Výber správneho zariadenia na vákuové tvarovanie závisí od viacerých faktorov. Táto príručka odpovedá na túto otázku tým, že sa zaoberá typmi strojov, materiálmi, aplikáciami, riešením problémov a údržbou-a pomôže vám vybrať najlepšie nastavenie pre vaše diely bez zbytočnej zložitosti.
Čo je vákuové tvarovanie a kedy má zmysel
Vákuové tvarovanie, tiež známe ako tvarovanie za tepla, je výrobný proces, pri ktorom sa plastová fólia zahrieva na poddajnú tvarovaciu teplotu, tvaruje sa do špecifického tvaru vo forme a orezáva sa, aby sa vytvoril použiteľný produkt. Proces sa začína, keď sa plastová fólia zahreje mierne nad teplotu skleného prechodu v prípade amorfných polymérov alebo mierne pod teplotu topenia v prípade polo-kryštalických materiálov. Zahriata doska sa potom natiahne cez formu alebo do formy pomocou podtlaku, ktorý evakuuje vzduch medzi doskou a povrchom formy, čo umožňuje atmosférickému tlaku prinútiť dosku prispôsobiť sa tvaru formy. Akonáhle materiál vychladne, súčiastka je orezaná a dokončená na použitie.
Vákuové tvarovanie má najväčší zmysel, keď potrebujete väčšie plastové diely, nižšie náklady na nástroje alebo rýchlejšiu obrátku ako iné výrobné metódy, ako je vstrekovanie. Často sa používa na podnosy, kryty, kryty, panely a iné vlastné diely, kde plná vstrekovacia forma nemusí byť najefektívnejšou možnosťou.
Jedným z hlavných dôvodov, prečo si spoločnosti vyberajú vákuové tvarovanie, je flexibilita. So správnym vybavením a materiálmi je možné vyvážiť pevnosť, povrchovú úpravu, výkon a náklady, aby sa splnili požiadavky dielu. To je dôvod, prečo výber zariadenia zohráva významnú úlohu pri dosahovaní dobrých výsledkov z procesu.
Typy vákuových tvarovacích strojov
Existuje mnoho typov vákuových tvarovacích strojov a každý slúži na iný účel. Niektoré sú lepšie na prototypovanie. Niektoré sú lepšie-pre veľkoobjemovú produkciu. Iné sú lepšie pre veľké diely, detailné diely alebo špecifické{4}}požiadavky odvetvia.
Podľa úrovne automatizácie
Ručné strojevyžadujú, aby ľudia manuálne manipulovali s materiálmi a aplikovali vákuum. Tieto stroje sú optimálne pre menšie alebo prispôsobené projekty. Napríklad stolové vákuové formovače sa často používajú na vzorky a prototypové diely.
Polo{0}}automatické strojeobsahujú niektoré automatizované funkcie, aj keď je stále potrebná ľudská pomoc. Poskytujú strednú cestu medzi automatizáciou a ovládaním, ideálne pre stredne-objemové jazdy.
Plne automatické strojefungujú s minimálnym zásahom človeka, ideálne pre-veľkú výrobu, kde je prvoradá konzistentnosť. V zložitých a veľkoobjemových{2}}aplikáciách dokážu veľmi veľké výrobné stroje vyrobiť mnoho tisíc hotových dielov za hodinu.
Podľa konfigurácie stroja
Jedno{0}}staničné automatyvykonávať všetky tvarovacie operácie na jednej stanici. Sú jednoduchšie a často sa používajú na výrobu menších{1}}objemov alebo väčších dielov.
Automaty s dvoma{0}}stanicami a viacerými{1}}stanicamiumožňujú efektívnejšiu výrobu oddelením funkcií ohrevu a tvarovania na viacerých staniciach, čím sa skracuje čas cyklu.
Rotačné lisy na tvarovanie za teplapomocou otočného stola posúvajte plechy cez ohrievacie, tvarovacie a chladiace stanice v nepretržitom cykle, vďaka čomu sú-vhodné pre strednú- až veľkoobjemovú-výrobu.
Kyvadlové lisyaskrinkové lisysú bežné konfigurácie pre ťažké{0}}tvarovanie, kde sa plech presúva medzi ohrievacími a tvarovacími zónami.
Podľa meradla a aplikácie
Tenko{0}}rozchodné strojesa primárne používajú na výrobu jednorazových pohárov, nádob, viečok, podnosov, blistrov, véčkov a iných produktov pre potravinársky, medicínsky a všeobecný maloobchodný priemysel. Ľahké tvarovacie lisy používajú hárky podávané priamo z kotúča. Štandardné stroje s rolovým{3}}podávaním hárok nepretržite ťahajú z odvíjacej stanice do súpravy koľajníc, kde sa posúvajú cez pece a do tvarovacích lisov.
Stroje s ťažkým{0}}rozchodomsa používajú na odolnejšie diely, ako sú dvere a prístrojové panely vozidiel, vložky chladničiek, lôžka úžitkových vozidiel a plastové palety. Ťažké-tepelné tvarovače zvyčajne zahŕňajú systémy na manipuláciu s plechmi, upínacie mechanizmy, pece, tvarovacie lisy a vákuové systémy.
Kolesové strojesú špeciálne navrhnuté pre vákuovo-tvarované, ľahké{1}}rozmerné a plytko{2}}ťahané diely.
Špeciálne typy strojov
Kontaktné vykurovacie strojesa používajú na tvarovanie tenkých plechov s hrúbkou 0,25 mm alebo menšou. Plech je pneumaticky alebo mechanicky tlačený proti kovovej doske, ktorá je elektricky vyhrievaná.
Stroje na tvarovanie{0}}zhodných foriemna vytvorenie dielu použite samčie aj samičie formy, čím získate väčšie detaily a presnosť.
Linky na tvarovanie{0}}vytláčanímintegrovať extrúziu priamo s procesom tvarovania, čo umožňuje tvarovanie listu ihneď po extrúzii.
Kľúčové komponenty zariadenia na vákuové tvarovanie
Pochopenie kľúčových komponentov vákuového tvarovacieho stroja pomáha pri výbere správneho zariadenia a riešení problémov.
Vykurovací systém
Infračervené ohrievače sú najbežnejším zdrojom tepla, pretože umožňujú presnú zónovú reguláciu teploty na povrchu plechu, čím sa vyhýbajú studeným miestam, ktoré odolávajú tvarovaniu, a horúcim miestam, ktoré spôsobujú stenčenie alebo povrchové chyby. Rúra je zvyčajne dostatočne dlhá na to, aby pojala viac ako jednu indexovanú dĺžku plechu.
Upínací systém
Upínací rám bezpečne drží plastovú fóliu počas zahrievania a tvarovania. Správne upnutie je nevyhnutné, aby sa zabránilo skĺznutiu alebo pokrčeniu listu.
Vákuový systém
Vákuový systém je rozhodujúci pre proces vákuového tvarovania. Po zahriatí plechu na jeho tvarovaciu teplotu musí okamžite nasledovať vákuum, keď sa nástroj zdvihne.
Vákuové čerpadláprichádzajú v rôznych typoch:
Membránové čerpadlá sa často používajú v menších stolových strojoch. Sú robustné a vyžadujú veľmi malú údržbu, zvyčajne dosahujú 25" Hg s prietokom 5,52 m³/h.
Vo väčších strojoch sa používajú väčšie čerpadlá s 2-3x väčším prietokom.
Olejové-lopatkové čerpadlá sa používajú vo väčších{1}}stojacich strojoch s vákuovými nádržami, kde sa stroj neustále používa. Tieto zvyčajne dosahujú 28" Hg a vyžadujú monitorovanie hladiny oleja.
Vákuové nádržeumožňujú vytvoriť okamžité vákuum uložené z vákuovej pumpy namiesto čakania, kým pumpa vytvorí vákuum. Nádrže môžu byť užitočné pri náročnejších materiáloch, ako je polykarbonát, kde je kritická ideálna teplota tvarovania.
Vákuové otvoryalebo štrbiny by mali byť umiestnené v najnižšom bode v dutinách alebo pri zmenách sekcií. Každý roh vyžaduje otvor a vo všeobecnosti by mali byť od seba vzdialené 25 mm (1"). Čím tenší je materiál, tým menší je priemer vákuového otvoru-zvyčajne otvory s priemerom 1 mm pre materiály do 2 mm a 1,5 mm pre materiály s hrúbkou nad 2 mm.
Vákuová skriňa a vyrovnávacia nádrž
Vákuové vedenie je pripojené k vákuovej skrini, ktorá je napojená na vyrovnávaciu nádrž. Vždy, keď sa používa forma s hlbokými dutinami, je potrebná vyrovnávacia nádrž. Vyrovnávací nádrž by mala mať objem 6 až 20-násobku kombinovaného objemu foriem s najhlbšou dutinou a vákuového boxu a potrubí.
Materiály na vákuové tvarovanie
Výber správneho materiálu je rovnako dôležitý ako výber správneho stroja. Vákuové tvarovanie môže prijať väčšinu typov termoplastických materiálov.
Bežné materiály
ABS (akrylonitril-butadién-styrén)ponúka dobrú rovnováhu sily, pružnosti a odolnosti voči nárazom. Často sa používa na trvanlivé diely v spotrebnom tovare a medicínskych aplikáciách.
Polykarbonát (PC)je relatívne tuhý a vhodný pre aplikácie vyžadujúce odolnosť proti nárazu a optickú čistotu.
PETG (polyetyléntereftalátglykol)vyniká svojou jasnosťou a tvrdosťou. Je ideálny na lekárske balenie, pretože sa dá sterilizovať.
PVC (polyvinylchlorid)poskytuje dobrú rovnováhu medzi tuhosťou a flexibilitou.
Polystyrén (PS)aHIPS (polystyrén s vysokou odolnosťou proti nárazu)sú cenovo -efektívne voľby pre ľahšie{1}}dielne.
Polypropylén (PP)je komerčne všadeprítomný, chemicky inertný a mechanicky odolný, hoci jeho spracovanie pomocou vákuového tvarovania môže byť náročnejšie.
Úvahy o výbere materiálu
Výber materiálu závisí od{0}}požiadaviek konečného použitia. Každý materiál má odlišné tvarovacie teplotné okno a citlivosť na rýchlosť ohrevu, čo určuje čas zotrvania v peci a požadovanú presnosť regulácie teploty. Schválené materiály môžu mať pre určité aplikácie hrúbku až 1/4 palca.
Aplikácie zariadení na vákuové tvarovanie
Vákuové tvarovanie sa používa v mnohých odvetviach, pretože dokáže prakticky a cenovo-efektívne vyrábať plastové diely na mieru.
Balenie
Vákuové tvarovanie na tenké{0}}rozmery sa široko používa na blistrové balenia, podnosy, véčka a iné obaly pre potravinársky, medicínsky a všeobecný maloobchodný priemysel.
Automobilový priemysel
Vákuové tvarovanie sa používa na časti obloženia automobilových interiérov vrátane prístrojových panelov, panelov dverí, konzol a slnečných clôn. Používa sa tiež na vytváranie ľahkých komponentov, ktoré znižujú hmotnosť vozidla.
Lekárstvo a zdravotná starostlivosť
Vákuové tvarovanie sa často používa pre podnosy, kryty zariadení, kryty a iné časti, ktoré si vyžadujú konzistenciu, odolnosť a súlad-špecifický pre daný materiál. Tento proces umožňuje vytvárať presné tvary pomocou plastu, ktorý je nevyhnutný pre bezpečnosť a funkciu v zdravotníckych pomôckach.
Priemyselné zariadenia
Kryty, ochranné kryty, panely a kryty strojov sú bežné vákuovo{0}}formované diely v priemyselnom prostredí. Kryty práčok, ozdobné panely mikrovlnnej rúry a rúry sú príkladmi veľkých vákuovo{2}}vytvarovaných panelov.
Maloobchod a displeje
Vákuové tvarovanie sa používa na-predajné{1}}displeje, kryty produktov a kryty pre spotrebnú elektroniku.
Prototypovanie
Vákuové tvarovanie sa tiež široko používa na prototypovanie -foriem, architektonických foriem a rekvizít, ktoré možno rýchlo a nákladovo{1} efektívne vyrábať.
Kľúčové výhody zariadenia na vákuové tvarovanie
Jedným z najväčších dôvodov, prečo si spoločnosti vyberajú zariadenie na vákuové tvarovanie, sú náklady, rýchlosť, flexibilita a výkon dielov.
Nižšie náklady na nástroje: Vákuové tvarovanie zvyčajne vyžaduje menšie investície do nástrojov ako procesy ako vstrekovanie, čo z neho robí praktickú možnosť pre mnoho projektov zákazkových dielov.
Cenovo-efektívne pre nízke až stredné objemy: Najmä pri malo{0}}sériovej výrobe (250 – 300 dielov za rok) je vákuové tvarovanie ekonomickejšie ako vstrekovanie.
Rýchlejší obrat: Nástroje a výroba môžu často napredovať rýchlejšie, čo tímom pomáha skrátiť časové harmonogramy vývoja.
Väčšia flexibilita dizajnu: Vákuové tvarovanie funguje dobre pre širokú škálu veľkostí a tvarov dielov, vrátane aplikácií s ťažkým{0}}rozmerom a tenkým-rozchodom.
Ľahké, ale odolné diely: Mnohé materiály na vákuové tvarovanie ponúkajú dobrú rovnováhu medzi pevnosťou, odolnosťou proti nárazu a zníženou hmotnosťou.
Široké materiálové možnosti: K dispozícii je veľa materiálov, takže tímy si môžu vybrať na základe sily, vzhľadu, chemickej odolnosti, požiadaviek na dodržiavanie predpisov alebo nákladov.
Udržateľnosť: Mnohé vákuovo tvarované-plasty sú recyklovateľné, čo pomáha riešiť environmentálne aj nákladové problémy.
Úvahy o dizajne a výrobe
Aj so správnym vybavením a materiálom stále záleží na dizajne dielov. Malé výbery dizajnu môžu ovplyvniť, ako dobre sa dielec formuje, ako čistý vyzerá a koľko dokončovacích prác potrebuje.
Vyhnite sa podrezaniu: Podrezanie nemožno tvarovať vo vákuu, pretože formu nebude možné vybrať z formy.
Zahrňte uhly ponoru: Uistite sa, že ste na formulár umiestnili návrh, aby ste zabránili prilepeniu. Časti s nedostatočným uhlom ponoru môže byť ťažké uvoľniť z formy.
Dávajte pozor na hĺbku: Hĺbka otvoru (samičia časť) vo forme by mala byť menšia ako 75 % šírky, inak môže dôjsť k roztrhnutiu materiálu.
Zvážte ostré rohy: Vákuové tvarovanie zápasí so zložitými detailmi a ostrými rohmi. Ostré rohy môžu prepichnúť plastovú fóliu.
Plán na orezávanie: Po vytvarovaní si diely zvyčajne vyžadujú orezanie a môžu vyžadovať ďalšie dokončovacie kroky v závislosti od aplikácie. Orezávanie sa môže vykonávať buď v-stroji, alebo tak, že je v rade k formovacím staniciam-miesta orezávania.
Zlaďte dizajn s materiálom: Rôzne plasty sa pri tvarovaní nesprávajú rovnako. Materiál, ktorý funguje dobre pre jeden dizajn dielu, nemusí byť najvhodnejší pre iný.
Buďte realistickí, pokiaľ ide o výrobné ciele: Objem, veľkosť dielu, potreby výkonu a rozpočet – to všetko hrá rolu. Najlepšie výsledky zvyčajne pochádzajú zo spoločného pohľadu na dizajn, materiál a vybavenie.
Vákuové tvarovanie vs. tlakové tvarovanie
Stojí za to pochopiť rozdiel medzi vákuovým tvarovaním a tlakovým tvarovaním, pretože výber zariadenia závisí od úrovne potrebných detailov.
Vákuové tvarovaniepoužíva iba vákuový tlak na pretiahnutie zahriatej plastovej fólie cez formu. Je ideálny pre jednoduchšie vzory a plytké formy. Je to nákladovo-efektívne a rýchle, ale je obmedzené na jemné detaily a hĺbku ťahu, ktoré môže dosiahnuť, pretože formovaciu silu poskytuje samotný atmosférický tlak.
Tlakové tvarovaniepridáva dodatočný tlak vzduchu zhora, aby sa doska pritlačila tesnejšie k forme. Vďaka tomu je lepšou voľbou, keď diel potrebuje ostrejšie detaily, jasnejší povrch alebo lepšiu celkovú povrchovú úpravu. Tlakové tvarovanie môže dosiahnuť tlaky 3-7 barov v porovnaní s atmosférickým tlakom (približne 1 bar) používaným pri vákuovom tvarovaní.
Jednoduchý spôsob, ako o tom premýšľať:
Vyberte sivákuové tvarovaniekeď je diel jednoduchší a nákladová efektívnosť je najdôležitejšia
Vyberte sitlakové tvarovaniekeď diel potrebuje viac detailov, pevnejšiu povrchovú úpravu alebo rafinovanejší vzhľad
Riešenie bežných problémov
Problémy môžu nastať aj so správnym vybavením. Pochopenie bežných problémov a ich príčin pomáha udržiavať kvalitu výroby.
| Problém | Možná príčina | Riešenie |
|---|---|---|
| Plech sa cez formu nesťahuje | Materiál nie je dostatočne horúci | Zvýšte čas ohrevu alebo teplotu |
| Popáleniny plechu alebo pľuzgiere | List je príliš horúci | Znížte čas ohrevu alebo teplotu |
| Plastový popruh na forme | Materiál je príliš horúci; nedostatočné vákuum; prebytočný materiál; zlý dizajn formy | Nastavte teplotu; skontrolujte vákuový systém; použite zmenšené okná |
| Zlá definícia hotového dielu | Príliš studený materiál; pleseň príliš studená; nedostatočné vákuum; nedostatočné vákuové otvory | Zvýšte teplotu; skontrolujte vákuum; pridajte ďalšie vákuové otvory |
| Riedenie plastov nad formou | Plech chladený počas tvarovania; nedostatočné uhly ponoru; príliš tenké plastové meradlo | Pred-natiahnite alebo použite pomocnú zástrčku |
| Plastové bubliny a jamky pri zahrievaní | Materiál je hygroskopický a potrebuje pred{0}}sušenie; prehriatie; zaprášená forma alebo plech | Pred-sušiť materiál; znížiť teplotu; čisté povrchy |
| Plast sa prilepí na formu | Nedostatočný ťah; podrezanie; zlá kvalita formy | Pridajte uhly ponoru; eliminovať podrezanie; zlepšiť povrch formy |
| Strata vákua | Slabé tesnenie medzi horným tesnením a materiálom | Skontrolujte prepínacie svorky a tesnenia |
| Vákuové tvarovanie príliš skoro | Zle nastavené načasovanie | Nastavte načasovanie vákuového tvarovania |
Údržba zariadenia na vákuové tvarovanie
Správna údržba predlžuje životnosť zariadenia na vákuové tvarovanie a zabezpečuje stálu kvalitu dielov.
Denná údržbaby mala zahŕňať kontrolu tesnení na nečistoty alebo zvyšky, utieranie tesnení vlhkou handričkou a kontrolu úlomkov alebo nečistôt na posteli. Pred spustením ohrievačov povysávajte všetky nečistoty z horných plôch-, ale iba kým vychladnú.
Mesačná údržbazahŕňa vypustenie nádrže na vodu, kontrolu snímača teploty vykurovania a čistenie tepelného reflektora. Raz za mesiac utrite jemnú vrstvu strojového oleja na všetkých klzných plochách (vo vlhkých priestoroch častejšie).
Údržba vákuovej pumpyzahŕňa pravidelné výmeny oleja a sledovanie hladiny oleja. Pórovité materiály na formy, ako je drevo a omietka, by mali byť riadne utesnené, aby vákuová pumpa nevysávala vlhkosť alebo piliny.
Všeobecné tipy: Pri ohrievaní materiálov nenechávajte stroj bez dozoru. Predpokladaná životnosť vákuového systému bude ohrozená vniknutím nečistôt, hoblín, prachu alebo tekutín.
Často kladené otázky
Aké druhy dielov nie sú vhodné na vákuové tvarovanie?
Vákuové tvarovanie nie je najlepšou voľbou pre každý dizajn. Diely s veľmi zložitou geometriou, ostrými rohmi, podrezaním alebo veľmi tesnými vnútornými detailmi môžu byť vhodnejšie pre iný spôsob výroby. Zvyčajne sa pevnejšie hodí pre väčšie, ľahšie časti s otvorenejšími tvarmi.
Dajú sa vákuovo{0}}tvarované diely použiť na konečnú{1}}výrobu alebo len na prototypy?
Vákuové tvarovanie je možné použiť pre prototypy aj koncové{0}}časti. Závisí to od aplikácie, požadovanej životnosti, objemu výroby a konštrukcie dielu. V mnohých prípadoch ide o praktickú možnosť pre výrobné diely, nielen pre počiatočné- štádium vývoja.
Ako viete, či diel potrebuje vákuové alebo tlakové tvarovanie?
To zvyčajne závisí od toho, koľko detailov, definície povrchu a kvality dokončenia diel potrebuje. Jednoduchšie diely sú často vhodné na vákuové tvarovanie, zatiaľ čo diely s detailnejšími alebo prepracovanejšími vzhľadom môžu byť vhodnejšie na tlakové tvarovanie.
Sú možné tesné tolerancie pri vákuovom tvarovaní?
Vákuové tvarovanie môže produkovať presné a opakovateľné diely, ale očakávania tolerancie by mali zodpovedať procesu a dizajnu dielu. Tolerancie závisia od faktorov, ako je správanie materiálu, geometria dielu, nástroje a požiadavky na konečnú úpravu.
Ako dlho trvá zahriatie plastovej fólie?
To závisí od špecifikovaného materiálu a hrúbky. Vo všeobecnosti je pri každom novom materiáli potrebné stanoviť správny cyklus ohrevu. Plast je pripravený na tvarovanie, keď zmäkne a poddajný, najmä bližšie k upínaciemu rámu-to je známe ako teplota skleného prechodu.
Aké informácie by mali byť pripravené pred začatím projektu vákuového tvarovania?
Pomáha mať jasnú predstavu o veľkosti dielu, prípadu použitia, prostredí, výkonnostných požiadavkách, očakávaniach vzhľadu a odhadovanom objeme výroby. Čím jasnejšie sú tieto body definované, tým ľahšie je vybrať správne vybavenie a materiál.
Záver
Výber správneho zariadenia pre projekt vákuového tvarovania nie je len o nákladoch. Závisí to od toho, ako sa diel bude používať, od prostredia, ktorému bude čeliť, od dokončenia, ktoré potrebuje, a od výrobných cieľov, ktoré sú za tým. Táto príručka vás prevedie bežnými typmi strojov, kľúčovými komponentmi, materiálmi, pravidlami návrhu a krokmi na riešenie problémov, aby vám pomohla s istotou odpovedať na jednu ústrednú otázku. Keď je výber zariadenia, výber materiálu a dizajn dielov od začiatku zosúladený, vákuové tvarovanie sa stáva praktickým, nákladovo-efektívnym a spoľahlivým výrobným riešením pre širokú škálu aplikácií.