Cetakan injeksi bertumpuk adalah jenis cetakan injeksi baru yang sangat efisien, cepat, dan{0}}hemat energi, dan secara bertahap dipromosikan dan digunakan di negara saya. Tidak seperti cetakan konvensional, rongga cetakan injeksi bertumpuk didistribusikan pada dua lapisan atau lebih, disusun secara tumpang tindih, pada dasarnya menggabungkan beberapa set cetakan.
Biasanya, ketika mesin cetak injeksi digunakan dengan cetakan konvensional, volume injeksi dan langkah pembukaan cetakannya hanya digunakan pada 20% -40% dari kapasitas terukurnya, sehingga gagal memanfaatkan kinerja mesin sepenuhnya. Dibandingkan dengan cetakan konvensional, cetakan injeksi bertumpuk hanya meningkatkan gaya penjepitan sebesar 5%-10%, namun dapat meningkatkan output sebesar 90%-95%, sehingga secara signifikan meningkatkan pemanfaatan dan produktivitas peralatan sekaligus mengurangi biaya.
Cetakan injeksi bertumpuk paling cocok untuk mencetak bagian besar, datar, bagian cangkang-berrongga dangkal, bagian-berdinding tipis-berrongga kecil, dan bagian yang memerlukan produksi massal.
I. Pertimbangan Desain untuk Cetakan Injeksi Bertumpuk
Cetakan injeksi bertumpuk, sebagai teknologi cetakan jenis baru, telah mengalami pengembangan berkelanjutan, terutama dengan integrasi teknologi hot runner, menjadikannya teknologi-tercanggih dalam pengembangan cetakan plastik saat ini. Teori desain cetakan tradisional tidak lagi berlaku untuk desain cetakan injeksi bertumpuk. Oleh karena itu, terdapat kebutuhan mendesak untuk mengembangkan teori desain cetakan yang benar-benar baru untuk memandu desain cetakan injeksi bertumpuk. Berikut ini akan dijelaskan poin-poin desain utama dari cetakan injeksi bertumpuk.
1. Volume Injeksi Maksimum Mesin Cetak Injeksi
Cetakan injeksi bertumpuk dapat menggunakan cold runner atau hot runner. Saat menggunakan cold runner, jumlah plastik yang digunakan untuk pemadatan dalam sistem gating perlu dipertimbangkan. Saat menggunakan hot runner, yang menghasilkan produksi pemadatan non-balik, material di pelat hot runner dan nosel utama pusat tidak memengaruhi volume injeksi cetakan yang diperlukan dan dapat diabaikan. Oleh karena itu, volume injeksi maksimum mesin cetak injeksi harus ditentukan berdasarkan kasus-per-kasus.
2. Tekanan Injeksi Mesin Cetak Injeksi
Verifikasi tekanan injeksi terutama memeriksa apakah tekanan injeksi dapat memenuhi persyaratan pencetakan. Untuk cetakan injeksi bertumpuk, yang sebagian besar mencetak-bagian plastik berdinding tipis dengan area proyeksi yang besar dan jalur aliran yang panjang, diperlukan tekanan injeksi dan kecepatan injeksi yang lebih tinggi selama proses pengisian. Cetakan hot runner, karena teknologi hot runner-nya, dapat mentransmisikan tekanan injeksi dengan lebih baik dibandingkan cetakan cold runner, sehingga memerlukan tekanan injeksi yang lebih rendah. Namun, karena peningkatan jalur aliran dan area yang diproyeksikan, cetakan ini memerlukan tekanan injeksi yang lebih tinggi dibandingkan cetakan cold runner-lapisan tunggal. Saat memverifikasi tekanan injeksi, tekanan injeksi bagian plastik harus ditentukan berdasarkan proses pencetakan injeksi berbagai plastik dan analisis aliran simulasi komputer, dan kemudian dibandingkan dengan tekanan injeksi terukur dari mesin cetak injeksi.
3. Kekuatan Penjepitan Maksimum Mesin Cetak Injeksi
Rongga-rongga pada cetakan injeksi bertumpuk disusun "kembali-ke-belakang", secara teoritis memungkinkan sejumlah tumpukan dapat dicapai pada mesin cetakan injeksi yang sama tanpa meningkatkan gaya penjepitan. Namun, karena nosel utama pusat dan manifold cetakan injeksi bertumpuk meningkatkan saluran aliran, area proyeksi bagian plastik ditambah sistem gerbang pada permukaan perpisahan menjadi lebih besar. Selain itu, runner yang diperpanjang karena penumpukan menghasilkan kehilangan tekanan yang lebih besar dibandingkan cetakan-lapisan tunggal konvensional, sehingga menyebabkan peningkatan tekanan injeksi dan tekanan rongga. Oleh karena itu, kekuatan penjepitan meningkat. Saat memverifikasi gaya penjepitan, meningkatkannya sebesar 10%-15% dibandingkan dengan cetakan satu lapis yang sama relatif aman.
4. Stroke Pembukaan Mesin Cetak Injeksi
Bagian cetakan injeksi ditumpuk dan bagian plastik dikeluarkan pada dua tingkat. Saat memverifikasi langkah pembukaan, untuk mesin cetakan injeksi yang menggunakan mekanisme penjepitan mekanis-hidrolik, ketebalan cetakan tidak perlu dipertimbangkan. Namun, bila cetakan injeksi bertumpuk memiliki mekanisme tarikan-inti belahan-sisi, pengaruh jarak tarikan-inti harus dipertimbangkan.
Jika mekanisme pembukaan cetakan sinkron, seperti roda gigi dan rak atau engkol-perangkat pembuka cetakan batang penghubung dengan rasio transmisi yang sama, digunakan, maka goresan setiap lapisan dalam cetakan injeksi bertumpuk tidak dibatasi oleh tinggi produk. Langkah pembukaan cetakannya adalah N kali langkah pembukaan maksimum lapisan dalam cetakan multi-lapisan (N adalah jumlah lapisan dalam cetakan injeksi bertumpuk).
5. Panjang Nosel Utama
Nozel utama bagian tengah tidak boleh terlalu panjang atau terlalu pendek. Hal ini memastikan bahwa ketika cetakan ditutup, nosel utama tengah tidak akan melebihi jarak maksimum yang dapat ditarik atau dimajukan oleh nosel mesin cetak injeksi pada dasar mesin. Karena nosel utama tengah bergerak bersama dengan bagian tengah cetakan selama perpisahan, harus dipastikan bahwa nosel utama tengah tetap berada di bagian cetakan tetap setelah cetakan dibuka untuk mencegah luapan dari kepala nosel utama tengah menetes ke dinding rongga cetakan tetap.
6. Sistem Gerbang
Cetakan injeksi bertumpuk dapat menggunakan sistem runner gating konvensional (yaitu sistem cold runner gating) atau sistem hot runner gating. Sistem hot runner gating dapat secara efektif mentransfer tekanan injeksi, meningkatkan kualitas cetakan komponen plastik dan memfasilitasi produksi otomatis. Namun, mereka mempunyai persyaratan tertentu mengenai jenis plastik yang digunakan, dan sistem hot runner mahal. Saat menggunakan sistem cold runner, kualitas cetakan komponen plastik sedikit lebih rendah, namun pemrosesan cetakan lebih mudah, sehingga mengurangi biaya. Oleh karena itu, pilihan sistem gating bergantung pada keadaan spesifik.
7. Sistem Kontrol Suhu Cetakan
Suhu cetakan merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi kualitas cetakan komponen plastik. Dalam desain cetakan injeksi bertumpuk, penting untuk memastikan kontrol suhu yang konsisten di setiap rongga. Untuk cetakan injeksi hot runner bertumpuk, untuk mengurangi kehilangan panas akibat konduksi panas, area kontak antara cetakan dan pelat hot runner harus diminimalkan, dan bantalan insulasi panas yang sesuai harus dipasang.
8. Mekanisme Pembukaan Cetakan
Untuk memastikan penyusutan seragam pada bagian plastik, waktu tinggal (waktu pendinginan) bagian plastik di setiap rongga harus sama. Oleh karena itu, cetakan injeksi yang ditumpuk harus memastikan bahwa permukaan perpisahan setiap rongga terbuka secara bersamaan. Mekanisme transmisi roda gigi dan rak serta mekanisme hubungan mekanis biasanya digunakan sebagai mekanisme pembuka pada cetakan injeksi bertumpuk. Yang pertama menawarkan kinerja teknis yang lebih baik dan lebih ekonomis, namun yang terakhir memberikan fleksibilitas yang lebih besar. Pembukaan cetakan berbantuan hidraulik-membuat kontrol waktu pembukaan lebih mudah, namun strukturnya lebih besar.
9. Mekanisme Pembongkaran
Berdasarkan kebutuhan waktu pendinginan yang sama, cetakan injeksi yang ditumpuk harus mengeluarkan bagian plastik di setiap rongga secara bersamaan. Mekanisme pembongkaran udara bertekanan tinggi atau pegas dapat mencapai hal ini.
II. Pengembangan dan Penerapan Cetakan Injeksi Bertumpuk di Dalam dan Luar Negeri
Pada awal Desember 1940, KNOWLESER memperoleh paten untuk cetakan bertumpuk. Cetakan injeksi bertumpuk saat ini tidak hanya lebih murah dibandingkan cetakan-satu lapis tradisional, namun juga meningkatkan fleksibilitas penerapannya. Setelah puluhan tahun melakukan penelitian dan pengembangan, cetakan injeksi bertumpuk telah berevolusi melalui perubahan struktural, termasuk cetakan injeksi-lapisan ganda cold runner, cetakan injeksi-lapisan ganda hot runner, cetakan injeksi bertumpuk 3-lapisan atau 4 lapis, cetakan injeksi bertumpuk hot runner gerbang sudut kanan, dan cetakan injeksi bertumpuk putar.
1. Tren Perkembangan Cetakan Injeksi Bertumpuk di Luar Negeri
Teknologi cetakan injeksi bertumpuk dimulai lebih awal dan relatif matang di luar negeri. -Perusahaan cetakan injeksi tumpuk yang terkenal meliputi Tradesco, Ferromatik Milacron, Foboha, dan Engel. Karena pesatnya perkembangan teknologi hot runner di luar negeri, teknologi cetakan injeksi bertumpuk hot runner banyak digunakan di luar negeri. Selain itu, negara-negara maju berada di garis depan dalam teknologi cetakan injeksi bertumpuk yang baru, dan teknologi cetakan injeksi bertumpuk putar yang baru-baru ini dikembangkan telah memperluas kemampuan penerapan cetakan injeksi bertumpuk.
Pada tahun 1960an dan 70an, beberapa perusahaan asing mulai mengembangkan cetakan injeksi bertumpuk. Perusahaan Swiss Schottli adalah yang pertama mengembangkan cetakan injeksi bertumpuk untuk aplikasi industri.
Pada tahun 1980, Johnson T. dari Jerman merancang cetakan injeksi lapisan ganda-cold runner. Cetakan ini terdiri dari bagian cetakan bergerak, bagian cetakan tetap, dan bagian perantara. Bagian perantara pada dasarnya merupakan kelanjutan dari pelari utama, dengan pelari cabang dan dua pelat rongga terpisah. Mekanisme ejeksi dipasang pada bagian cetakan bergerak dan tetap, menggunakan metode mekanis, hidrolik, atau pneumatik untuk mengeluarkan bagian plastik.
Pada tahun 1989, D. Gener dan Wiesbaden-Delkheim merancang cetakan injeksi lapisan ganda-hot runner. Itu juga terdiri dari bagian cetakan bergerak, bagian cetakan tetap, dan bagian perantara. Bagian perantara terdiri dari hot runner, nozel panas untuk memasukkan material ke dalam rongga, dan dua pelat rongga untuk produk jadi.
Pada tahun 1991, Rozema H. dari Tradesco Die & Mold merancang cetakan injeksi bertumpuk empat-lapisan. Cetakan ini, berdasarkan cetakan injeksi lapisan ganda-hot runner, memperluas hot runner dan menambahkan bagian perantara, sehingga menambah jumlah lapisan cetakan menjadi empat, sehingga meningkatkan produktivitas empat kali lipat.
Pada tahun 1992, Hiroo Kasui dan Motoo Yamamoto dari Jepang menemukan cetakan injeksi tumpukan hot runner dengan nozel panas yang didistribusikan secara asimetris. Namun, desain pelari yang masuk akal dapat mengontrol aliran lelehan di dalam rongga cetakan untuk mencapai keseimbangan.
2. Dinamika Perkembangan Cetakan Injeksi Tumpukan di Cina
Teknologi cetakan injeksi tumpukan baru diperkenalkan secara bertahap ke industri cetakan di negara saya pada akhir tahun 1980an. Oleh karena itu, teknologi cetakan injeksi tumpukan di negara saya dimulai relatif terlambat, dan proporsi cetakan injeksi tumpukan hot runner yang digunakan dalam produksi kecil. Ada kesenjangan tertentu dalam desain dan aplikasi dibandingkan dengan teknologi cetakan tumpukan asing yang canggih, dan di beberapa bidang teknis (seperti cetakan injeksi tumpukan putar), Tiongkok masih berupa papan tulis kosong. Oleh karena itu, dalam menghadapi persaingan pasar yang ketat, negara saya harus segera meningkatkan teknologi cetakan injeksi tumpukannya untuk mendapatkan inisiatif di pasar internasional dan menjamin kelangsungan hidup perusahaannya.
Pada tahun 1990, Li Shuzan dari Pabrik No. 13 Plastik Beijing mengusulkan desain struktural untuk cetakan injeksi-rongga ganda menggunakan pengumpanan-gerbang samping. Cetakan ini mengurangi jumlah permukaan perpisahan cetakan dibandingkan dengan pengumpanan titik-gerbang, sehingga memfasilitasi pembukaan cetakan berurutan. Namun, ini tidak dapat diandalkan ketika mencetak rongga yang dalam atau bagian yang memerlukan kekuatan pembongkaran yang besar.
Pada tahun 1992, Bu Jianxin dari Changzhou Light Industry School memperkenalkan-cetakan injeksi rongga ganda menggunakan feeding-gerbang samping dan titik-gerbang. Rongga atas menggunakan feeding-gerbang samping, dan rongga bawah menggunakan feeding-gerbang titik. Pemisahan berurutan dicapai dengan menggunakan kait pembatas dan pelat pembatas, memungkinkan pencetakan berbagai jenis komponen plastik.
Pada tahun 1995, Yi Qing merancang-cetakan injeksi rongga ganda khusus dengan sistem runner utama dua-tahap. Pelari utama-tahap pertama memiliki alur countersunk di bagian atas. Pelat cetakan yang bergerak menggerakkan pelat ejektor dari cetakan tetap untuk mengeluarkan bagian plastik melalui penggerak rantai. Kerugiannya termasuk kebutuhan untuk memperluas nosel mesin cetak injeksi ke cetakan tetap untuk menyuntikkan bushing pelari utama, dan sistem gerbang yang besar.
Pada tahun 1997, Li Shu dan Chuan Chengzhi merancang-cetakan injeksi hot runner dua lapis untuk memproduksi strip segel pintu dan jendela otomotif. Cetakan ini melewati bagian tengah dan memindahkan plastik cair dari tepi cetakan ke pelat pelari. Cetakan tersebut dapat mencetak dua set komponen plastik dalam satu siklus injeksi, masing-masing set berisi empat strip penyegel (depan, belakang, kiri, dan kanan). Delapan strip penyegel yang digunakan pada dua mobil dapat dicetak dalam satu operasi.
Pada tahun 1999, Wang Yuexing dari Zhejiang Weixing Group merancang cetakan injeksi setengah-jenis-lapisan ganda dengan efisiensi tinggi. Ini menggunakan sepasang setengah-blok penggeser, sehingga menghasilkan struktur cetakan yang sederhana, biaya produksi yang lebih rendah, jumlah rongga dua kali lipat, siklus pencetakan injeksi yang lebih pendek, dan efisiensi produksi yang lebih tinggi.
Pada tahun 2000, Feng Xiaozhong dkk. memperkenalkan cetakan injeksi lapisan ganda-gerbang terendam untuk tutup gelas minuman keras. Cetakan ini memungkinkan pemisahan dalam-cetakan setiap lapisan bagian plastik dari bahan pelari yang dipadatkan, dan permukaan perpisahan setiap lapisan dapat dikeluarkan secara bersamaan. Hal ini menyederhanakan struktur cetakan, mengurangi persyaratan jarak perpisahan, dan memfasilitasi produksi otomatis. Namun, hal ini memerlukan keandalan yang tinggi dari komponen plastik yang tersisa dalam cetakan dan bushing pelari utama yang sangat tersembunyi. Pada tahun 2003, Yan Yalin dan Huang Xiaoyan merancang cetakan injeksi tumpuk hot runner gerbang sudut kanan. Cetakan ini mengubah posisi gerbang, menempatkannya di tengah tegak lurus dengan arah bukaan cetakan. Meskipun memerlukan mesin cetak injeksi sudut kanan, hal ini menghilangkan kebutuhan akan perpanjangan hot runner, mengurangi jarak perjalanan plastik cair dari nosel injeksi ke manifold dan menyederhanakan desain struktural.
Pada tahun 2004, Chen Jianling, Liu Tinghua, dan lainnya merancang cetakan bertumpuk hot runner untuk kotak kemasan CD. Menggunakan batang pengikat jarak-tetap untuk pembukaan cetakan berurutan, produk ini memiliki struktur kompak, penghematan yang sangat baik, pengurangan tenaga kerja, peningkatan efisiensi yang signifikan, dan kualitas produk yang terjamin.
Pada tahun 2007, Shen Honglei dan yang lainnya merancang cetakan bertumpuk hot runner untuk tempat CD. Cetakan ini menggunakan struktur hot runner-lapisan ganda, memanfaatkan roda gigi, rak, dan silinder hidrolik untuk mencapai pembukaan cetakan berurutan dan pengeluaran komponen. Suku cadang yang diproduksi memenuhi persyaratan dimensi dan tampilan, secara signifikan meningkatkan efisiensi produksi dan sangat mengurangi biaya produksi dan tingkat kerusakan.
Pada tahun 2008, Wang Zhenbao dkk. menerapkan teknologi CAE pada desain cetakan injeksi bertumpuk. Dengan menggunakan perangkat lunak analisis Moldflow, mereka secara dinamis menyimulasikan proses pencetakan cetakan bertumpuk panel AC dengan menganalisis proses pengisian plastik, tekanan penahan, dan pendinginan. Mereka menganalisis faktor-faktor utama yang mempengaruhi proses pencetakan dan mengoptimalkan parameter proses.
AKU AKU AKU. Kesimpulan
Penggunaan cetakan injeksi bertumpuk, terutama cetakan injeksi bertumpuk hot runner, dapat sepenuhnya memanfaatkan kemampuan mesin cetak injeksi, menghemat sumber daya manusia dan peralatan, serta sangat meningkatkan efisiensi produksi. Meskipun cetakan injeksi bertumpuk memiliki biaya desain dan produksi yang lebih tinggi, perbaikan pada bidang berikut dapat secara signifikan mengurangi biaya cetakan dan memperluas jangkauan penerapannya:
1. Meningkatkan teori desain cetakan injeksi bertumpuk dan memperpendek siklus R&D;
2. Memperpanjang masa pakai komponen inti (seperti elemen pemanas dan elemen pengatur suhu);
3. Membuat cetakan injeksi bertumpuk kompatibel dengan peralatan cetakan injeksi biasa;
4. Memanfaatkan teknologi CAD/CAE/CAM untuk desain, analisis, dan manufaktur guna mengoptimalkan struktur cetakan;
5. Standarisasi dan komersialisasi suku cadang umum untuk cetakan injeksi bertumpuk;
6. Meningkatkan kemampuan transmisi tekanan agar cocok untuk produksi komponen plastik-berdinding tebal;
7. Mengoptimalkan parameter proses cetakan injeksi bertumpuk;
8. Mencapai otomatisasi penuh dari cetakan injeksi bertumpuk.
