Меры предосторожности при использовании машины для компрессионного формования крышек

Пластиковые крышки для бутылок — небольшие, но требовательные компоненты. Они должны надежно навинчиваться на контейнеры, обеспечивать надежную герметизацию, в некоторых случаях предотвращать случайное открывание и выдерживать обращение во время наполнения, транспортировки и потребительского использования. Поскольку кепки производятся в очень больших объемах — часто сотни миллионов в год, — форма, которая их формирует, вместе с Машина для компрессионного формования крышек Компания, которая управляет пресс-формой, становится одним из крупнейших факторов, влияющих на экономику производства, качество деталей и долгосрочную надежность производственной линии.

Форма – это не просто негативная форма крышки. Это прецизионный инструмент, который подвергается повторяющимся циклам нагрева и охлаждения, высоким усилиям зажима, абразивному течению пластика и механическому износу в результате выталкивания. Каждое решение, принятое во время проектирования пресс-формы — выбор материала, схема охлаждения, стратегия литников, подход к вентиляции, метод выброса, углы уклона, качество поверхности — напрямую влияет на время цикла, процент брака, частоту технического обслуживания, энергопотребление и, в конечном итоге, на стоимость изготовления одной крышки.

В производстве крышек преобладают два основных процесса формования: литье под давлением и компрессионное формование. При литье под давлением расплавленный пластик выталкивается в закрытую полость под давлением, а при компрессионном формовании предварительно отмеренная порция пластика помещается в открытую форму, а затем закрывается под действием тепла и давления. Каждый процесс накладывает различные ограничения и возможности на архитектуру пресс-формы. Форма, предназначенная для одного метода, редко подходит для другого без существенной переработки.

Основные конфигурации пресс-форм

Компоновка пресс-формы начинается с количества полостей. Инструменты с одной полостью используются во время разработки для проверки геометрии, проверки зацепления резьбы, проверки функций защиты от несанкционированного доступа и оценки поведения смолы. После того как конструкция заморожена, производственные формы обычно содержат несколько полостей (от нескольких до нескольких десятков и более), расположенных симметрично вокруг центрального литника или коллектора с горячими литниками.

Формы с горячими литниками удерживают пластик в расплавленном состоянии от сопла машины до литника. Это устраняет затвердевшие отходы бегунка, сокращает время охлаждения (поскольку затвердевать должна только сама деталь) и уменьшает видимые следы ворот на готовой крышке. Пресс-формы с холодными литниками, напротив, образуют дерево из затвердевшего пластика, который необходимо отделять и часто перешлифовывать. Хотя холодные каналы добавляют этапы обработки материала, они остаются обычным явлением, когда первоначальная стоимость оснастки должна быть ниже или когда происходит частая смена цвета.

В стопочных формах наборы полостей располагаются на двух или более уровнях вдоль направления открытия пресса. Такое расположение примерно удваивает производительность на тоннаж машины без увеличения размера плит. Конструкция требует синхронного открытия/закрытия нескольких линий разделения и пристального внимания к балансировке направляющих между уровнями.

Семейные формы — инструменты, позволяющие создавать несколько разных, но связанных между собой стилей кепок за один раз — иногда используются, когда спрос на каждый вариант умеренный. Задача заключается в достижении одинаковых характеристик наполнения и уплотнения для деталей, которые могут иметь разную толщину стенок или длину потока.

Выбор материала для длительного срока службы

Материалы форм должны сочетать твердость, ударную вязкость, теплопроводность, обрабатываемость, полируемость и коррозионную стойкость. Большинство производственных форм для крышек изготавливаются из предварительно закаленных или сквозно закаленных инструментальных сталей. Эти сплавы обеспечивают износостойкость, необходимую при обработке смол, содержащих минеральные наполнители, или при работе с высокой частотой циклов.

Алюминиевые сплавы находят применение в определенных ситуациях, особенно когда важна быстрая передача тепла или когда время доставки формы имеет решающее значение. Алюминиевые инструменты нагреваются и охлаждаются быстрее, чем их стальные аналоги, что может сократить время цикла обработки некоторых геометрий. Однако алюминий мягче, поэтому он более подвержен повреждениям из-за острых кромок эжектора, износа затвора или абразивных смол. В зонах повышенного износа часто добавляются защитные покрытия или вставки из более твердого материала.

Обработка поверхности — азотирование, хромирование, PVD-покрытие или слои DLC — улучшают снятие покрытия, уменьшают прилипание, противостоят коррозии из-за влажной растительной среды или некоторых добавок смолы, а также продлевают срок службы полировки. Выбор обработки зависит от типа пластика, наличия переизмельчения и методов очистки, используемых между циклами.

Поскольку формы работают в диапазоне температур примерно 20–150 °C в зависимости от смолы и процесса, необходимо учитывать дифференциальное тепловое расширение между сердечником, полостью и опорными пластинами. Значительное несоответствие может привести к появлению зазоров на линиях разъема (вызвав засветку) или заклиниванию движущихся компонентов.

Геометрия полости и сердцевины

Полый блок образует видимую внешнюю часть крышки: верхнюю панель, накатку или текстуру захвата, детали юбки, геометрию кольца с защитой от несанкционированного доступа. Сердцевина образует внутреннее пространство — резьба, уплотнительная заглушка или гнездо вкладыша, подрезы, если они имеются.

Дизайн резьбы требует особой тщательности. Угол спирали, количество заходов, глубина резьбы и радиус корня — все это влияет на то, насколько легко надевается и снимается колпачок, насколько хорошо он герметизируется и какой крутящий момент необходим, чтобы снять или взломать колпачок во время применения. В пресс-формах обычно используются отвинчивающиеся стержни для непрерывной резьбы или разборные сегменты для прерывистой резьбы. Механизмы отвинчивания могут быть реечными, гидравлическими или сервоприводными; каждый из них усложняет работу, но во многих случаях позволяет ускорить циклы, чем разборные конструкции.

Ленты для защиты от несанкционированного вскрытия обычно имеют удерживающий выступ на краю бутылки и хрупкое соединение между лентой и юбкой крышки. Форма должна создавать тонкое полотно контролируемой толщины, которое предсказуемо ломается при снятии крышки. Изменение размеров этой паутины может привести к тому, что ленты либо отсоединятся слишком легко, либо останутся прикрепленными после открытия.

Вентиляция необходима для предотвращения захвата воздуха, появления следов подгорания, неровных снимков и несоответствия глянца. Вентиляционные отверстия обычно представляют собой неглубокие каналы (глубиной 0,01–0,04 мм), вырезанные на линии разъема или расположенные в местах заполнения последними. Пористые металлические вставки или спеченные вентиляционные пробки иногда используются в глубоких кернах, где обычная вентиляция затруднена.

Стратегии компоновки охлаждения

Равномерное и быстрое охлаждение является одним из важнейших рычагов сокращения времени цикла и контроля усадки. Линии охлаждения следует располагать как можно ближе к поверхности полости без ущерба для прочности формы. В высокоскоростных формах для изготовления крышек охлаждение часто является приоритетом номер один во время компоновки.

Обычные каналы с прямым бурением остаются обычным явлением, поскольку их производство экономично. Однако в пресс-формах со сложной формой стержня или толстыми секциями конформные каналы охлаждения, создаваемые аддитивным производством или усовершенствованной механической обработкой, более точно повторяют контур детали. Это уменьшает температурные градиенты, которые вызывают дифференциальную усадку, вмятины или коробление.

Турбулентный поток (создаваемый перегородками, спиральными вставками или барботажными трубками) улучшает теплопередачу по сравнению с ламинарным потоком. Чтобы избежать появления горячих точек, необходимо учитывать скорость охлаждающей жидкости, перепад температур в форме и перепад давления.

Конструкция ворот и бегунков

Расположение и тип ворот сильно влияют на внешний вид и структурную целостность крышки. Штыревые ворота или туннельные (подводные) ворота оставляют небольшие, часто скрытые следы и популярны для изготовления крышек, где эстетика имеет значение. Краевые или веерные ворота можно использовать, когда расположение ворот менее критично или при заполнении больших плоских площадей.

В инструментах с несколькими полостями баланс рабочего колеса имеет решающее значение. Естественно сбалансированная компоновка (симметричные разветвления с одинаковой длиной потока и диаметром каждой полости) помогает обеспечить равномерное давление набивки. Искусственно сбалансированные бегунки намеренно используют разницу в длине или диаметре, чтобы компенсировать различия в путях потока.

Форсунки и наконечники для горячеканальных систем должны соответствовать типу литника и вязкости смолы. Системы клапан-задвижка позволяют точно контролировать время упаковки и еще больше уменьшают остатки ворот, хотя они увеличивают стоимость и затраты на техническое обслуживание.

Выброс и расформовка

Крышки обычно выбрасываются сразу после открытия формы. Выталкивающие штифты, втулки, съемные кольца или воздушные тарелки выталкивают деталь. Размещение позволяет избежать следов на видимых поверхностях; штифты часто располагаются под верхней панелью или внутри юбки.

Для колпачков с резьбой сердечник должен отвинтиться или разрушиться до того, как начнется выброс. Время между отвинчиванием и открытием формы выбирается тщательно, чтобы избежать повреждения резьбы.

Углы уклона на вертикальных стенках без резьбы облегчают освобождение и уменьшают силу выброса. Типичная тяга небольшая, но достаточная для предотвращения истирания и истирания в течение тысяч циклов.

Поверхностная обработка и текстурирование

Поверхности полостей варьируются от зеркальной полировки (для глянцевых колпачков) до различных матовых или рифленых текстур (для захвата или для скрытия незначительных линий обтекания). Текстурирование обычно наносится с помощью химического травления, электроэрозионной обработки или лазера. Глубина текстуры и рисунок должны быть одинаковыми во всех полостях, чтобы избежать видимых различий в производстве.

Полированные поверхности легче чистить, но на них легче появляются дефекты. Текстурированные поверхности скрывают мелкие следы раковин или протечек, но могут задерживать остатки, если их не очистить должным образом.

Доступность обслуживания и управление износом

Производственные формы работают годами, часто совершая миллионы циклов. Сменные вставки литников, наконечники сердечников и изнашиваемые пластины позволяют осуществлять локальный ремонт вместо полного ремонта. Быстроразъемные фитинги охлаждения и стандартизированные эжекторные системы упрощают переналадку и техническое обслуживание.

Износ концентрируется на шиберах (высокий сдвиг), резьбообразующих поверхностях (трение при отвинчивании) и местах контакта выталкивателя. Регулярные графики проверок и полировки помогают поддерживать качество деталей.

Безопасность и эргономика

В конструкции пресс-форм предусмотрены подъемные проушины или подъемные кольца для безопасного обращения. Концевые выключатели, датчики приближения или механические блокировки предотвращают работу, если форма установлена ​​неправильно или если движения стержня не совпадают.

Линии охлаждения и гидравлики проложены так, чтобы избежать точек защемления. Острые края скошены или защищены там, где операторы могут дотянуться во время установки.

Экологическая и ресурсоэффективность

Решения по проектированию пресс-форм влияют на потребление ресурсов. Горячие каналы сокращают количество пластиковых отходов. Эффективное охлаждение снижает потребление энергии за цикл. Модульная конструкция продлевает срок службы инструмента, сокращая частоту производства новой стали.

Конструкции, которые облегчают перешлифовку и повторное использование рабочего материала или бракованных деталей, поддерживают управление материалами по замкнутому циклу.

Интеграция с формовочными машинами

Размеры пресс-формы, требуемый тоннаж зажима, ход эжектора и гидравлические/электрические интерфейсы должны соответствовать предполагаемому прессу. Системы быстрого зажима или магнитные плиты для переключения скоростей на гибких установках.

Коллектор контура охлаждения должен совпадать с соединениями со стороны машины, чтобы минимизировать время настройки.

Компромиссы

Конструкция пресс-формы для крышек от пластиковых бутылок предполагает постоянную балансировку:

• Количество полостей в зависимости от стоимости пресс-формы и размера пресса
• горячеканальная система по сравнению с холодноканальной системой (экономия материала по сравнению со сложностью оснастки)
• конформное охлаждение по сравнению с традиционным сверлением (время цикла в зависимости от стоимости обработки)
• отвинчивание и разборные сердечники (скорость цикла и механическая простота)
• полировка или текстурированная поверхность (внешний вид или скрытие дефектов)
• прецизионная сталь по сравнению с алюминием с покрытиями (долговечность в зависимости от времени и теплопередачи)

Ни один выбор не является универсально правильным. Пресс-форма возникает на основе четкого понимания объема производства, характеристик смолы, требований к геометрии крышки, целевого времени цикла, приемлемого уровня брака и доступных ресурсов для обслуживания.

Когда эти соображения систематически учитываются на этапе проектирования, полученная форма обеспечивает стабильное, эффективное и высококачественное производство крышек для пластиковых бутылок в течение многих лет.

Тайчжоу Чуанчжэнь Машиностроительная Компания, Лтд.

Выбор Chuangzhen Machinery означает партнерство со специальной технологией компрессионного формования крышек, которая неизменно обеспечивает производительность, надежность и ценность.

Уделяя особое внимание инновационным разработкам, таким как конструкции с несколькими полостями для высокоскоростного производства, горячеканальные системы для минимальных отходов материала, точность с сервоприводом для бесперебойной работы и продления срока службы оборудования, а также энергоэффективные функции, такие как светодиодное освещение и компоненты с низким коэффициентом трения, компания Chuangzhen обеспечивает однородные высококачественные пластиковые крышки для бутылок при одновременной производительности и снижении эксплуатационных затрат. Опираясь на строгие производственные стандарты, прочные конструкции пресс-форм, рассчитанные на длительное использование, а также ориентированный на клиента подход, включающий универсальные решения для индустрии напитков, средств личной гигиены и упаковки, компания дает компаниям возможность оставаться конкурентоспособными на требовательном рынке.

Выбирая Chuangzhen Machinery, вы инвестируете в современное и эффективное оборудование, подкрепленное проверенным опытом, что обеспечивает устойчивый успех вашей производственной линии, сокращение времени простоев и готовность к адаптации в будущем.