Zkoumání strategie výběru vstřikovacích kolíků pro formy
Obsah
Nejčastěji používanou součástí vyhazovacího systému formy je vyhazovací kolík, včetně hnacího válce a plochého vyhazovacího kolíku. Velikost dílů, úhel ponoru, složitost tvaru, výška svislé stěny a typ tvarovaného plastu pomáhají určit vhodný typ, polohu a množství vyhazovacích kolíků. Výběr vyhazovacích kolíků je vzhledem k jejich širokému použití často přehlížen. Neexistuje však řešení typu "jeden vyhazovací kolík vhodný pro všechny situace", proto je důležité správně pochopit strategii výběru vyhazovacích kolíků, aby se předešlo mnoha problémům v následném procesu tváření, včetně špatného vyhazování, ohýbání vyhazovacích kolíků, lomů, deformací výrobku atd.
Základní znalosti o čepu vstřikovače
Aby bylo dosaženo optimálního výkonu, musí mít vyhazovací kolík určité základní vlastnosti, včetně dobré pevnosti, houževnatosti a odolnosti proti opotřebení. Mezi specifičtější vlastnosti patří tepelné kalení (schopnost materiálů udržet si tvrdost při vysokých teplotách), odolnost proti korozi a mazivost, které se liší v závislosti na typu lisovací aplikace. Dalším základním požadavkem na výkon a životnost vyhazovacího kolíku je geometrická přesnost. Výroba horních čepů musí splňovat přísné tolerance a specifikace. Skutečná kulatost, rovnost a kvalitní povrchová úprava jsou pro jeho funkčnost zásadní - například špatná geometrická přesnost může vést k předčasnému otřepu nebo poškrábání výrobku. Kombinace materiálů, technik zpracování a povrchových úprav určuje, zda je vyhazovací kolík vhodný pro konkrétní aplikaci. Zlepšení jedné nebo více těchto vlastností však může vyžadovat obětování jiných vlastností.
Výhody materiálu
Znalost materiálů a vlastností používaných k výrobě vyhazovacích kolíků pomůže konstruktérům a výrobcům forem lépe se rozhodnout. Zde jsou některé z nejčastěji používaných materiálů a jejich vlastnosti
Ocel H13
H13 je chrom-molybdenová nástrojová ocel pro obrábění za tepla s vynikající pevností a houževnatostí. Mezi různými běžně používanými materiály jsou její hodnoty tepelného kalení a odolnosti proti tepelnému rázu nejvyšší, přičemž její tvrdost dosahuje hodnoty až 54 HRC (o něco nižší než u některých jiných plně kalených ocelí). Její nedostatky v odolnosti proti opotřebení a korozi však lze kompenzovat povrchovou úpravou. Díky své jedinečné kombinaci požadovaných vlastností může být ocel H13 jedním z nejpoužívanějších materiálů při celosvětové výrobě čepů.
Plně kalená nástrojová ocel pro práci za studena
Vyhazovací čep, vyhazovací kus a vyhazovací trubka mohou být vyrobeny také z O1, A2 a jiných nástrojových ocelí s vysokým obsahem uhlíku zpracovaných za studena. Tento typ materiálu může po úplném kalení dosáhnout tvrdosti přibližně 60 HRC s dobrou odolností proti opotřebení a je vhodný pro lisování obecných plastů a různých materiálů, které nevyžadují vysoké teploty formy.
Plně kalená vysokoteplotní nástrojová ocel
Ocel M2 patří do kategorie rychlořezných ocelí (HSS) s vynikající pevností a střední houževnatostí. Podobně jako ocel H13 má vysokou odolnost proti tepelnému kalení a tepelným šokům. Po úplném kalení může tvrdost oceli M2 dosáhnout 64 HRC a má vynikající odolnost proti opotřebení. Další její vlastností je, že dokáže udržet ostré hrany.
Nerezová ocel
Při tváření vysoce korozivních materiálů jsou vhodnou volbou vyhazovací čepy z nerezové oceli. Podle různých druhů oceli může hodnota tvrdosti po úplném kalení dosáhnout 50-60 HRC. K dosažení vysoké tvrdosti a odolnosti proti opotřebení se běžně používá martenzitická nerezová ocel (poznámka: její odolnost proti korozi není v rodině nerezových ocelí nejvyšší). Vzhledem ke svým komplexním parametrům pevnosti, houževnatosti a tvrdosti je však vhodnější jako materiál pro špičkové čepy.
Slitina mědi
Slitina mědi se používá hlavně k výrobě jádrových čepů. Za určitých extrémních podmínek, kdy se rychlá tepelná vodivost stává prioritou, ji lze použít také k výrobě vyhazovacích kolíků (včetně mědi s beryliem a slitin mědi bez berylia [pro lékařské účely]). Materiály ze slitin mědi však mají určitá omezení kvůli své měkké struktuře a nízké pevnosti.
Vyhazovací kolík s povlakem podobným diamantu (DLC)
Vrchní čepy s povlakem podobným diamantu (DLC) jsou ideální volbou pro čisté prostory a lékařské aplikace, protože mohou pracovat bez mazání. Tento typ vyhazovacích kolíků se obvykle vyrábí z nástrojové oceli zpracovávané za studena a po úplném kalení má tvrdost přibližně 60 HRC. Povlak má vynikající odolnost proti opotřebení a přilnavost, extrémně nízký koeficient tření (0,1-0,15) a pracovní teplotu až 350 °C. Kromě toho je povrchová tvrdost DLC vyhazovacího kolíku přibližně 3000 HV, což značně převyšuje jakýkoli jiný typ vyhazovacího kolíku, o kterém pojednává tento článek. Všechny tyto vlastnosti z něj činí vysoce výkonnou a odolnou volbu.
Vyhazovací kolík z nerezové oceli
Horní čepy z nerezové oceli jsou nejlepší volbou pro lisování vysoce korozivních materiálů, jako je PVC, a jsou také velmi vhodné pro lékařské a jiné aplikace v čistých prostorách. Výběr druhů oceli od různých dodavatelů se může lišit, proto je nutné vyhodnotit další vlastnosti, které pomohou vybrat typ vhodný pro aktuální aplikaci. V případě použití při vysokých teplotách je nutné potvrdit použitelnost u výrobce, protože vysoké teploty mohou snížit odolnost proti korozi a tvrdost.
Výběr čepu vstřikovače
Pochopení vlastností a typů materiálů vyhazovacího kolíku je pevným základem pro výběr materiálu při konstrukci formy. Vzhledem k četným možnostem, které dnes dodavatelé nabízejí, je však třeba se dozvědět ještě další informace, které mohou být i matoucí. Níže je uvedena klasifikace běžných produktů vyhazovacích kolíků, včetně jejich složek a výhod:
H13 plně kalený nitridový vyhazovací kolík
Tvrdost jádra tohoto typu vyhazovacího kolíku je obvykle 48-55 HRC a tvrdost povrchu dosahuje 65-74 HRC. Iontová nitridace je jedním z běžných procesů povrchové úpravy. Tento vyhazovací kolík má širokou škálu aplikací a lze jej použít ve scénářích s vysokou i nízkou teplotou, přičemž pracovní teplota se blíží 1112 °C (600 °C), takže je vhodný také pro vstřikování kovů (MIM) a tlakové lití do forem. Je třeba poznamenat, že při zpracování horních čepů s nitridovou úpravou je třeba se vyvarovat mikrotřískování a upřednostňují se procesy broušení a elektroerozivního obrábění (EDM). Vyhazovací čep z nástrojové oceli plně kalené za studena
Tento typ ocelového vyhazovacího kolíku má dobrou odolnost proti opotřebení a je velmi vhodný pro použití ve formách se střední a nízkou teplotou. Neupravené nebo nepovlakované kolíky jsou ekonomickou volbou, která kombinuje dobrý výkon a životnost. Je třeba poznamenat, že horní čepy vyrobené z tohoto typu oceli se při vysokých teplotách začnou žíhat nebo měknout.
Vyhazovací kolík z oceli M2 s vysokou tvrdostí
Tento typ multifunkčního vyhazovacího kolíku obvykle nevyžaduje další povrchovou úpravu nebo ošetření, ale představuje vysoce výkonnou a odolnou variantu vhodnou pro všechny typy lisování pryskyřic. Díky vysoké tepelné tvrdosti je ocel vhodná pro scénáře tváření za studena i za tepla a její schopnost udržet ostré hrany zajišťuje, že může být dlouho tvářena bez otřepů ve vysoce přesných formách (například v konektorových formách). Díky vysoké pevnosti lze vyhazovací kolík vyrobit v menších průměrech nebo velikostech, takže je vhodný pro tvarování mikrosoučástek. Má konzistentní tvrdost od jádra až po povrch a lze jej použít ve spojení s horní trubkou jako jádrový kolík.
Pokovení (pancéřování nebo chromování) Vyhazovací kolík H13
Proces chromování může zvýšit tvrdost povrchu vyhazovacího kolíku H13 na přibližně 70 HRC. Povlak je extrémně tenký, ale má hustou strukturu, která má nejen vynikající odolnost proti opotřebení, ale také zvýšenou odolnost proti korozi. Koeficient tření je extrémně nízký (přibližně 0,20-0,25), takže vyhazovací kolík je odolný. Díky těmto vlastnostem je vyhazovací kolík s povlakem H13 ideální volbou pro vysoce výkonné formy a prostředí čistých prostor. Je třeba poznamenat, že pracovní teplota povlaku může být nižší než teplota materiálu jádra H13, například pracovní teplota určitého typu vyhazovacího kolíku je přibližně 842 °C (450 °C) a povlak nemusí být vhodný pro lisování PVC. Vzhledem k možným rozdílům v procesech povlakování u různých dodavatelů je nejlepší si ověřit, zda jsou tyto faktory použitelné.
Černý nitridový vyhazovací kolík H13
Tvrdost jádra vyhazovacího kolíku H13 z černého nitridu, který je relativně novým typem výrobku, je 50 HRC a tvrdost povrchu je přibližně 70 HRC. Kromě toho má také zvýšenou odolnost proti opotřebení a korozi. Nitridační úprava rovněž zvyšuje únavovou životnost, což mu umožňuje udržet si vysoký výkon i v náročných podmínkách. Jeho pracovní teplota se blíží 600 °C, což je vhodné pro formy pro tlakové lití (zejména ve scénářích s problémy s lepením) a vstřikování kovů (MIM). Díky zvýšenému výkonu proti přilnavosti se výrazně prodlužuje životnost vyhazovacího kolíku a výrazně se také snižuje opotřebení děr ve formě nebo dutině. V neposlední řadě je tento typ vyhazovacího kolíku odolný a může pracovat bez mazání, takže je ideální pro prostředí čistých prostor, jako jsou formy pro lékařské, potravinářské a obalové výrobky. Při zpracování buďte opatrní, abyste se vyhnuli vzniku mikrotrhlin.
Další bezpečnostní opatření pro vstřikovací kolíky
Je třeba poznamenat, že mnoho běžných vyhazovacích kolíků má v blízkosti hlavy odchylku průměru z důvodů výrobního procesu a oblast v blízkosti hlavy je měkčí v důsledku žíhání. Jedná se o standardní postup v průmyslu, takže tento typ vyhazovacího kolíku není vhodný pro použití jako kolík s krátkým jádrem.
Standardní jádrový kolík z H13 má různé možnosti tvrdosti a někdy se používá jako horní kolík. Neprošly žádnou povrchovou úpravou ani nitridací, takže je lze později opracovat, opatřit povlakem nebo nitridovat. Tolerance jádrového kolíku a vyhazovacího kolíku palcové velikosti se však liší, takže je třeba přizpůsobit velikost otvoru.
Špičkové kolíky s nižší tvrdostí jádra jsou náchylné k otlakům, které mohou poškodit otvory v jádře nebo dutině. Plně tvrzené horní kolíky mohou pomoci tento problém zmírnit. Rozumná konstrukce vyhazovacího systému formy má zásadní význam pro jeho efektivitu výroby, životnost a výkon (včetně rychlosti lisování a plynulého nepřerušovaného provozu). Informace uvedené v tomto článku mohou sloužit jako spolehlivý návod, který vám pomůže správně zvolit vyhazovací kolík.
Nejnovější příspěvky
Související blogy
Blog společnosti Senyo je zaměřen na sdílení našich rozsáhlých znalostí o výrobě prototypů. Prostřednictvím našich článků vás chceme podpořit při zdokonalování designu vašich výrobků a efektivnější orientaci ve složitostech rychlé výroby prototypů.
