Руководство по Проектированию 2К Пресс-форм — Поворотные, Сдвижные Знаки и Пары Материалов

Двухкомпонентное литье — это решение о процессе; 2К пресс-форма делает это решение реальным. 2К форма несет два комплекта гнезд, две литниковые системы и поворотный или скользящий механизм в одном блоке, и каждая из этих подсистем должна работать в одном цикле, с серийными допусками, на протяжении сотен тысяч циклов. Ошибка в форме уничтожает экономику процесса: 2К форма, дающая облой на границе или расслаивающаяся при термоциклировании, хуже альтернативы из двух форм, которую она должна была заменить.

Это руководство охватывает проектирование 2К оснастки: структурные варианты и когда какой подходит, правила подбора пар материалов, определяющие, может ли двухкомпонентная деталь существовать в принципе, конфигурацию двойного горячего канала и валидацию 2К формы. О выборе процесса — когда 2К выгоднее двух отдельных форм — см. руководство по 2К и многокомпонентному литью.

Три Структуры 2К Пресс-форм

Каждая 2К форма относится к одной из трех структурных семей. Выбор определяется прессом клиента, геометрией детали и годовым объемом — а не предпочтением изготовителя формы.

Формы с поворотным столом. Форма содержит две полные позиции гнезд. После того как первый впрыск заполняет позицию один, форма раскрывается и центральная секция поворачивается на 180° на поворотном столе пресса, перенося основу в позицию два. Второй материал впрыскивается поверх основы, пока в позиции один одновременно отливается следующая основа. Одна готовая деталь за цикл, без переноса. Поворотные формы требуют пресса с поворотным столом и двумя узлами впрыска — структурное требование, определяющее, существует ли эта опция для данной программы.

Формы со сдвижным знаком. Один комплект гнезд с отходящим знаком. Первый материал заполняет гнездо; знак отходит назад, открывая второй объем гнезда непосредственно за первым впрыском, и второй материал заполняет этот объем. Без поворота, без второй позиции — материалы соединяются по границе, где отошел знак. Сдвижной знак работает на прессах без поворотного стола и подходит для деталей, где второй материал занимает четко определенный тыльный объем — уплотнительный валик, мягкий захват на одной поверхности, двухслойная стенка.

Формы с индексацией ползуном. Форма несет ползун, который индексирует вставку гнезда или отлитую основу вбок между позициями. Применяется, когда поворот неосуществим или второй материал покрывает боковую поверхность, а не тыльный объем. Встречается реже поворотных и со сдвижным знаком; задается, когда того требует геометрия.

Конструкция Поворотного Механизма — Проблема Совмещения

Определяющая инженерная задача поворотной формы — совмещение. Центральная секция поворачивается на 180° и должна повторно позиционироваться относительно обеих полуформ в пределах ±0,02 мм, каждый цикл, на протяжении всего ресурса формы. Рассовмещение проявляется как видимая линия стыка на границе материалов, неравномерная толщина стенки второго впрыска или облой по плоскости разъема.

Четыре элемента конструкции несут это требование:

• Конусные замки. Прецизионно шлифованные конусные блоки на поворотной центральной секции входят в ответные гнезда обеих полуформ. Конусы предварительно центрируют поворотную секцию до полного смыкания формы, так что направляющие колонки никогда не несут усилие смыкания.
• Охлаждение через поворотное соединение. Каналы охлаждения должны пересекать поворотную границу. Поворотные соединения проводят контуры обеих позиций через ось стола без утечек при вращении — точка обслуживания, проверяемая на каждом плановом интервале.
• Независимое выталкивание по позициям. Позиция два выталкивает готовую деталь; позиция один должна удерживать горячую основу на пуансоне при повороте. Последовательность выталкивания — попозиционная, а удержание со стороны основы закладывается в конструкцию — уклоны, чистота поверхности и исключение поднутрений здесь критичнее, чем в одноматериальной форме.
• Термическое разделение. Гнездо основы работает горячее гнезда облива — как правило, на 20–30 °C выше, удерживая основу выше температуры стеклования, чтобы второй впрыск соединялся в условиях, близких к расплаву. Плита формы должна изолировать две температурные зоны, чтобы они не смешивались через поворотную центральную секцию.

Пары Материалов — Правила, Определяющие Осуществимость

2К деталь существует только если два материала могут соединиться. Три свойства определяют это, и все три проверяются в DFM до обработки стали:

Совместимость температур плавления. Второй материал впрыскивается, пока первый еще горячий. Если температура плавления второго материала превышает температуру деформации первого под нагрузкой, он размягчает и деформирует основу у впуска — режим отказа, с которого начинается любая проверка 2К формы. Пара должна удерживать температуру плавления второго впрыска в окне выживания основы, либо впуск нужно разместить там, где локальная деформация допустима.

Совместимость усадок. Первый впрыск усаживается до прихода второго. Два материала с сильно различающимися усадками закладывают внутренние напряжения в границу — деталь выходит из формы прямой, а коробится неделями позже, либо граница отказывает при термоциклировании. Гнездо второго впрыска проектируется под усаженные размеры основы, предсказанные симуляцией течения, а не под номинальные размеры чертежа.

Химия полимеров. Соединение молекулярное. Пары одного семейства соединяются прочнее всего: ПК по ПК образует почти однородную границу — основа нашей опубликованной программы POS-терминала, где черный ПК (карточная дорожка) и белый ПК UL V-0 (корпус) должны вести себя как одна деталь под тестами вскрытия PCI PTS. Пары жесткий-плюс-ТПЭ (ПК/АБС + ТПЭ, ПП + ТПЭ) соединяются химически и механически и покрывают большинство применений захватов и уплотнений. Пары несовместимых семейств — классические отказы — расслаиваются под нагрузкой или термоциклированием.

Таблица пар мала, потому что проверенная таблица мала. Любая пара за ее пределами получает испытание соединения на T1 — а не допущение в чертеже формы.

Конфигурация Двойного Горячего Канала

Каждому материалу нужны свои впускные каналы и коллектор, и две системы работают на разных параметрах:

• Независимые контуры сопел. Два горячеканальных коллектора — по одному на материал — каждый рассчитан под свою вязкость расплава. Второй впрыск ТПЭ работает при более низкой температуре расплава, чем первый впрыск ПК; коллекторы термически изолированы, чтобы ни один не влиял на температурное окно другого.
• Клапанные сопла для второго впрыска. Клапанный второй впрыск удерживает след впуска вне косметических поверхностей и предотвращает подтекание на границе при повороте формы. Последовательность клапана синхронизирована с поворотным циклом пресса.
• Марки систем — Yudo, Mold-Masters, Husky, Synventive — выбираются по времени цикла и совместимости с материалом, а не по предпочтению бренда. Решение о конфигурации (клапанное или открытое сопло, коллектор по позициям или общий) принимается в DFM исходя из геометрии детали.

Об экономике горячего и холодного канала в целом см. горячий канал против холодного.

2К Встречается с Многогнездностью

Двухкомпонентное литье не исключает высокой гнездности. Поворотная форма 2+2 или 4+4 умножает обе позиции — и умножает проблему балансировки: каждая пара гнезд должна заполняться равномерно на обоих впрысках, и требование баланса веса между гнездами одноматериальных форм распространяется на оба материала. Многогнездные 2К формы — самые сложные формы, которые мы строим, и они следуют той же дисциплине баланса гнезд, что описана в многоместных и семейных пресс-формах.

Валидация Пресс-формы — Что Должен Доказать T1

Испытание 2К формы доказывает больше, чем испытание одноматериальной формы. Сверх стандартной последовательности от T0 до TF:

• Линия стыка на границе. Граница материалов проверяется на равномерную, стабильную по положению линию стыка — свидетельство того, что поворотная секция позиционируется в допуске.
• Проверка соединения. Испытание на отрыв или отслаивание на границе плюс термоциклирование там, где того требует применение. Программа POS-терминала требовала, чтобы соединенная пара пережила попытки вскрытия PCI PTS — разделение двух материалов должно было быть видимо разрушительным.
• Протокол измерений по каждому материалу. Оба материала проверяются по размерам; геометрия границы получает самую строгую оценку, потому что там концентрируется накопление сборочных допусков.
• Проверка стали. Сталь формы должна соответствовать требованиям пары материалов — см. руководство по выбору стали пресс-форм для подбора марок по полимеру и ресурсу.

Частые Вопросы

В чем разница между 2К формой и двумя стандартными формами? 2К форма — это одна оснастка с двумя позициями гнезд и поворотным или скользящим механизмом, работающая на прессе с двумя узлами впрыска — одна готовая деталь за цикл. Две стандартные формы работают в двух отдельных циклах с переносом между ними. 2К форма стоит дороже; путь из двух форм дороже на деталь при объеме.

Какую структуру выбрать — поворотную, со сдвижным знаком или индексацию? Это решают ваш пресс и геометрия детали. Формы с поворотным столом требуют пресса с поворотным столом и подходят для полного облива вокруг основы. Сдвижной знак подходит для вторых впрысков, ограниченных тыльным объемом — уплотнения, захваты, двухслойные стенки — и работает на прессах без поворотного стола. Индексация покрывает вторые впрыски на боковые поверхности. Страница изготовления 2К пресс-форм документирует, как мы строим все три.

Как понять, могут ли мои два материала составить пару? Совместимость температур плавления, усадок и химии полимеров проверяется в DFM. Пары одного семейства (ПК+ПК) соединяются молекулярно; пары жесткий-плюс-ТПЭ покрывают применения захватов и уплотнений. Все за пределами проверенной таблицы получает испытание соединения на T1.

Нужны ли обоим материалам горячие каналы? На серийных 2К формах оба материала, как правило, работают на горячеканальных системах, независимо настроенных под свои температуры плавления и вязкости. Второй впрыск обычно использует клапанные сопла для контроля следа впуска на границе.

Какой допуск держит поворотное совмещение? Поворотная центральная секция повторно позиционируется в пределах ±0,02 мм относительно обеих полуформ, на прецизионных конусных замках. Рассовмещение сверх этого проявляется как линии стыка на границе или разброс толщины стенки.

Может ли 2К форма быть многогнездной? Да — поворотные формы 2+2 и 4+4 существуют для крупносерийных программ. Они добавляют требования баланса гнезд для обоих материалов к поворотному механизму. Число гнезд определяется в DFM исходя из годового объема, как и для любой многогнездной формы.

2К форма — это системный проект: поворотный механизм, пара материалов и две литниковые системы должны держать серийные допуски в одном цикле. Наша услуга изготовления 2К пресс-форм покрывает проектирование, механообработку и валидацию — с программой POS-терминала как опубликованной референцией. Запросить предложение на 2К пресс-форму →