Частите на мухъла не са толкова мистериозни, след като сте съборили няколко инструмента за ремонт. Сърцевината прави вътрешната повърхност, кухината прави външната и всичко останало е там, за да поддържа тези две части или да движи неща наоколо. Но детайлите стават разхвърляни в зависимост от това какво формовате и колко време трябва да издържи инструментът.
Стомана P20 е това, което повечето домашни магазини използват за инструменти с общо предназначение. Струва около $5,40/lb от Castle Metals, когато поръчахме 1800 паунда през март 2024 г. Това е предварително -закалено до 30 HRC, така че можете да го обработвате без термична обработка, което спестява седмици извън графика. За средно{8}}основа на матрицата, може би 18"x24", търсите 400-500 паунда стомана само за сърцевината и блоковете с кухини.
H13 струва повече и машините са по-бавни, но получавате по-добра устойчивост на износване. Използваме го само когато клиентът работи със стъклени-материали или иска 200k+ цикъл на живот. Твърдостта след термична обработка е около 50 HRC срещу 30 за P20, което означава твърдосплавна обработка и по-бавно подаване. EDM става необходим за всякакви фини характеристики, защото не можете да фрезовате закалена стомана ефективно.
Ежекторните щифтове изглеждат прости, докато не станат
Стандартните кръгли ежекторни щифтове от Progressive Components струват може би $8-12 всеки в зависимост от диаметъра. Проблемът не е в цената, а в това да ги накарате да работят надеждно в продължение на десетки хиляди цикли, без да се нараняват в отвора.
Миналата година направихме инструмент за автомобилна вътрешна облицовка - 32 изхвърлящи щифтове, защото частта имаше сложна геометрия. След 8 000 цикъла шест щифта заяждаха периодично. Разкъсах матрицата и открих стъргане по валовете на щифтовете, където минаваха през ежекторната плоча. Финишът на отвора беше 32 Ra, когато трябваше да бъде 16 Ra или по-добър. Това е наша сметка, защото не сме го хванали по време на приемането на формата.
Поправи го, като издърпа всички щифтове, полира отворите до 12 Ra и монтира азотирани щифтове. Азотираните щифтове струват около $14 всеки срещу $9 за стандарт, но твърдостта на повърхността скача до 65 HRC. Инструментът изпълни още 40 000 цикъла, преди да видим проблеми.
Ежекторите за ножове са различни - вие закачате EDM с персонализирана форма, вместо да използвате кръгъл материал. Отнема вечно и съответно струва. Направих комплект за корпус на батерията, който струваше $2100 във времето за обработка, когато кръглите щифтове щяха да струват може би общо $400. Но кръглите щифтове не биха работили с дълбоките ребра в тази част.
Охлаждащите канали имат много повече значение, отколкото хората си мислят
Времето на цикъла основно се контролира от това колко бързо можете да охладите частта. Измерихме това върху полипропиленов корпус - 8 mm дебелина на стената, 180 градуса F температура на формата. С охлаждащи линии с диаметър 3/8", разположени на 1,2" от повърхността на кухината, времето за охлаждане беше 38 секунди. Преместихте редовете до 0,7" разстояние и го намалихте до 26 секунди.
Това намаление от 12 секунди не звучи много, докато не работите с 500 000 части годишно. Спестява ви около 1660 часа време за печат годишно, което при цена на машината от $65/час е над $100 000 намалени производствени разходи. И все пак редизайнът на охладителната линия добави може би само $3500 към цената на инструмента.
Конформното охлаждане с помощта на 3D отпечатани вложки на матрицата може да намали още 20-30% от времето за охлаждане, но вие плащате $95-115 на кубичен инч отпечатан материал. Направихме анализ на разходите за това за матрица за медицинско устройство - отпечатаната вложка щеше да бъде 18 000 $ срещу 4 000 $ за конвенционално охлаждане с дупки. Изплащането беше 14 месеца при техния производствен обем, така че го прехвърлиха.
Устройствата за контрол на температурата са друго нещо. Евтините от Китай струват $1800-2500 и имат ужасна температурна стабилност - измерихме ±8 градуса F вариация на един модул. Устройствата Thermal Care струват $6500-9000, но поддържат ±1 градус F. За инженерни смоли, където прецизността на температурата на формата е от значение, това си струва да се плати.
Скоростта на потока през охлаждащите канали трябва да достигне турбулентен поток - число на Рейнолдс над 4000 или така. Тествахме това с различни помпи на инструмент - при 2 GPM през 3/8" линии, потокът беше ламинарен и охлаждането беше засмукано. Повишихме го до 5 GPM и температурите се изравниха. Преминаването към 8 GPM не помогна много повече, просто загуби капацитета на помпата.
Видове порти и бъркотията, която причиняват
Ръбовите врати оставят видима следа, която се нуждае от подрязване. Лесен за обработка, но плащате на някого за ръчно подрязване на части или настройка на приспособление за подрязване. За индустриалните части никой не се интересува, за потребителските продукти това е недопустимо.
Вратите на подводницата се отрязват по време на катапултиране, така че няма ръчно подрязване. Каналът на затвора тунелира под повърхността на частта при газене 5-7 градуса. Когато ъгълът на теглене е грешен или диаметърът на вратата е прекалено голям, вратата не се срязва чисто и получавате разкъсан материал на мястото на вратата.
Ако това се случи на козметична част на корпуса, - вратата беше посочена на 0,060" диаметър, но беше машинно обработена на 0,072", защото някой е прочел погрешно чертежа. Частите излязоха с груби белези по вратата, които не отговаряха на спецификациите за външен вид. Отне ни цял ден, за да преработим зоната на вратата и тестовите снимки, преди да се върнем в спецификациите.
Горещите канали елиминират напълно отпадъците от каналите, но вие харчите $18 000-30 000 за колекторна система за инструмент с 4 кухини. Поддръжката е постоянна - дюзите се запушват, термодвойките отказват, нагревателните ленти изгарят. Ние предвиждаме $1500-2500 на година за ремонт на горещи канали на средно сложни инструменти.
Някои материали изобщо не се движат в горещи канали. Веднъж опитахме да пуснем PVC в горещ канал - ужасна идея. Материалът се разгражда при повишени температури и се отделя HCl, който разяжда всичко. В крайна сметка се преобразува обратно в студен бегун въпреки материалните отпадъци.
Вентилните шибъри ви дават прецизен контрол на шибъра, но всеки монтаж на щифт на клапана струва $1800-2400. За инструмент с 8-кухини, който струва почти $20 000 само в хардуер за врата, плюс имате нужда от хидравлично или пневматично задвижване. Има смисъл само за-приложения от висок клас, където козметиката на вратата и последователността от изстрел към изстрел са критични.
Страничните действия се провалят при предвидими модели
Ъгловите щифтове издърпват плъзгачите назад, когато формата се отваря. Стандартният ъгъл е 18 градуса от вертикалата - по-стръмен от този и получавате прекомерни странични натоварвания, по-плитки и щифтът трябва да е твърде дълъг. Ние използваме диапазон от 15-20 градуса в зависимост от пространствените ограничения.
Щифтовете се повреждат, когато диаметърът се променя - като преминаване от 0,500" на 0,375" диаметър. Острият радиус на преход създава концентрация на напрежение и получавате напукване от умора след 25k-40k цикъла. Ако партида ъглови щифтове се повредят при 32 000 цикъла на напълнен със стъкло найлонов инструмент. Променен е радиусът на прехода от 0,020" на 0,080" и са азотирани щифтовете, което го реши.
Износващите се плочи под плъзгачите се нуждаят от подмяна на около 60 000 цикъла. PTFE с бронзов- пълнеж е стандартен материал - струва около $45-65 на плоча в зависимост от размера от Misumi. Отнема може би 90 минути за подмяна, ако сте проектирали за обслужване. Някои инструменти имат плочите за износване, заровени там, където ви трябват 4 часа разглобяване, за да получите достъп до тях. Лош дизайн.
Хидравличното издърпване на сърцевината пропуска изцяло ъгловия щифт - хидравличният цилиндър само избутва сърцевината навътре и навън. Много повече гъвкавост в посоката на задействане и можете да използвате по-големи ядра. Цилиндърът струва $1400-2200 в зависимост от размера на отвора и дължината на хода. Повечето машини за формоване имат спомагателна хидравлика, която може да работи с 2-3 ядра, освен това се нуждаете от външен захранващ блок.
Вентилирането се игнорира, докато нямате следи от изгаряне
Уловеният въздух се компресира по време на инжектиране и се нагрява до 700-800 градуса F, което изгаря пластмасата и оставя черни следи. Стандартните вентилационни отвори са дълбоки 0,0008-0,0012" на разделителната линия - достатъчно дълбоки за въздух, но твърде плитки, за да проникне пластмаса през тях.
На практика вентилационните отвори се запушват с освобождаване от мухъл и разградена смола. Почиствате ги всяка седмица с месингови четки или бластиране. Отнема около 30 минути на форма, ако вентилационните отвори са достъпни, повече, ако са заровени в някаква сложна зона за затваряне.
Порестите вентилационни тапи струват $95-140 всяка, но работят много по-добре от машинно обработените вентилационни отвори на тесни места. Спеченият метал е порест с мащаб от 25-30 микрона, така че газът излиза, но пластмасата не може да проникне. Поставяме ги в зони с дълбоки ребра или сложна геометрия, където конвенционалната вентилация не работи.
Някои строители използват лазерна аблация за микро{0}}вентилация сега - изгаря канали с дълбочина 0,0003-0,0006" които са по-малко податливи на мигане. Не сме опитвали това сами, защото нямаме лазерно оборудване. Вероятно трябва да извършваме космическа или медицинска работа, за да оправдаем тази инвестиция.
Когато евтините компоненти развалят деня ви
Купих един път връщащи щифтове за изхвърляне с отстъпка, за да спестите $180 за изграждане на инструмент. Измерените щифтове са 36 HRC вместо определения минимум от 48 HRC. След 4200 цикъла главите на щифтовете изникват като гъби и се забиват в ежекторната плоча. Мухълът е напълно блокиран.
Трябваше да съборя всичко, да заменя всичките шест връщащи щифта с подходящи единици за твърдост и да почистя повредените отвори на ежекторната плоча. Загубихте три дни производство и изгорихте $1800 в спешен ремонт. Това се случва, когато евтино закупите компоненти на стойност $30.
Водещите щифтове и втулки контролират подравняването на формата. Стандартната хлабина е 0,0007-0,0010" в диаметър за плавна работа без намокряне. Специфицираме водещи щифтове с диамантено-покритие от DME по $135 всеки за инструменти, работещи с абразивни материали - те издържат може би 6-8 пъти по-дълго от щифтовете без покритие.
Лековите втулки от Strack или Hasco струват $80-120 всяка в зависимост от радиуса на носа и диаметъра на вратата. Радиусът, където леякът среща дюзата, е от значение - твърде остър и получавате концентрация на напрежение и евентуално напукване. Ние използваме минимален радиус от 0,500" за инструменти със студен канал, по-голям за колектори с горещ канал.
Формоването на вложката става сложно
Металните вложки се нуждаят от прецизно локализиране - дори несъответствие от 0,015" може да причини проблеми с размерите. Пружинните-натоварени фиксиращи щифтове държат вложката срещу базовите повърхности по време на затваряне на матрицата. Щифтовете струват около $25-40 всеки от Misumi или Fibro, доста стандартен компонент.
Задържането на вложката зависи от механичното блокиране. Набраздяването на цилиндрични месингови вложки подобрява силата на издърпване с 35-40% в сравнение с гладките вложки въз основа на тестване, което направихме в найлон 6/6. Диамантено набраздяване работи по-добре от право набраздяване, защото получавате повече повърхност.
Направихме проект за формоване, при който първата снимка на ABS се нуждаеше от 5 часа излагане на атмосфера преди втората снимка на TPE. Нещо относно стабилизирането на размерите преди формоването - инженерът не го обясни добре, но това е препоръчаното от доставчика на смола. Това означаваше, че се нуждаехме от буферен инвентар и стелажно пространство, което усложняваше производствения график.
Формите с две{0}}изстрелвания избягват проблема с инвентара, като извършват и двата изстрела в един цикъл. Формата се върти или индексира между станциите. Но разходите за инструменти скачат до $45 000-65 000 срещу $12 000-18 000 за последователно формоване. Има смисъл само при наистина големи обеми.
Защо алуминиевите инструменти все още имат място
Алуминиевите машини са 4 пъти по-бързи от инструменталната стомана. Кухина, която отнема 28 часа за фрезоване в H13, отнема може би 7 часа в QC-10 алуминий. При цена от $90/час това са сериозни пари.
Животът на инструмента е проблемът - алуминият е добър за 8 000-12 000 цикъла в зависимост от смолата и условията. Добре за създаване на прототипи или мостови инструменти, но не можете да управлявате производствени обеми. Алуминият QC-10 струва около $9,50/lb срещу $5,40 за стомана P20, така че цената на материала е по-висока, но спестяванията от машинна обработка го компенсират повече от това.
Някои строители използват алуминиеви кухини със стоманени сърцевини и вложки за врати. Направихме това за серия от 35 000 части - спестихме около 6500 $ разходи за инструменти в сравнение с всички-стоманени конструкции. Алуминиевата кухина се износи около 32 000 цикъла и се нуждаеше от леко полиране, но успя да издържи.
Kirksite е дори по-евтин от алуминия, но никога не съм го виждал да се използва за действително леене под налягане. Може би за приложения с ниско-налягане, но не и за стандартно впръскване.
Предложено допълнение за края на статията
Ако снабдяватеЧасти за леене под наляганеи искате да избегнете главоболията, които разгледахме тук, намерете магазин, който наистина разбира основите на инструментите. Евтините оферти не означават нищо, когато формата се повреди при 15 000 цикъла, защото някой е използвал боклук компоненти или е пропуснал правилното обезвъздушаване.