| Тоннаж машины = усилие смыкания, удерживающее пресс-форму закрытой во время литья под давлением. Чтобы найти правильное значение: умножьте площадь проекции (дюйм²) на коэффициент, специфичный для материала (2.0–5.5 тонн/дюйм²), затем добавьте запас прочности 10–15%. Округлите до ближайшего стандартного размера машины. |
Неправильный подбор тоннажа обходится дорого в двух направлениях. Слишком маленький тоннаж приводит к образованию заусенцев — излишки пластика вытекают по линии разъема. Слишком большой тоннаж приводит к повреждению вентиляционных отверстий, перегрузке инструмента и нерациональному расходованию энергии на каждом цикле. Ни одна из этих проблем не видна на чертеже; обе проявляются на прессе.
В этом руководстве пошагово описаны расчеты, приводятся справочная таблица материалов и полный численный пример.
Что такое тоннаж в литье под давлением?
В литье под давлением тоннаж — это, по сути, усилие смыкания, необходимое для удержания пресс-формы закрытой во время впрыскивания пластикового материала. Это усилие измеряется в тоннах или метрических тоннах и отражает способность машины противостоять силе разделения, возникающей в процессе впрыскивания.
Усилие смыкания создается гидравлической или механической системой станка, рычажными механизмами и конструкцией плиты, которые работают вместе, обеспечивая надежное закрытие пресс-формы.
Зажимной узел литьевой машины работает совместно с инжекционным блоком, создавая сбалансированную систему, обеспечивающую производство высококачественных деталей. Необходимая для конкретного проекта мощность зависит от различных факторов, включая размер детали, используемый материал и конструкцию пресс-формы.
Основные компоненты силы зажима
Усилие смыкания в литьевой машине создается несколькими ключевыми компонентами. К ним относятся гидравлические или механические системы машины, которые обеспечивают необходимое усилие для удержания пресс-формы в закрытом состоянии. Рычажные механизмы и конструкция плиты также играют решающую роль в создании и поддержании усилия смыкания. Вместе эти компоненты обеспечивают удержание пресс-формы в закрытом состоянии во время процесса впрыска, что позволяет производить детали с точными размерами и минимальным количеством дефектов.
Взаимосвязь между тоннажем и размером машины
Существует прямая зависимость между требуемой тоннажностью проекта и размером необходимой литьевой машины. Для деталей большего размера или многогнездных пресс-форм обычно требуются машины с большей тоннажностью. Технические характеристики машин обычно классифицируются по их максимальной тоннажности, что влияет на выбор машин для конкретных проектов.
Формула для расчета силы зажима
Сила зажима — это усилие, которое машина прикладывает, чтобы предотвратить раскрытие пресс-формы под давлением впрыскиваемого пластика. Стандартный расчет состоит из трех частей:
| Стандартная формула силы зажима Сила зажима (тонны) = Площадь проекции (дюйм²) × Коэффициент материала (тонн/дюйм²) × Коэффициент запаса прочности • Площадь проекции — площадь контакта детали и литника на линии разъема • Коэффициент расхода материала — от 2.0 до 5.5 тонн/дюйм² в зависимости от вязкости смолы • Коэффициент запаса прочности — обычно от 1.10 до 1.15 (на 10–15% выше расчетного минимума) |
Физический принцип действия: во время инъекции давление в полости варьируется от примерно 5,000 фунтов на квадратный дюйм для сыпучих смол до более 15,000 фунтов на квадратный дюйм для жестких смол, таких как поликарбонат. Это давление, действующее на проекционную площадь, создает разделительную силу, которую должен преодолеть зажим. Коэффициент материала объединяет оценку давления и пересчет единиц измерения в одно практическое число.
Как рассчитать необходимую тоннажность литьевой машины
Точный расчет тоннажа имеет решающее значение для получения высококачественных деталей при литье под давлением. Для определения правильного тоннажа необходимо следовать поэтапному подходу, учитывающему различные факторы, влияющие на производственный процесс.
Шаг 1: Измерьте проекционную площадь.
Площадь проекции — это тень, которую деталь отбрасывает на линию разъема, а не общая площадь поверхности, а только площадь отпечатка. Для прямоугольника: длина × ширина. Для круга: πr². Для неправильных форм: используйте ограничивающий прямоугольник и вычтите большие открытые вырезы, которые не создают разделительной силы.
Многополостные и канальные системы
Умножьте проекционную площадь одной детали на количество полостей, затем добавьте систему направляющих. Именно на этом этапе большинство быстрых расчетов дают сбой:
- Формы для холодного литья: Включайте в расчет площадь, на которую рассчитан бегун, — обычно она добавляет 15–25% к общей площади.
- Формы с горячим каналом: Коллектор герметичен; каналы не прижимаются к свободной разъемной поверхности. Используйте только произведение площади полости на количество полостей.
| ⚠ Не забывайте о системе литников на пресс-формах с холодным литником. Она часто увеличивает общую площадь проекции на 15–25% — этого достаточно, чтобы перейти на пресс-формы следующего размера. |
Шаг 2: Выберите коэффициент материала.
Коэффициент материала показывает, насколько интенсивно каждая смола заполняет полость. Для смол с высокой текучестью при низком давлении требуется меньший коэффициент; для густых, вязких смол — больший. Используйте приведенную ниже таблицу в качестве отправной точки — затем скорректируйте ее в сторону увеличения, если стенки тонкие или пути потока длинные.
| Материал или состояние | движение | Коэффициент (тонн/дюйм²) | Заметки |
| ПП, ПНД, ПС | Высокий | 2.0-3.0 | Наилучший поток при минимальном давлении — наиболее безопасная отправная точка для тонкостенных деталей потребительского рынка. |
| ПРЕСС, БЕДРА, САН | Средне-высокая | 2.5-3.5 | Наиболее распространенный диапазон в производстве. ABS со стандартной толщиной стенки: по умолчанию используется значение 2.75. |
| Нейлон (PA6, PA66), полиоксиметилен (ПОМ) | Средний | 3.0-4.0 | Хорошая текучесть, но умеренно высокое давление в полости. Предварительная сушка влияет на поведение расплава. |
| ПК, смесь ПК/АБС | Средний-низкий | 3.5-5.0 | Высокая вязкость, высокое давление впрыска. Для оптических деталей используется верхний предел. |
| PPS, PEEK | Низкий | 4.0-5.5 | Высокотемпературные и высоковязкие смолы — учитывайте высокое давление в полости. |
| ТПУ, ТПЭ | Технология | 3.0-4.5 | Это в значительной степени зависит от твердости по Шору и длины пути потока. |
| Тонкие стенки (< 1.5 мм) | Все | Добавить +1.0–1.5 | Тонкие срезы застывают быстрее; для заполнения требуется более высокое давление впрыска. |
Если вы не уверены, используйте значение по умолчанию: Для материалов общего назначения со стандартной толщиной стенок (2–3 мм) используется значение 3.0 тонны/дюйм². Это наиболее распространенное значение в производстве, и оно редко отличается более чем на один типоразмер станка.
Шаг 3: Примените коэффициент запаса прочности и выберите оборудование.
Умножьте результат из шагов 1 и 2 на 1.10–1.15. Это учитывает реальные колебания: вязкость меняется от партии к партии, литниковые каналы изнашиваются постепенно, температура пресс-формы колеблется. Допуск в 10–15% компенсирует эти изменения, не требуя перерасчета для каждого цикла производства.
После применения коэффициента запаса прочности округлите до следующего стандартного размера машины. Стандартные шаги округления примерно следующие: 50Т, 100Т, 150Т, 200Т, 250Т, 300Т, 400Т, 500Т, 550Т, 650Т, 800Т, 1000Т, 1200Т, 1500Т, 2000Т. Никогда не используйте пресс-форму с грузоподъемностью, равной или превышающей номинальную грузоподъемность машины — повреждение стяжных балок и износ плит быстро ускоряются при достижении предельной нагрузки.
Пример расчета: крышка из АБС-пластика, 4 полости, холодный канал.
Вот полный расчет. Для проверки правильности подхода используйте свои собственные данные.
| Деталь: Прямоугольная крышка, 8.0″ × 5.0″, материал: ABS Полости: 4 | Площадь проекции направляющей системы: 3.2 дюйм² Шаг 1 — Отдельная область 8.0 × 5.0 = 40.0 дюйм² Шаг 2 — Общая прогнозируемая площадь (4 полости + направляющая) (40.0 × 4) + 3.2 = 163.2 дюйм² Шаг 3 — Применение коэффициента материального запаса АБС-пластик, стандартная толщина стенки → коэффициент 2.75 тонн/дюйм² 163.2 × 2.75 = 448.8 тонн Шаг 4 — Примените коэффициент запаса прочности. 448.8 × 1.15 = 516.1 тонн → Выберите пресс грузоподъемностью 550 тонн (следующий стандартный размер после 516 тонн). |
Что происходит, когда тоннаж указан неверно?
Недостаточная и избыточная мощность приводят к различным видам отказов. Недостаточная мощность вызывает немедленные, видимые дефекты. Избыточная мощность вызывает более медленную деградацию, которая накапливается в течение тысяч циклов, прежде чем станет очевидной.
| Проблемная область | Слишком мало тоннажа | Слишком большой тоннаж |
| Вспышка / разделительная линия | Половинки формы раздвигаются в стороны; пластик вытекает по линии разъема. | Вентиляционные отверстия заклинило; скопившийся воздух обжигает пластик. Линия разъема со временем деформируется. |
| Качество деталей | Неравномерные размеры, неполные партии, слабость сварного шва. | Высокие остаточные напряжения, деформация, растрескивание под напряжением в процессе эксплуатации. |
| Инструменты | Линия разъема изнашивается от многократных циклов открытия/закрытия. | Поврежденные вентиляционные отверстия требуют повторной механической обработки; вставки могут треснуть или сместиться. |
| Машина | Минимальный прямой ущерб. | Натяжение стяжного стержня, износ опорной плиты, повышенное энергопотребление за цикл. |
Другие факторы, влияющие на ваш тоннаж
Формула дает надежную отправную точку, но несколько проектных решений могут существенно повысить фактические требования. Прежде чем окончательно выбрать оборудование, выясните, в каком направлении они движутся.
Тонкие стенки и длинные пути потока
Детали со стенками толщиной менее 1.5 мм или соотношением диаметра канала подачи материала к толщине более 150:1 требуют более быстрой подачи материала под более высоким давлением для заполнения до застывания. Добавьте 1.0–1.5 тонны/дюйм² к базовому коэффициенту. Это уже учтено в таблице выше, но стоит отметить это отдельно для программ обработки тонкостенных деталей.
Дизайн ворот
Недостаточный размер или неправильное расположение литниковых каналов приводят к необходимости повышения давления впрыска для заполнения формы, что фактически увеличивает силу разделения в полости. Если моделирование заполнения формы показывает падение давления в литниковом канале, превышающее 15 000 фунтов на квадратный дюйм, увеличение размера литникового канала обычно обходится дешевле, чем модернизация пресса до более мощного.
Когда использовать моделирование
Формула достаточно точна для предварительного выбора оборудования и составления сметы. Для сложных или дорогостоящих программ — тонкостенных изделий, изделий с необычной геометрией, длинных путей потока или новых материалов — запустите моделирование заполнения пресс-формы. Эти инструменты напрямую выдают максимальное давление в полости.
Краткий контрольный список
| Четыре шага к правильной тоннажности машины Шаг 1 — Площадь проекции: длина × ширина детали × количество полостей + площадь литникового канала Шаг 2 — Материальный коэффициент: Используйте таблицу выше; по умолчанию 3.0 тонны/дюйм², если не уверены. Шаг 3 — Расчет: Площадь × Коэффициент = усилие зажима основания (тонны) Шаг 4 — Запас прочности: × 1.10–1.15, затем округлить до следующего стандартного размера станка в большую сторону. Добавьте +1.0–1.5 тонн/дюйм² к вашему коэффициенту, если: • Толщина стенки < 1.5 мм • Длина пути потока > 150 мм (6 дюймов) • Высоковязкая смола (ПК, ППС, ПЭК) • Отдельный небольшой затвор на крупной или сложной детали |
Как компания Fecision обрабатывает выбор тоннажа оборудования
В распоряжении компании Fecision имеется парк прессов мощностью от 50 до 2,000 тонн. Каждый проект начинается с анализа DFM (проектирование с учетом технологичности), который включает расчет предполагаемой площади и предварительный выбор оборудования — до определения стоимости оснастки.
- Обзор DFM: Расчет проектной площади, подбор параметров и первоначальный расчет размеров оборудования — включены в каждое коммерческое предложение бесплатно.
- Моделирование заполнения формы: Анализ Moldex3D для сложных программ — обеспечивает точное определение давления в полости, расположения сварочных швов и проверку вентиляции.
- Диапазон действия пресса: От 50 до 2,000 тонн. Полностью электрический и гидравлический. Возможность использования горячеканальных и холодноканальных систем.
- Качество: Сертифицировано по стандарту ISO 9001:2015. При выпуске каждой партии продукции предоставляется протокол первичной проверки.
Тоннаж литьевой машины играет важную роль в качестве и рентабельности производства пластиковых деталей. Правильный расчет тоннажа — это не просто техническая деталь, а критически важный фактор успеха проекта. Он требует балансировки требований к тоннажу, чтобы избежать таких проблем, как образование облоя и ухудшение качества из-за недостаточного тоннажа, или повреждение оборудования из-за чрезмерного тоннажа.
Следуя систематическому процессу, вы сможете определить оптимальный тоннаж для вашего проекта. Давайте сотрудничать с Fecision, опытной компанией. партнер по литью под давлениемдля обеспечения оптимального выбора тоннажа и успешных результатов ваших проектов.
Часто задаваемые вопросы
Снижает ли система горячего литья требуемый тоннаж?
Да. В системе горячего канала отсутствует выступающая площадь — коллектор герметичен и не прижимается к открытой разъемной поверхности. Используйте только отношение площади детали к количеству полостей, что обычно снижает требуемый тоннаж на 10–20% по сравнению с аналогичной конструкцией с холодным каналом.
Может ли избыточное давление вызвать проблемы в процессе литья под давлением?
Да, чрезмерный тоннаж может вызвать такие проблемы, как повреждение плесени, повышенный износ оборудования и увеличение энергопотребления. Крайне важно правильно рассчитать тоннаж, чтобы избежать этих проблем и обеспечить оптимальную производительность.
Как количество полостей влияет на тоннаж?
Прямо и пропорционально. Умножьте проекционную площадь одной детали на количество полостей, затем добавьте систему направляющих. Для четырех полостей требуется примерно в четыре раза большее усилие зажима, чем для инструмента с одной полостью, плюс направляющие.
Какова роль материала в определении требуемого тоннажа?
Различные материалы имеют разную вязкость и характеристики текучести, что влияет на требуемое усилие смыкания. Например, для материалов с более высокой вязкостью может потребоваться большее усилие смыкания, чтобы обеспечить надлежащее заполнение формы.
Можно ли использовать пресс-форму, мощность которого немного ниже расчетной?
Нет. Расчетное усилие смыкания является минимальным. Работа при усилии, равном или превышающем номинальную силу смыкания станка, ускоряет износ стяжных тяг и может повредить плиту. Всегда выбирайте следующий стандартный размер, больший, чем расчетное значение.
Референсы
[1] SPI: Ассоциация производителей пластмасс — Отдел литья под давлением. Рекомендации по выбору оборудования. https://www.plasticsindustry.org/
[2] ASTM D1238 — Стандартный метод испытания скорости текучести расплава термопластов с помощью экструзионного пластометра. https://www.astm.org/d1238-23.html
