Slika 2 prikazuje kalup sa tri-ploče sa hladnim klizačima. Sa ovim dizajnom, materijal se ubrizgava u šupljinu dijela kroz sistem vodilica i izljeva. Nakon hlađenja, kalup se otvara, odvajajući dio od kapija i vodilica. Dio prirodno otpada sa vodilica. Vodilice, kapije i izljevi još uvijek moraju biti reciklirani ili odbačeni.
Slika 3 prikazuje električno grijani kalup s vrućim razdjelnikom. Kanali razdjelnika i gejt sonde zagrijavaju se do ili blizu temperature topljenja polimera, održavajući materijal otopljenim. Ovo eliminira potrebu za rukovanjem otpadom od vodilica, kapija i izljeva. Ovi sistemi su skuplji od konvencionalnih dizajna sa dvije-ploče ili tri-ploče, ali nude bolju termičku kontrolu materijala i stvaraju malo otpada.
Slika
Hot Runner
Kalupi sa punim vrućim klizačima, ili kalupi "bez vodilica", nude mnoge prednosti, ali zahtijevaju pažljiv dizajn kako bi se osigurala pravilna kontrola taline koja teče u šupljinu kalupa. Dok kalupi bez vodilica ne stvaraju gotovo nikakav otpad tokom operacija oblikovanja, oni su skloni problemima pri pokretanju, posebno kod polu-kristalnih LNP kompozita, koji su skloni brzom skrućivanju. Principi koje treba slijediti uključuju:
• Koristite samo dobro-izbalansirane sisteme razdjelnika vrućih voda posebno dizajniranih za tu primjenu.
• Ovisno o korištenom materijalu, vrući klizač može biti dizajniran tako da omogući direktno izlijevanje na dio pomoću osnovne ploče otvorene kapije, ili kapije ventila za oblikovanje-bez ostataka, ili se kapija može postaviti na maloj površinskoj vodilici.
• Zagrijana staza klizača i vruća osnovna ploča treba da obezbede glatku stazu protoka u šupljinu kalupa i da se zagrevaju spolja.
• Kada koristite smole ojačane dugim staklenim vlaknima, ostaci kapije su neizbežni.
• Koristite kompletan sistem od jednog proizvođača vrućih trkača, umjesto da koristite različite komponente različitih proizvođača.
• Veličina kapije zavisi od količine i vrste dodanog materijala, veličine/odnosa dela i debljine zida.
• Za više informacija o dizajnu toplovoda, konsultujte tehničko osoblje GE Plastics Group.
2. Vodič za uobičajene metode poboljšanja površine kalupa u industriji prerade plastike
Tabela ispod pruža operaterima i proizvođačima kalupa niz uobičajenih tretmana čelika za kalupe za poboljšanje otpornosti na koroziju ili otpornost na habanje. Mogu postojati i druga rješenja.
Slika
3. Runners, Sprues i Gates
Sprue Bushings
Kada se koriste konvencionalni kalupi, vrući materijal ulazi u kalup kroz čahuru spruda. Sistem vodilica vodi materijal kroz kapiju u šupljinu kalupa. Odgovarajući dizajn i dimenzioniranje čahure za vodni vod presudni su za pravilnu distribuciju taline i pravilno izbacivanje oblikovanog dijela. Promjer "O" izljeva trebao bi biti približno 20% veći od prečnika izlaza mlaznice kako bi se spriječilo začepljenje izljeva kada se kalup otvori. Šematski dijagram dimenzija ulije je prikazan ispod. Dimenzija "O" je također usko povezana s veličinom dijelova i vodilica. Zagrijane klizne čahure mogu se koristiti umjesto konvencionalnih čahure. Početni trošak grijanog kliznika (ili "vruće" čahure) može biti veći od cijene "hladne" čahure, ali značajno smanjuje otpad jer eliminira klizač koji se kreće duž svakog dijela ili sistema vodilica. Sa grijanom čahurom, kontrola temperature taline koja ulazi u sistem vodilica može biti mnogo preciznija.
Slika
Runner Design
Trkači bi trebali biti što kraći kako bi se smanjili nepotrebni padovi pritiska. Poželjan je kružni poprečni-presjek. Ako se vodilica mora postaviti do pola u kalup, koristite trapezoidnu vodilicu sa zaobljenim dnom. Polukružne i ravne staze su neefikasne i ne preporučuju se. Vodilice trebaju omogućiti materijalu da teče ravnomjerno i neograničeno u jedan ili više dijelova (ako se koristi više šupljina). Tipično, klizaču treba smanjiti prečnik za 20% za svakih 90 stepeni rotacije. Ovo treba uzeti u obzir pri dizajniranju sistema vodilica. Prečnici kružnih vodilica su tipično 0,125" – 0,375" (3,2 – 9,5 mm). Slika
Kapija |
Dizajn kapije za LNP kompozitne dijelove treba da obezbijedi velike margine obrade bez stvaranja naprezanja u-kalupu. Ovisno o vrsti korištene kapije (tj. podmornica, rub, ušica, itd.), neke osnovne dimenzije vrata kontroliraju brzinu punjenja, količinu materijala koji teče u šupljinu kalupa i brzinu očvršćavanja dijela.
Debljina zida određuje veličinu kapije, dok geometrija dijela određuje lokaciju kapije na dijelu. Postoje tri ključne dimenzije kapije: dubina, širina i lice. Specifični dizajni za nekoliko tipova kapija prikazani su na sljedećoj stranici.
Veličina/Lokacija kapije
• Minimalna veličina kapije je 0,040" (1mm), 0,100" (2,5mm) za Verton kompozite dugih vlakana - okrugle ili trapezoidne - 50–60% debljine zida (za kristalne kompozite) - 50–75% debljine zida (za amorfne kompozite)
• U idealnom slučaju, kapiju treba postaviti tamo gdje je dio zida najdeblji - poravnati kapiju direktno sa zidom ili čahurom kako bi se spriječilo zatrpavanje i "mlaz" (osim za Verton kompozite od dugih vlakana) - tunelske kapije se ne preporučuju za Verton kompozite.
