Czy wiesz...

Pękanie Elementów Form Wtryskowych

Dlaczego pękają matryce form wtryskowych?

Fragment Arkusza Kalkulacyjnego Do Sprawdzania Wyników Egzaminu Spawacza Wg ISO9606

Czy ładna spoina jest zawsze dobra?

Spadek sprawności całkowitej samochodu elektrycznego

Czy samochód elektryczny jest ekologiczny?

test interpolacji kołowej tokarki

Jak diagnozować przyczyny błędów obróbki CNC detali? cz. 1

Czytaj także:

gięcie blachy
Projektowanie

Blaszane origami. Metodyka projektowania konstrukcji blachowych

­ Paweł Bancarzewski
Cięcie plazmą: Wpływ stosowanych gazów na jakość procesu
Technologie

Cięcie plazmą: Wpływ stosowanych gazów na jakość procesu

­ Krzysztof Baran
odległość pomiędzy przewodem paliwowym a opaską zaciskową
Projektowanie

Packaging, czyli jak to wszystko pomieścić

­ Piotr Cabaj
Połączenie Skurczowe
Technologie

Niedoceniane połączenie skurczowe

­ Jerzy Mydlarz
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Paliwo rakietowe w żelu

    Paliwo rakietowe w żelu

    Dron o zwiększonej wytrzymałości kolizyjnej

    Dron o zwiększonej wytrzymałości kolizyjnej

    Zrobotyzowany proces replikuje własciwości stromatolitów

    Biocementacja w druku 3D struktur nieorganicznych

    Przygotowanie arkuszy MXene i modyfikacja proszku PEEK

    Modyfikacja proszku PEEK na potrzeby druku 3D w technologii LPBF

    Włókna węglowe z ligniny

    Włókna węglowe z ligniny

    Ekonomiczny recykling szkła akrylowego

    Ekonomiczny recykling szkła akrylowego

    Opona z Wymiennym Bieżnikiem ECOTIRE

    Opona z wymiennym bieżnikiem

    Prototyp NOVBYX. Oddzielne mocowanie siodła i suportu pozostawia otwartą przestrzeń wewnątrz ramy

    Nowa konstrukcja ramy rowerowej

    Silnik Daihatsu Na Wodór i Amoniak

    Silnik samochodowy na amoniak i wodór

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Przyrząd spawalniczy ściany tylnej kabiny maszynisty w lokomotywie jako przykład produkcji jednostkowej

    Organizacja produkcji; cz. 6: Produkcja jednostkowa i prototypowa

    Koncepcja Separatora Regulowanego do Docierania Tarczowego

    Modułowe i nastawne separatory docierarek tarczowych

    Przykłady kół zębatych przed i po azotowaniu

    Azotowanie stali

    Sprężyna Falista Wykonana Ze Zwijanego Drutu Płaskiego

    Zrozumieć różnice między podkładkami falistymi a sprężynami falistymi

    Samobieżny Artyleryjski Zestaw Przciwlotniczy SA-35 z armatą KDA kal. 35 mm

    Lufy monoblokowe: konstrukcja i warunki pracy

    Od dokumentacji konstrukcyjnej do hali produkcyjnej

    Od dokumentacji konstrukcyjnej do hali produkcyjnej. Jak zachować ciągłość informacji?

    Przykład zastosowania sprężyny falistej typu Nested firmy Smalley do zabezpieczenia połączenia śrubowego przed samoczynnym poluzowaniem

    Sprężyny faliste alternatywą dla sprężystych podkładek zabezpieczających

    Połówka Formy do Wtrysku Dwukomponentowego

    Formowanie wtryskowe 2K polimerów

    Jak efektywnie uczyć MES na politechnice?

    Jak efektywnie uczyć MES na politechnice?

    Nanostruktury Ti-W z łączami fosforowymi jako dodatek tribologiczny

    Nanostruktury Ti-W z łączami fosforowymi jako dodatek tribologiczny

    Ręczne Spawanie Laserowe

    Ręczne spawanie laserowe

    Pierścienie osadcze o przekroju zwężanym Circlip

    Pierścienie osadcze – CIRCLIPS vs SNAP RINGS – zrozumieć różnice

    Rozkład sił generowanych przez jednostki silnikowe podczas ruchu po torze w ramach systemu BPS

    Analiza techniczna bezśmigłowego napędu BPS

    Wartości odczytu siły względem przemieszczenia górnej ścianki próbki

    Kalibracja nieliniowych modeli materiałowych z wykorzystaniem programów open source

    Sproszkowany surowiec AM WC701 – węglik wolframu-kobaltu na potrzeby wytwarzania przyrostowego

    Węgliki spiekane, metalurgia proszków

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2026
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • O nas
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Paliwo rakietowe w żelu

    Paliwo rakietowe w żelu

    Dron o zwiększonej wytrzymałości kolizyjnej

    Dron o zwiększonej wytrzymałości kolizyjnej

    Zrobotyzowany proces replikuje własciwości stromatolitów

    Biocementacja w druku 3D struktur nieorganicznych

    Przygotowanie arkuszy MXene i modyfikacja proszku PEEK

    Modyfikacja proszku PEEK na potrzeby druku 3D w technologii LPBF

    Włókna węglowe z ligniny

    Włókna węglowe z ligniny

    Ekonomiczny recykling szkła akrylowego

    Ekonomiczny recykling szkła akrylowego

    Opona z Wymiennym Bieżnikiem ECOTIRE

    Opona z wymiennym bieżnikiem

    Prototyp NOVBYX. Oddzielne mocowanie siodła i suportu pozostawia otwartą przestrzeń wewnątrz ramy

    Nowa konstrukcja ramy rowerowej

    Silnik Daihatsu Na Wodór i Amoniak

    Silnik samochodowy na amoniak i wodór

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Przyrząd spawalniczy ściany tylnej kabiny maszynisty w lokomotywie jako przykład produkcji jednostkowej

    Organizacja produkcji; cz. 6: Produkcja jednostkowa i prototypowa

    Koncepcja Separatora Regulowanego do Docierania Tarczowego

    Modułowe i nastawne separatory docierarek tarczowych

    Przykłady kół zębatych przed i po azotowaniu

    Azotowanie stali

    Sprężyna Falista Wykonana Ze Zwijanego Drutu Płaskiego

    Zrozumieć różnice między podkładkami falistymi a sprężynami falistymi

    Samobieżny Artyleryjski Zestaw Przciwlotniczy SA-35 z armatą KDA kal. 35 mm

    Lufy monoblokowe: konstrukcja i warunki pracy

    Od dokumentacji konstrukcyjnej do hali produkcyjnej

    Od dokumentacji konstrukcyjnej do hali produkcyjnej. Jak zachować ciągłość informacji?

    Przykład zastosowania sprężyny falistej typu Nested firmy Smalley do zabezpieczenia połączenia śrubowego przed samoczynnym poluzowaniem

    Sprężyny faliste alternatywą dla sprężystych podkładek zabezpieczających

    Połówka Formy do Wtrysku Dwukomponentowego

    Formowanie wtryskowe 2K polimerów

    Jak efektywnie uczyć MES na politechnice?

    Jak efektywnie uczyć MES na politechnice?

    Nanostruktury Ti-W z łączami fosforowymi jako dodatek tribologiczny

    Nanostruktury Ti-W z łączami fosforowymi jako dodatek tribologiczny

    Ręczne Spawanie Laserowe

    Ręczne spawanie laserowe

    Pierścienie osadcze o przekroju zwężanym Circlip

    Pierścienie osadcze – CIRCLIPS vs SNAP RINGS – zrozumieć różnice

    Rozkład sił generowanych przez jednostki silnikowe podczas ruchu po torze w ramach systemu BPS

    Analiza techniczna bezśmigłowego napędu BPS

    Wartości odczytu siły względem przemieszczenia górnej ścianki próbki

    Kalibracja nieliniowych modeli materiałowych z wykorzystaniem programów open source

    Sproszkowany surowiec AM WC701 – węglik wolframu-kobaltu na potrzeby wytwarzania przyrostowego

    Węgliki spiekane, metalurgia proszków

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2026
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • O nas
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki

Skracanie czasu cyklu wtrysku

­ Jerzy Dziewulski
23.02.2019
A A

Najważniejszym kryterium opłacalności produkcji wyrobów formowanych wtryskowo jest czas cyklu. Dla większości wyprasek (poza cienkościennymi) największą składową czasu cyklu jest czas chłodzenia.

W przypadku wielu wyprasek o skomplikowanym kształcie odprowadzenie ciepła z wąskich fragmentów formy w prosty sposób jest niemożliwe. Zastosowanie zaawansowanych technik typu chłodzenie konformalne wymaga budowania matrycy metodami przyrostowymi, co znacznie podraża koszt wykonania narzędzia. Pomocą są na pewno programy symulacyjne, wyposażone w moduły do analiz termicznych. Gdy jednak wykonana już forma nie realizuje „teoretycznego czasu chłodzenia”, ratunkiem może być ponowne wykonanie matrycy ze stali lub stopu o wysokiej przewodności termicznej. Zgodnie bowiem z prawem Fouriera strumień ciepła płynący od powierzchni formującej do kanału chłodzącego będzie tym większy, im przewodność materiału formy będzie większa.

Przyjrzyjmy się dwóm ciekawym przypadkom, które sprawiły problem ze zbyt długim czasem wtrysku.

Forma dwugniazdowa na osłonę doniczki (Rys. 1). Wtryskiwane tworzywo – PS. Czas cyklu osiągnięty przez wtryskownię to 40 s. Wymiary wypraski 125x125x200, ciężar 210 g. Grubość ścian 1,5 do 1,6 mm.

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 1

Korzystając z prostej praktycznej reguły pozwalającej szybko oszacować czas chłodzenia:

tchł. = a x s2 [s]

gdzie:

s oznacza grubość ściany w mm

a = 2 do 3 (współczynnik zależny od typu tworzywa; dla krystalicznych a bliżej 2, dla amorficznych a bliżej 3)

– oszacujmy „teoretyczny” czas chłodzenia:

tchł. = 3×1,6×1,6 = 7,7 s

Doliczając pozostałe czasy, dochodzimy do wniosku, że czas cyklu powinien zmieścić się między 15 s, a maksymalnie 20 s.

Przyjrzyjmy się konstrukcji tej formy (Rys. 2).

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 2

Forma została bardzo starannie zaprojektowana. Matryce i stemple wykonane są ze stali NIMAX, która ma przewodność 26 W/mK, typową dla tego typu stali i tego typu zastosowań. Kanały chłodzące otaczają wypraskę prawie konformalnie. Tylko jeden obszar nie jest dostatecznie chłodzony – jest to wnęka w dnie wypraski, w którą wstawiono grzaną dyszę. Tu brak jest kanałów, bowiem nie ma jak wprowadzić chłodzenia przez wiercenie otworów. Dysze GK o mniejszej średnicy zewnętrznej też nie sprostałyby zadaniu. Co więc zrobić w sytuacji, gdy mamy świadomość, że forma mogłaby pracować w cyklu dwa razy krótszym?

Zaproponowano aby odebrać ciepło z wnęki, korzystając z materiału o wysokiej przewodności. Korzystając z programu symulacyjnego sprawdźmy efekt zastosowania stopu i stali wysokoprzewodzących. Najpierw zobaczymy jaka jest sytuacja w istniejącej formie zbudowanej ze stali NIMAX.

Efektem braku chłodzenia we wnęce jest wzrost temperatury tej części formy do 90 °C (Rys. 3).

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 3

Nic więc dziwnego, że czas chłodzenia wnęki jest wyższy niż 35 s (Rys. 4), co z kolei prowadzi do czasu cyklu rzędu 40 s.

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 4

Pierwsza propozycja to wstawka ze stali HTCS formująca wnękę, w której jest umieszczona dysza GK. Do analiz została wytypowana stal HTCS-230 o współczynniku przewodzenia 60 W/mK.

Program wyliczył, że zastosowanie stali HTCS obniży temperaturę wstawki, która wynosi teraz max 65,9 °C (Rys. 5).

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 5

Dzięki obniżeniu temperatury maksymalny czas chłodzenia wynosi teraz 14,4 s (Rys. 6), a czas cyklu skraca się do 22 s. Drugą propozycją była wstawka z brązu Hovadur K-350, który ma twardość rzędu 320-370 HB, a przewodność 130 W/mK.

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 6

Według wyliczeń, zastosowanie brązu obniży temperaturę wstawki do maksymalnie 63,5 °C (Rys. 7).

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 7

Dzięki obniżeniu temperatury, maksymalny czas chłodzenia wynosi teraz 12,9 s (Rys. 8), a czas cyklu skraca się do 20 s. Można powiedzieć, że zastosowanie na wkładkę stali typu HCTS lub brązu, dla tego przypadku dwukrotnie podnosi produktywność.

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 8

Drugi ciekawy przypadek to wypraska grubościenna z głębokimi otworami o małej średnicy. Wypraski grubościenne o tak dużych przekrojach występują stosunkowo rzadko.

Wypraska to klamka w postaci zagiętego walca o średnicy 22 mm, zaopatrzona w dwa otwory ɸ4 mm wychodzące od powierzchni walcowej (Rys. 9). Wypraska produkowana jest z PP w formie 4-krotnej. Płyty formujące zostały wykonane ze stali 1.2311 o przewodności 37 W/mK, a rdzenie formujące otwory ɸ4, z wypychaczy ze stali 1.2344 (przewodność 21 W/mK). Do granulatu oprócz barwnika dodawany jest w niewielkiej ilości spieniacz, aby nie dopuścić do powstawania zapadnięć.

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 9

Przy zejściu z czasem cyklu do ok. 60 s, po krótkim czasie od wyrzucenia wypraski z formy, z otworów zaczyna wypływać stopione tworzywo. Dla wyprasek grubościennych dopuszcza się sytuację, gdzie w chwili opuszczenia formy, rdzeń w wyprasce jest jeszcze płynny. Przy dłuższych cyklach ten problem nie występuje, ale wtryskowni zależy na możliwie krótkim czasie cyklu. Spróbujemy wyjaśnić ten fenomen i znaleźć sposób na usunięcie problemu, analizując proces w programie symulacyjnym.

Temperatura stalowego rdzenia formującego otwór, po wyrzuceniu wypraski wynosi 110 °C (Rys. 10), a płyt formujących ~20 °C. Po wyrzuceniu wypraski z formy ściany otworu ɸ4 mają temperaturę, przy której tworzywo już nie płynie. Ale rdzeń jest jeszcze płynny.

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 10

Po 30 s od wyrzucenia wypraski, ciepło które płynie od rdzenia (który jest jeszcze w stanie płynnym) topi ściankę otworu. Pod wpływem niewielkiego ciśnienia, jakie daje spieniacz, płynne tworzywo jest wypychane na zewnątrz. Mamy więc dwie możliwości: albo przedłużymy czas chłodzenia, co wydłuży czas cyklu (czego nie chcemy), albo schłodzimy otoczenie otworu do tak niskiej temperatury, że ścianki nie ulegną stopieniu.

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 11

Spróbujemy rdzenie formujące otwory wykonać z brązu Hovadur K-350 oraz dodać dodatkowy kanał chłodzenia odbierający ciepło od rdzeni.

Na niebiesko zaznaczyliśmy rdzenie formujące otwory ɸ4 oraz dodatkowy kanał który odbiera ciepło od rdzeni (Rys. 12).

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 12

Na rysunku 13 widzimy, że zastosowanie rdzeni z brązu, przy tym samym czasie cyklu, obniżyło ich temperaturę do 38 °C. A jak to wpłynie na temperaturę wypraski w otoczeniu otworów?

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 13

Jak widać z rysunku 14, po 30 s od wyrzucenia wypraski zarówno ściany, jak i rdzeń są całkowicie zakrzepnięte. Nie grozi nam wypłynięcie tworzywa z otworu, a więc forma może pracować w cyklu 60 s.

Skracanie Cyklu Wtrysku
Rys. 14

Podsumowując oba przypadki dochodzimy do następujących wniosków:

  • stosowanie stali i stopów wysokoprzewodzących zdecydowanie skraca czas cyklu prowadząc do lepszej produktywności;
  • mimo że w/w stale i stopy potrafią być 2-4 razy droższe od tradycyjnych stali narzędziowych, to ten sposób skracania cyklu jest zdecydowanie tańszy niż wykonywaniu matryc z chłodzeniem konformalnym metodami przyrostowymi.

Jerzy Dziewulski

Literatura:

G. Menges, W. Michaeli, P. Mohren: How to make injection mold, Hanser Verlag, 1993

J. Dziewulski: Wykorzystanie stopów i stali wysokoprzewodzących do skracania cyklu wtrysku, PlastNews, 12/2016

ATI 1104 – Bayer: Optimierte Werkzeugtemperierung, 1997

artykuł pochodzi z wydania 1/2 (136/137) styczeń/luty 2019

  • Share on Facebook
  • Share on Twitter
  • Share on LinkedIn
  • Share on WhatsApp
  • Share on Email
Tagi: chłodzenieformy wtryskowe

Powiązane artykuły

Połówka Formy do Wtrysku Dwukomponentowego
Analizy, symulacje

Formowanie wtryskowe 2K polimerów

Druk 3D z metali i metal injection molding (MIM) jako technologie komplementarne
Technologie

Druk 3D z metali i metal injection molding (MIM) jako technologie komplementarne

Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku
Technologie

Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

Analiza Technologiczna Wypraski
Projektowanie

Analiza technologiczna wypraski

Rekordowa przewodność cieplna azotku tantalu
Aktualności

Rekordowa przewodność cieplna azotku tantalu

Smarowanie i chłodzenie przekładni zębatych
Rozwiązania

Wybór sposobu smarowania i chłodzenia przekładni zębatych

Rotor Clip

Tematyka:

aluminium budowa maszyn CAD ceramika techniczna CNC diagnostyka druk 3D energetyka formy wtryskowe innowacje inżynieria materiałowa klejenie kompozyty laser lotnictwo mechanizm MES montaż motocykle motoryzacja nanotechnologia narzędzia obliczenia obrabiarki obróbka plastyczna obróbka skrawaniem oprzyrządowanie polskie projekty powłoki programy przemysł kosmiczny przemysł morski przemysł zbrojeniowy recykling robot robotyzacja silniki spawanie stal technologie łączenia tribologia tworzywa sztuczne wynalazki wywiad łożyska
FORMY WTRYSKOWE Integracja Konstrukcji i Technologii Ebook
MetalTop

Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • O nas
  • Polityka prywatności
  • Kontakt

© ITER 2007-2026

Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
  • Strona główna
  • Aktualności
  • Artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
  • Jak zakupić
  • O nas
  • Kontakt

© ITER 2007-2026

email_icon

Nie przegap nowych wydań!

Zapisz się, aby na bieżąco otrzymywać linki do kolejnych, darmowych wydań Projektowania i Konstrukcji Inżynierskich

Wpisz adres email

Dziękuję, nie pokazuj więcej