Что такое стековая форма?
Многоярусная форма — это, по сути, две или более формы, сложенные вертикально и установленные на одной литьевой машине. Звучит просто, но любой, кто действительно его построил, знает, с какой головной болью это связано.
Наш цех взялся за первый проект по многоярусной пресс-форме еще в 2019 году. Клиент изготовил пищевые контейнеры, на которые требовалось около 80 миллионов штук в год. Работа двух машин была невозможна-площадь на полу была ограничена. Создание массивного одноуровневого-инструмента означало переход на печатную машину 2000T, намного превосходящую существующую печатную машину Haitian 1250T. Решением стал двухуровневый стек с 32+32 полостями. Фактическое усилие зажима увеличилось всего примерно на 100 тонн по сравнению с одноуровневым инструментом с 32 гнездами, но производительность увеличилась вдвое. Математика имела смысл для всех.
Синхронизация – это все
Проблема номер один в многоярусных формах — это механизм открывания. Обе линии разъема должны открываться и закрываться с одинаковой скоростью. Даже малейшее несоответствие-мы говорим о долях миллиметра-может растянуть детали, повредить сопла горячеканальных каналов или что-то еще хуже.
Большинство строителей используют реечную передачу. В центре расположен большой редуктор, а рейки идут к подвижному валу и центральной секции. Выглядит достаточно просто, но допуски на обработку зубчатых колес, выравнивание рейки и долгосрочная-компенсация износа — все это имеет значение. Если срезать углы, проблемы начнут проявляться быстро.
Мы усвоили это на собственном горьком опыте. Один инструмент проработал около 500 000 циклов, прежде чем клиент сообщил о засветке деталей. Открыл его и обнаружил, что стойки изношены примерно на 0,15 мм, что нарушает синхронизацию. Центральная пластина слегка смещалась при зажиме-вверх. Мы заменили материал стойки с 40Cr на цементированный 20CrMnTi, твердость поверхности выше HRC58. Это исправило ситуацию навсегда.
Некоторые клиенты спрашивают о гидроцилиндрах для синхронизации. Технически возможно, но колебания температуры масла влияют на скорость потока, и при быстрой циклической работе точность страдает. Если инструмент не слишком велик для коробки передач, выбирайте механический.
Hot Runner усложняется
Одноуровневые формы-имеют короткие пути потока-от 200 до 300 мм от сопла машины до ворот. В штабелированных формах это количество увеличивается вдвое или даже больше, поскольку расплаву приходится проходить через всю центральную секцию. Более длинные пути означают более высокий перепад давления, более жесткий контроль температуры и более сложную балансировку между уровнями.
Сейчас наша стандартная практика — перед резкой стали пропускать всю систему направляющих через Moldflow. Ключевыми показателями являются разница во времени наполнения и распределение давления уплотнения между уровнями. Отклонение менее 3% — это хорошо. Более 5 % означает доработку диаметра рабочего колеса или характеристик сопла.
Одна деталь, которую упускают из виду, — это направляющая литниковой втулки. Основное сопло перемещается вместе с центральной секцией во время открытия формы. Если зазор втулки слишком велик, тысячи циклов сместят положение сопла, и уплотнительные поверхности начнут протекать. Мы используем посадки H7/g6 на направляющих втулках с противо-штифтами, препятствующими вращению.
Холодные каналы здесь не работают. При каждом выстреле образуются отходы на обоих уровнях, объемы складываются, а холодные порции портят последовательность заполнения. Для многоярусных форм нужны горячеканальные каналы. Эти затраты неизбежны.
Поддержка центральной секции
Когда форма открывается, центральная пластина висит в-воздухе. Сами по себе ведущие штифты не смогут его удержать.-Плиты весят минимум несколько сотен килограммов, а иногда и более тонны. Без надлежащей поддержки пластина провисает, ведущие штифты быстро изнашиваются, а линия разъема ухудшается.
Проверенный подход заключается в использовании четырех направляющих блоков, установленных на поперечных стяжках машины и перемещающихся вместе с центральной секцией. Под блоками имеются ролики или бронзовые втулки для уменьшения трения. В некоторых магазинах используются подпружиненные-подставки, которые выдвигаются при определенном расстоянии открытия, но надежность сомнительна. Со временем возникает усталость. Мы перестали использовать этот дизайн много лет назад.
Где имеют смысл использовать штабелированные формы
Не каждая деталь оправдывает использование стекового инструмента. Судя по тому, что мы видели на протяжении многих лет, хорошими кандидатами являются плоские детали, неглубокая вытяжка, большие годовые объемы и короткие циклы. Подумайте о крышках контейнеров, одноразовых подносах для еды, косметических колпачках. Тонкие стенки остывают быстро, циклы сокращаются менее чем за десять секунд, а увеличение производительности за счет штабелирования действительно окупается.
Глубокие детали, длинные тяги корпуса или сложные боковые движения не подходят. Толщина центральной секции ограничена-там можно разместить не так много вещей. А если объемы недостаточно велики, на восстановление ценовой надбавки по сравнению со стандартным инструментом потребуется слишком много времени.
Еще одна вещь, которую стоит проверить, прежде чем цитировать: машинный дневной свет. Для двух-уровневого стека требуется примерно вдвое больший рабочий ход, чем для одноуровневого-инструмента, для трех-уровневого инструмента — в три раза. Убедитесь, что печатная машина клиента справится с этой задачей. Создание инструмента, который не подходит для машины, является дорогостоящей ошибкой.
Техническое обслуживание выше
Никакого способа обойти это. Большая сложность означает больше ухода. Синхронизирующие шестерни требуют регулярного осмотра и смазки. Ленты нагревателей горячеканальных каналов и термопары выходят из строя чаще, поскольку проводка имеет большую длину и большее количество соединений. Опоры центральной секции требуют периодической регулировки зазора.
Мы советуем клиентам планировать полные проверки каждые 200 000–300 000 циклов. Ожидание, пока что-то сломается, требует больше затрат во время простоя, чем профилактическое обслуживание.
Итог: многоуровневые формы требуют более сложной оснастки для более высокой производительности. Для клиентов с большими требованиями к объемам, простой геометрией деталей и ограниченным аппетитом к счетным машинам этот подход заслуживает серьезного рассмотрения. Ключевым моментом является надежная предварительная инженерная работа,-синхронизация, горячие каналы и системы поддержки, все сделано правильно.
Технические примечания составлены командой инженеров ABIS MOLD на основе опыта разработки многогнездных и горячеканальных пресс-форм. Для подробного обсуждения инструментов для литья под давлением больших объемов- или индивидуальных решений для изготовления пластиковых форм наши инженеры готовы обсудить конкретные детали.