Формоването чрез раздуване — по-често наричано инжекционно формоване с раздуване или IBM — е процес с две станции: преформа се шприцова върху сърцевина, след което сърцевината и преформата се придвижват заедно към форма за раздуване, където въздухът разширява все още топлата пластмаса срещу кухината. Този единствен конструктивен избор, формоването на заготовката, вместо екструдирането ѝ, е това, което дава на IBM репутацията ѝ за прецизност на завършването на гърлото и повторяемо разпределение на стените, а също така ограничава икономическия смисъл на процеса.
Това ръководство е написано за разработчици на продукти и екипи по снабдяване, които решават как да направят куха пластмасова част. То обхваща стъпка по стъпка последователността от преформа до част, смолите, които рутинно се формоват чрез раздуване и къде пластмасата наистина се вписва, приложенията, където прецизността на IBM се отплаща, неутрално сравнение с екструдирано раздуване, шприцване с разтягане, конвенционално шприцване, CNC обработка и адитивно производство, както и инструменталната аритметика зад шприцването с малки обеми и прототипирането. Ръководството завършва с проверките за проектиране и валидиране, които си струва да се направят преди рязане на инструменталната екипировка, и с това как NOBLE подкрепя проекти за шприцване чрез раздуване. Сравненията тук са представени по техните достойнства; няма печеливш маршрут по всеки критерий и няма одобрен доставчик от трета страна.
Какво е Формоване чрез шприцване чрез издухване?
Формоването чрез раздуване е шприцване чрез раздуване: заготовка се шприцова около тръба за раздуване или сърцевинен прът в гореща шприц-форма, сърцевинният прът и заготовката се изваждат заедно и се прехвърлят във форма за раздуване, след което заготовката се надува до формата на кухината. Това е една от трите основни техники за формоване чрез раздуване, като трите се различават само по начина, по който се приготвя заготовката - чрез екструдиране, чрез инжектиране или чрез инжектиране, последвано от разтягане.
Терминологията причинява повече объркване, отколкото самият процес. „Шприцване чрез раздуване“ не е четвърта техника, наред с останалите три; това е същият процес като шприцването чрез раздуване, но с обърнати думи. Важното за спецификацията е кой от трите маршрута за заготовка е цитиран, защото този избор определя архитектурата на инструменталната екипировка, постижимите допуски и честотата на циклите.
В началото си струва да се посочат две граници. IBM не е пътят към биаксиално ориентираните PET бутилки за напитки – това е шприцване чрез раздуване чрез стреч, а ориентацията, която се получава, не може да бъде постигната от IBM. И IBM не е заместител на шприцването на твърди части: то произвежда кухи, еднокомпонентни изделия, а част, която е по същество плътна или с отворено сечение, принадлежи към конвенционална форма.
Шприцване чрез раздуване срещу екструдиране чрез раздуване
Екструзионното формоване чрез раздуване оформя заготовката чрез екструдиране надолу през матрица, затваря двете половини на формата около нея - прищипвайки горната част и запечатвайки с щифт за раздуване в долната част - и я надува. Цикълът е непрекъснат и бърз, поради което екструзионното формоване чрез раздуване е стандартният процес за масово произвеждани бутилки, дръжки, промишлени контейнери и автомобилни въздуховоди. Цената на тази скорост е шев с прищипване, по-хлабави допуски и разпределение на стените, което зависи от контрола на заготовката, а не от формованата преформа.
IBM формова заготовката върху щифт. Тъй като шийката се оформя в кухината за шприцване, а не се издухва, тя поддържа толеранси за шприцване - приблизително ±0.005 инча (±0.13 мм) - докато издуханото тяло не. Също така няма отпадъци, които да се отрежат. Недостатъкът е в скоростта на производство: IBM работи по-бавно от екструдирането чрез раздуване и е ограничена до по-малки части и не може да произвежда интегрални дръжки.
Практическото тълкуване е, че компромисът е между прецизността и повторяемостта и скоростта на цикъла. Нито един от процесите не е универсално превъзходен; 200-литров варел и 30-милилитрова фармацевтична бутилка са просто различни проблеми.
Инжекционно формоване чрез раздуване срещу инжекционно формоване чрез разтягане
Инжекционното разтягане чрез раздуване започва по същия начин като IBM, с шприцвана преформа. Разликата е в това, което се случва в станцията за раздуване: разтегателен прът се движи надолу по оста, докато въздухът за предварително раздуване и след това финалният въздух разширяват преформата, разтягайки я както аксиално, така и периферно. Типичните съотношения са 2–3× аксиално и 3.5–4.5× в посока на обръча, за равнинна ориентация от приблизително 10–16×. Тази двуосна молекулярна ориентация е това, което придава на PET бутилките тяхната прозрачност, твърдост и газова бариера; неориентирана PET бутилка със същото тегло е мътна и се разтяга под налягане на карбонизация.
IBM не предоставя тази ориентация. Когато производителността на дадена част зависи от свойствата на ориентирания материал – задържане на налягане, прозрачност, бариера – двата процеса не са взаимозаменяеми и IBM не трябва да се предлага като заместител.
Процесът на шприцване чрез раздуване, стъпка по стъпка
Цикълът на IBM се разбира най-добре като верига, в която всеки етап предава специфично условие на следващия. Етапът на инжектиране фиксира геометрията на врата и разпределението на материала; кондиционирането решава дали това разпределение може да се надуе равномерно; прехвърлянето и издухването го превръщат във формата на тялото; охлаждането фиксира резултата. Дефект, който се появява в края, обикновено възниква един или два етапа по-рано.
Впръскване на преформи и кондициониране на сърцевината на пръта
Преформата се инжектира около тръба за издухване или сърцевинен прът вътре в гореща шприцформа. Тъй като гърлото се оформя тук, а не се издухва, този етап определя затварящата резба, уплътнителната повърхност и всеки стегнат размер на детайла - ето защо характеристиките с високи допуски трябва да се намират на гърлото и да не се вливат в издуханото тяло. Етапът на инжектиране също така определя колко материал къде ще се намира, а етапът на издухване може само да преразпредели това, което наследи.
Температурният профил на заготовката при прехвърляне определя как тя се надува. Твърде студено е и материалът се съпротивлява на разтягане, неравномерно изтъняване или неспособност да запълни ъглите; твърде горещо и тя провисва или залепва. Равномерността в цялата заготовка е толкова важна, колкото и средната температура, защото температурният градиент се превръща в градиент на дебелината на стената, след като се приложи въздушно налягане. В многостанционните машини сърцевинните пръти циркулират в комплекти, което позволява едновременното впръскване, издухване и изхвърляне на заготовката и дава на заготовката определен интервал за изравняване, преди да достигне станцията за издухване.
Трансфер, надуване и охлаждане
Сърцевият прът и преформата се изваждат от шприцформата и се индексират към издухващата форма, където половините на формата се затварят около преформата и въздух се вкарва през издухващия щифт. Подравняването на сърцевинния прът в този момент е от решаващо значение: ако преформата е нецентрирана в кухината, коефициентът на издухване варира по обиколката и едната страна на детайла се изтънява.
Налягането на издухване и времето на издухване определят колко точно пластмасата възпроизвежда кухината. Налягането на надуване се различава значително в зависимост от метода - приблизително 25–150 psi (1.7–10 бара) за екструдирано формоване чрез раздуване спрямо 500–600 psi (35–40 бара) за разтягане чрез раздуване на PET - и ниското налягане не може да натисне материала в дълбоки ребра или остри детайли, поради което дълбочината на ребрата и релефа обикновено се поддържа на около половината от дебелината на стената.
Охлаждането е мястото, където се фиксира крайната геометрия. Времето за охлаждане и контролът на температурата на формата определят размерната стабилност и остатъчното напрежение, а неравномерното охлаждане се проявява по-късно като деформация или вариация на стените. Водните канали във формата подпомагат охлаждането и разположението на охлаждането трябва да бъде балансирано около детайла, а не концентрирано там, където е удобно.
Изхвърляне и вторични операции
След периода на охлаждане, формата за издухване се отваря, сърцевината се завърта в позиция за изхвърляне и готовото изделие се сваля. Когато процесът го позволява, частите могат да бъдат тествани за херметичност преди опаковане - разумна проверка на линията за контейнери, които ще съдържат течности.
IBM не произвежда отпадъци от отщипване, така че отстраняването на замърсявания обикновено е минимално в сравнение с екструдирането чрез раздуване. Всяко оставащо подрязване, пробиване, етикетиране или сглобяване е вторична операция, а вторичните операции добавят разходи и променливост; те трябва да бъдат проектирани там, където геометрията позволява, а не да бъдат абсорбирани във фрезоването.
Материали, използвани при шприцване чрез раздуване
Най-широко използваните материали за формоване чрез раздуване са полиетилен с ниска плътност, полиетилен с висока плътност, полипропилен, PVC и PET. Чрез формоване чрез раздуване се произвеждат контейнери за еднократна употреба с различни размери и форми, варели, рециклируеми бутилки, резервоари за автомобилно гориво, резервоари за съхранение, осветителни тела тип „сфера“, играчки, вани и малки лодки.
Изборът на материал при IBM (индуцирано раздуване) е ограничен от специфично изискване: заготовката трябва да се държи заедно по време на прехвърляне и да се надуе равномерно, след като достигне формата за раздуване. Това е различно ограничение от екструдираното раздуване, където заготовката трябва да поддържа собственото си тегло, докато виси от матрицата - ето защо якостта на стопилката доминира при избора на клас EBM (индуцирано раздуване) и защо HDPE (полиетилен полиетилен) за шприцване с индекс на течливост на стопилката 5–15 g/10 min не може да произведе стабилна заготовка в EBM. Тъй като IBM заготовката се шприцова, процесът обхваща по-широк спектър от полимери, отколкото екструдираното раздуване. Това е относително твърдение, а не лиценз да се предполага, че която и да е инженерна смола рутинно се раздува.
Стокови и инженерни смоли в раздувното формоване
Често срещаните семейства се сортират по логика на приложение, а не по техническа класация. Полиолефините — LDPE и HDPE — се използват за контейнери и резервоари, където здравината, химическата устойчивост и цената са определящи за избора. Полипропиленът покрива контейнери и капачки, които се нуждаят от по-висока температурна устойчивост и твърдост. PVC се появява там, където прозрачността и химическата устойчивост са от значение при определени контейнери. PET е материалът за напитки и бутилки, които могат да работят под налягане, но тези свойства се постигат чрез шприцване и разтягане чрез бръснене, а не чрез IBM.
Процесът и материалът трябва да бъдат съчетани, преди да се оцени каквото и да е друго. Автомобилните резервоари за гориво илюстрират докъде може да стигне съчетанието: съвременните резервоари използват многослойна коекструзия от HDPE/полиамид, обикновено шест слоя, включително 0.2–0.4 мм бариерен слой PA6, тъй като чистият HDPE сам по себе си не отговаря на ограниченията за проникване на въглеводороди. Тази структура е постижение на екструдираното формоване чрез раздуване.
Къде е подходящ PEEK – и къде не
PEEK е полукристален, високоефективен полимер с модул, подобен на костния, отлична химическа устойчивост на органични вещества, киселини и основи, съвместимост с пара, EtO, гама и електронно-лъчева стерилизация и висока механична якост, която се запазва над 250°C. Тези свойства са причината той да се използва в медицински и взискателни индустриални приложения.
Те са и причината, поради която е трудоемък за обработка. PEEK е хигроскопичен и трябва да се изсуши до под 0.02% влага преди топене; непълното изсушаване води до повърхностни ивици, разпръскване и силно образуване на мехурчета или порьозност. Типичните условия на шприцване протичат при температура на топене от 370–385 °C (698–725 °F) и температура на формата от 175–205 °C (350–400 °F), с цевни зони до около 400 °C. Температурата на формата не е формалност: под приблизително 170 °C стопилката се охлажда до аморфно състояние, вместо до полукристална структура, която осигурява свойствата на PEEK. PEEK също така се свива повече от аморфните смоли, поради което са необходими щедри отвори и внимателно опаковане.
Честната позиция е, че това публикувано ръководство описва шприцване чрез раздуване, а не шприцване чрез раздуване от PEEK. PEEK не трябва да се третира като стандартна смола за шприцване чрез раздуване, основавайки се на данните за шприцване. Дали специфичен клас PEEK може да се раздуе в дадена куха геометрия е въпрос, който се нуждае от проучване за осъществимост с формовчик, който притежава дисциплината на гореща обработка и сушене, изисквана от материала - и отговорът може да е „не“. Когато е необходима куха PEEK част, алтернативите, които си струва да се оценят, включват машинно изработване на формата от PEEK заготовка и шприцване на подвъзли, които впоследствие се съединяват. Това са опции за оценка спрямо изискванията на частта, а не установени еквиваленти на шприцването чрез раздуване.
Приложения на Blow Инжекционно формоване
Предимството на IBM в прецизността се отплаща в сравнително тесен диапазон: малки кухи части, където завършекът на шийката изпълнява функцията и където разпределението на стените трябва да бъде достатъчно постоянно, за да може теглото и здравината на детайла да бъдат предвидими. Извън този диапазон, други пътища обикновено печелят.
Опаковки и фармацевтични контейнери
Малките фармацевтични и бутилки за лична хигиена са класическото приложение на IBM. Причината е структурна: при IBM гърлото е шприцвано, а не издухано, така че то поддържа толеранси на шприцване от около ±0.005 инча (±0.13 мм), докато издуханото тяло не. Прилягането на затварянето, захващането на резбата, защитните характеристики против отваряне и целостта на уплътнението зависят от точността на това гърло, а гърло, което варира от част до част, създава проблеми с въртящия момент на капачката и течове по линията за пълнене.
Еднородните стенни секции са важни и по втора причина: производителност на линията на пълнене и постоянство на теглото. Контейнер, чиито стени варират по обиколката, побира малко по-различен обем, тежи различно и се държи различно при горно натоварване. Стандартните покрития, като например сериите SP-400 и SP-410, позволяват на проекта да се определи стандартно затваряне, а не персонализирано, което си струва да се направи, когато дизайнът го позволява.
Кухи части за промишлени и автомобилни цели
По-широката област на кухите части — варели, канистри, резервоари за гориво, резервоари за съхранение, канали и въздухозаборници — се обслужва предимно от екструдиране чрез раздуване, а не от IBM. Тези части са големи, често се нуждаят от интегрални дръжки или дебели индустриални стени от 2–6 мм и се произвеждат в обеми, където скоростта на цикъла на екструдиране доминира. IBM е ограничена до малки части и не може да произвежда интегрални дръжки, така че е грешен инструмент за това семейство, независимо от това колко прецизно може да се формова гърлото.
Да знаеш кога IBM е грешен избор е също толкова полезно, колкото и да знаеш кога е подходящ. Много големите части са отпаднали. Контейнерите за стоки с голям обем са отпаднали поради икономическа гледна точка на цикъла. Всичко, което зависи от двуосна ориентация – най-вече бутилките за газирани напитки – е отпаднало, защото IBM не ориентира материала. В останалото пространство IBM се конкурира по отношение на прецизността на гърлото и липсата на отпадъци от отщипване.
Формоване чрез шприцване чрез издухване в сравнение с други процеси
Струва си да се съпоставят шест маршрута за куха част: шприцване с раздувяване, екструдиране с раздувяване, шприцване с разтягане с раздувяване, конвенционално шприцване, CNC обработка и адитивно производство. Критериите за сравнение са възможност за геометрия на кухата част, прецизност на размерите, инвестиция в инструментална екипировка, честота на циклите, диапазон на материалите и обработка на повърхността. Няма един-единствен маршрут, който да води до всичките шест, а таблицата по-долу е по-скоро помощно средство за вземане на решения, отколкото класация.
Критерии за сравнение и как да ги четем
Възможността за куха геометрия пита дали маршрутът изобщо може да произведе затворена, еднокомпонентна обвивка и с какви характеристики - интегрални дръжки, ограничени отвори, вътрешни резби. Прецизността на размерите трябва да бъде обвързана с конкретна характеристика: шийката и тялото на формована чрез раздуване част са с много различни допуски и цитирането на една-единствена цифра за цялата част е подвеждащо.
Инвестициите в инструменти и честотата на циклите си противоречат. Маршрут с евтини инструменти често има бавен цикъл или високо съдържание на труд на детайл, а маршрут с бързи цикли често носи голяма фиксирана сметка за инструменти. Твърденията за прецизност трябва да бъдат обвързани с конкретна част и материал, а не с етикет на процеса, тъй като един и същ процес може да поддържа строги допуски за една геометрия и хлабави за друга. Диапазонът на материалите пита кои полимери всъщност може да се обработват по маршрута, а не кои полимери съществуват. Повърхностната обработка зависи силно от повърхността на матрицата и от това къде попада разделителната линия.
Сравнителна таблица: Маршрути с кухи части
Таблицата запазва записите качествени и специфични за частите. Когато даден маршрут е маркиран като ограничен, ограничението е известна характеристика на процеса, а не преценка за даден доставчик.
| Път | Куха геометрия | Прецизност на размерите | Инвестиции в инструменти | Честота на цикъла | Обхват на материалите | Повърхностно покритие |
| Шприцване чрез раздуване (IBM) | Еднокомпонентни кухи, малки части; без вградени дръжки | Високо при шприцвана шийка (~±0.005 инча / ±0.13 мм); умерено при издухване на тяло | Кухина за инжектиране плюс форма за издухване — по-сложно от една единствена форма за инжектиране | Умерено; по-бавно от екструдиране | По-широк от екструдирането, защото заготовката е формована | Добро; без шев, който се прищипва |
| Екструзионно раздуване (EBM) | Едноделни кухи, големи части; дръжки и дебели стени | Умерено; щипков шев и по-хлабави толеранси | Умерен; по-прост от IBM за големи части | Високо | Изисква якост на стопилката; полиолефините преобладават | Гланц до мат или зърнест; шевът с прищипване винаги е видим |
| Шприцване чрез разтягане и бластинг (ISBM) | Едноделни кухи контейнери, контейнери за напитки и контейнери под налягане | Висока при врата; ориентирана към тялото и размерно стабилна | Форма за инжектиране на преформи плюс форма за издухване | Високо | По същество PET за ориентирано изпълнение | Прозрачен, с висок гланц |
| Конвенционално шприцване | Плътни и отворени части; кухи само чрез сърцевини, газова асистенция или съединени черупки | Високо, зависимо от характеристиките | Високо; сърцевината, страничното действие или механизмите за развиване увеличават разходите | Високо | Широк | Отличен, зависим от мухъл |
| CNC машинна обработка | Кухи форми, изрязани от плътен материал или от две половини | Високо, зависимо от характеристиките | Много ниско до никакво | Ниско на част; подходящо за малки количества | Широки форми, включително PEEK заготовки | Добро; следите от инструмента са контролируеми |
| Производство на добавки | Сложна вътрешна геометрия; често използвана за валидиране | Умерено; зависимо от процеса и ориентацията | None | Ниско на детайл; подходящо за прототипи и малки количества | По-тесен от машинната обработка | Зависим от слоя |
Оценките са ориентировъчни и специфични за детайлите. Действителните възможности зависят от материала, размера, геометрията, покритието и изискванията за проверка.
Когато конвенционалното шприцване надделява над бластинга
Плътните и отворените части принадлежат към конвенционалното шприцване. Понякога могат да се произвеждат и кухи форми - чрез вмъкване и освобождаване на вътрешна сърцевина с практично опъване, чрез използване на сгъваема, развиваща се или странично действаща сърцевина за ограничени отвори и вътрешни резби, чрез подвижна или жертвена сърцевина, чрез газова асистенция или чрез формоване на две черупки и съединяването им.
Всяка от тези опции е сделка, а не безплатно подобрение. Олекотяването чрез премахване на материал може да намали масата, но може също така да намали якостта на огъване, да промени реакцията на удар, да увеличи чувствителността към извиване или линии на заваряване и да затрудни контрола върху свиването, охлаждането и деформацията. По-тънката обвивка може да спести маса и да загуби якост при огъване или локално компресиране; по-високо или по-дълбоко сечение понякога може да възстанови якостта на сечението, без да се добавя много материал. „Кухина заради кухините“ не е автоматично подобрение, а общият процент на олекотяване не е одобрение на дизайна.
Кога машинната обработка или адитивното производство са по-подходящи
CNC обработката и адитивното производство са практичните пътища за прототипи, малки количества и геометрии, които не оправдават използването на инструменти за формоване чрез раздуване. Машинната обработка поддържа строги допуски върху плътен материал и може да създаде куха форма чрез изрязване от две половини или от дебелостенна заготовка; адитивното производство достига вътрешна геометрия, която би била трудна за формоване.
Изборът между тях зависи от количеството, материала и допустимите отклонения, а не от обща йерархия. Обичайна и разумна последователност е първо да се използва CNC обработка, за да се провери структурата и сглобката, след което да се оцени производствен процес, като например шприцване или формоване чрез раздуване, след като дизайнът е стабилен. Строгите допустими отклонения трябва да се прилагат само за размери, които влияят на функцията, прилягането или контрола, като са дефинирани данни, метод на контрол и критерии за приемане — ненужните строги допустими отклонения добавят риск от машинна обработка, контрол и преработка, без да добавят стойност.
Икономика на шприцване под налягане с малък обем, прототипиране и инструментална екипировка
Кухите части могат да бъдат прототипирани и произведени в малък обем, но икономиката работи различно от шприцването на твърди части и разликата си струва да се разбере, преди да се определи бюджет.
Шприцването чрез раздуване изисква два комплекта инструменти: шприц-кухина, която оформя преформата върху сърцевината на пръта, и раздувна форма, която оформя крайното тяло. Следователно, инструменталният комплект е по-сложен от шприц-формата с една кухина и тази фиксирана инвестиция трябва да бъде разпределена върху производственото количество. Шприцването с малък обем е реалистично, когато дизайнът на детайла е стабилен и количеството оправдава инструменталната екипировка; не е реалистично, когато дизайнът все още се развива, защото смяната на инструмента при малък обем напълно елиминира амортизацията.
Обичайният отговор е да се отдели валидирането от производството. Процесите на прототипиране, като например машинна обработка или адитивно производство, потвърждават геометрията, стенните секции и монтажните интерфейси, преди да се ангажира инструментите за раздуване. Инструментите за мостове и фамилиите инструменти са опции, които си струва да се обсъдят с производителя, когато количествата са между прототип и серийно производство - но те са опции за оценка спрямо конкретната част, а не стандартни включения.
Как цената на инструментите се увеличава с количеството
Аритметиката е проста и си струва да се запише. Ако фиксираните разходи за инструменти T са разпределени върху количество Q, приносът на инструментите за всяка част е T ÷ Q. Тогава разходите за детайл са тези приноси плюс променливите разходи за материал, машинно време и довършителни работи.
Да вземем хипотетична цена на инструментална екипировка от 60 000 долара. При 500 части, приносът на инструменталната екипировка е 120 долара на детайл. При 5,000 части е 12 долара. При 50 000 части е 1.20 долара. Променливите разходи на детайл не се променят много в тези количества; това, което се променя, е колко фиксирани разходи носи всяка единица. Ето защо производството с малък обем носи премия за разходите на детайл и защо премията намалява с увеличаване на обема.
Практическото значение е, че шприцването с малък обем трябва да се оценява по общата цена на проекта, а не само по единичната цена. По-висока единична цена от 500 броя може все още да е правилното решение, ако валидира дизайн, който иначе би бил обработен два пъти.
Проверка на куха част преди рязане Инструментална
Подходът, основан на прототипа, е свързан с евтино отговаряне на специфични въпроси. Преди ангажимента за инструментална екипировка, прототип може да потвърди стенните секции и полученото тегло, геометрията на шийката и затварянето, поведението на материала при предвидените дебелини на секциите и дали монтажните интерфейси съвпадат със свързващите части.
Не може да се потвърди всичко. Машинно изработеният или отпечатан прототип не възпроизвежда прозореца на процеса на формоване чрез раздуване, разпределението на стените, което се получава при напомпване, или поведението на остатъчно напрежение и свиване на производствения инструмент. На тези въпроси се отговаря чрез документирано изпитване на матрицата, а не чрез прототип. Целта на прототипа е да се гарантира, че изпитването на матрицата е по-скоро въпрос на процеса на тестване, отколкото на дизайна.
Съображения за проектиране и валидиране преди производствена инструментална екипировка
Повечето от решенията, които определят дали дадена куха част е успешна, се вземат преди инструментът да бъде изрязан. Контролният списък по-долу обхваща тези, които най-често се връщат като заявки за промяна по-късно.
Равномерността на дебелината на стената е на първо място. Големите вариации в дебелината водят до слаби зони, прекомерно използване на материали и непостоянна производителност на детайлите, и тъй като дебелината на стената при формоването чрез раздуване е резултат от теглото на дозата и локалното разтягане, а не е нещо, определено директно, дизайнът трябва да се оцени в най-тънкия си прогнозиран участък. Съотношението на раздуване е от значение тук: препоръчителният диапазон е от 2:1 до 2.5:1, като практическата граница е 3:1, след което ъглите изтъняват и стават крехки. Препоръчват се вътрешни радиуси от 2–3× стената, като границата е 1× стената, защото ъглите се разтягат най-много и в крайна сметка стават най-тънки.
Следват наклонът и изхвърлянето. Гладките повърхности се нуждаят от 0.5–1° на страна, с ограничение от 0.25°; текстурираните повърхности се нуждаят от 1–1.5°, защото дълбочината на текстурата добавя необходимата наклона. Детайлът се свива от кухината, докато се охлажда, поради което формите за издувяване се нуждаят от по-малък наклон от шприцформите - но шприцовата шийка все още следва правилата за шприцване.
Когато се прилага етапът на инжектиране, решенията за отворите и вентилацията следват по принцип дисциплината в стил PEEK: отворете в най-дебелата секция, където е практично, за да може налягането на уплътняване да се поддържа по време на втвърдяване, и осигурете щедро вентилиране в точките на завършване на фронта на потока и линиите на заваряване. Връзката между гърлото и капачката трябва да се стабилизира рано, в идеалния случай със стандартно покритие, за да може да се използва фабрично затваряне. Накрая, решете кои параметри за качество ще бъдат проверени и как: точност на размерите, повърхностно покритие, механична якост, целостност на уплътнението и постоянство на теглото.
Дебелина на стената, наклон и изхвърляне
Еднородността на стените определя както здравината, така и теглото. Детайл, който е дебел от едната страна и тънка от другата, е по-тежък, отколкото е необходимо, и по-слаб там, където е най-тънък, а тънкият участък обикновено е този, който се разрушава първи при падане или натоварване отгоре. Стените на потребителските контейнери обикновено достигат дебелина 0.012–0.040 инча (0.3–1.0 мм), докато промишлените резервоари и канали, изработени чрез екструдиране и формоване, са с дебелина 0.080–0.250 инча (2–6 мм).
Конструкцията за изтегляне и изхвърляне предотвратява деформация по време на отстраняване. Тъй като детайлът е все още топъл, когато се отделя от сърцевината на пръта, размерът и разположението на изхвърлящия щифт трябва да бъдат проверени, за да се избегне деформацията му. Тънките или неподдържани елементи са обичайните жертви.
Параметри за качество и често срещани дефекти
Контролът на качеството при формоването чрез раздуване се основава на шест параметъра: равномерност на дебелината на стената, точност на размерите, повърхностна обработка, механична якост, целостност на уплътнението и константа на теглото. Всеки параметър има метод за контрол — дебеломери и сензори, шублери, микрометри и CMM, визуална проверка и гланцометри, изпитвания на падане, натиск и налягане, тестове за вакуумно и въздушно налягане и течове на мехурчета, както и редовно претегляне на прецизни везни.
Често срещаните дефекти и техните типични причини е добре да се имат предвид при отстраняване на неизправности. Те са по-скоро типични асоциации, отколкото сигурни факти, и повече от една причина може да доведе до един и същ симптом.
| дефект | Описание | Типични причини |
| флаш | Излишен материал по разделителните линии | Висока температура на стопилката, прекомерна сила на затягане, износена разделителна линия |
| Тънки стени | Неравни или слаби участъци от стените | Неправилен контрол на заготовките, проблеми с подравняването на матрицата |
| Марки на изгаряне | Промяна в цвета или обгорени области | Прегряване, лоша вентилация |
| Bubbles | Въздух, затворен вътре в стените | Влага в материала, лоши параметри на формоване |
| Увиване | Изкривена форма | Неравномерно охлаждане, неправилна температура на матрицата |
Повечето от тях се връщат към параметрите на процеса, подравняването на матрицата, баланса на влагата или охлаждането, а не към концепцията на процеса. Ето защо валидирането трябва да доведе до документиран прозорец на процеса - диапазон от температури, налягания и времена, в които е известно, че детайлът е в добро състояние - а не до един-единствен успешен опит. Един добър опит доказва, че процесът може да работи веднъж; прозорецът доказва, че може да работи многократно.
Изберете NOBLE за вашия проект за шприцване чрез раздуване
NOBLE е китайско-британско съвместно предприятие, удостоено от правителството с наградата „Национално високотехнологично предприятие“, и производител на прецизни продукти в Китай, който подкрепя клиентите в проекти за шприцване чрез раздуване. Нашите възможности за обслужване и експертиза в обработката са създадени, за да ви помогнат да преминете ефективно от прототип към масово производство, така че проектът за шприцване чрез раздуване да не се забави между първия артикул и поръчката на партида.
Нашите сертификати са ясно посочени: NOBLE е сертифицирана по ISO 9001:2015 и ISO 13485:2016. Вторият сертификат е от особено значение за работата с медицински изделия, където документирането на процесите и проследимостта са част от резултата, а не са второстепенна задача.
Това, което предлагаме, е пълно обслужване от проектиране до сглобяване — не само производство. Това обхваща пътя от прототипиране до серийно производство: входни данни за проекта и преглед на производствените възможности, прототипиране с подходящи материали и повърхностни обработки, инструментална екипировка, производство, инспекция и сглобяване. За проект за шприцване чрез раздуване, тази приемственост е полезна именно защото материалът е неуморен — изсъхва до под 0.02% влага, температура на топене около 370–385 °C, температура на формата около 175–205 °C и полукристалната структура, която зависи от задържането им. Това са технологични дисциплини и те принадлежат на един и същ екип от първия опит до производствения цикъл.
Ако оценявате проект за шприцване чрез раздуване, следващата стъпка е да подадете заявка за оферта (RFQ) с необходимата информация за оферта: контролиран 3D модел и редакция на чертежа, клас на материала и евентуално съдържание на пълнител, целеви количества, критични размери и допуски, изисквания за повърхностна обработка и условия на приложение, на които ще бъде подложен детайлът. С тези данни можем да оформим дискусията за производство около вашия детайл, а не около общ списък с възможности.
Често задавани въпроси за шприцване чрез издухване
Същото ли е и шприцването чрез раздуване?
Да. „Шприцване чрез раздуване“ и „шприцване чрез раздуване“ (IBM) описват един и същ процес: заготовка се шприцова върху сърцевинен прът, прехвърля се във форма за раздуване и се надува до формата на кухината. Това е една от трите основни техники за раздуване, наред с екструдираното раздуване и шприцването чрез разтягане, и не е отделен четвърти процес.
Реалистично ли е шприцването с малък обем за кухи части?
Може да е така, когато дизайнът е стабилен и количеството оправдава инструменталната екипировка. Шприцването чрез раздуване изисква както кухина за шприцване, така и форма за раздуване, така че инвестицията в фиксирана инструментална екипировка е по-голяма, отколкото за една шприц-форма, а приносът на инструменталната екипировка за детайл е тази инвестиция, разделена на количеството. При малък обем приносът е висок; при голям обем става малък. Създаването на прототипи чрез машинна обработка или адитивно производство преди поемане на ангажимент за инструментална екипировка е обичайният начин да се избегне двойното плащане за инструментална екипировка.
Какво трябва да се валидира преди да се започне с производствено оборудване?
Равномерност на дебелината на стената в най-тънкия прогнозиран участък, коефициент на раздуване, вътрешни радиуси, наклон за предвидената текстура на повърхността, интерфейс между гърлото и затварянето, отвор и вентилация, където се прилага етапът на инжектиране, и план за инспекция, обхващащ точността на размерите, повърхностната обработка, механичната якост, целостта на уплътнението и постоянството на теглото. Валидирането трябва да завършва с документиран технологичен прозорец, а не с единично успешно изпитване.
Как да избера между формоване с раздувка и други процеси?
Претеглете шестте критерия – възможност за куха геометрия, прецизност на размерите, инвестиция в инструментална екипировка, честота на циклите, диапазон на материалите и повърхностна обработка – спрямо вашите собствени приоритети и свържете твърденията за прецизност с конкретна характеристика и материал. Малките части с функционални завършеци на гърлото са предпочитани за шприцване чрез раздуване; големите промишлени и автомобилни кухи части са предпочитани за екструдиране чрез раздуване; PET бутилките, работещи под налягане, изискват шприцване чрез разтягане чрез раздуване; плътните и отворените части принадлежат към конвенционалното шприцване; а прототипите и малките количества обикновено се обслужват най-добре чрез CNC обработка или адитивно производство. Отговорът зависи от геометрията, материала, количеството и толеранса, а не от обща йерархия.
