De poort in een plastic mal is een korte, smalle loper die de loper en de holte verbindt en dient als ingang voor harsinjectie in de holte. De vorm, het aantal, de grootte en de locatie van de poort hebben een aanzienlijke invloed op de kwaliteit van het plastic onderdeel. Daarom is poortselectie een belangrijk aspect van het ontwerp van kunststof matrijzen. In het volgende gedeelte worden poorten vanuit verschillende aspecten geïntroduceerd.
I. Belangrijkste functies van de poort:
1. Nadat de holte is gevuld, stolt de smelt eerst bij de poort, waardoor terugstroming wordt voorkomen.
2. Vergemakkelijkt het verwijderen van poortstaartmateriaal.
3. Bij mallen met meerdere- holtes wordt de locatie van de laslijnen gecontroleerd.
II. Soorten poorten
Poorten worden over het algemeen in twee typen ingedeeld: onbeperkte poorten en beperkte poorten. Beperkte poorten zijn verder onderverdeeld in drie series: zijpoorten, puntpoorten en schijfringpoorten.
2.1 Onbeperkte poorten
Onbeperkte poorten worden ook directe poorten genoemd (zoals weergegeven in figuur 1). De kenmerken zijn onder meer de directe stroom van gesmolten plastic in de vormholte, laag drukverlies, hoge voedingssnelheid en gemakkelijk gieten, waardoor het geschikt is voor verschillende kunststoffen. Het biedt voordelen zoals een goede drukoverdracht, sterke drukbehoud en krimpcompensatie, eenvoudige en compacte matrijsstructuur en eenvoudige productie. Het verwijderen van de poort is echter moeilijk en de poortmarkeringen zijn duidelijk zichtbaar; warmteconcentratie nabij de poort leidt tot langzame stolling, waardoor gemakkelijk grote interne spanningen ontstaan en de kans bestaat op krimpputten of concaafheid van het oppervlak. Het is geschikt voor grote plastic onderdelen en dik-wandige plastic onderdelen.
Figuur 1: Direct poorttype
2.2 Beperkte poort
De vormholte en de runner zijn verbonden door een kanaal met een zeer korte afstand aan één uiteinde en een kleine dwars-doorsnede. Dit kanaal wordt een beperkte poort genoemd, die de poortdikte en snelle stolling kan beperken. De belangrijkste soorten beperkte poorten zijn:
2.2.1 Puntpoort
Een puntpoort is een cirkelvormige poort met een zeer kleine dwarsdoorsnede (zoals weergegeven in figuur 2).
De kenmerken van puntpoorten zijn:
1. Minder beperkingen op de locatie van de poort;
2. Minimale resten na verwijdering van de poort, zonder dat het uiterlijk van het plastic onderdeel wordt beïnvloed;
3. De poort kan automatisch afbreken tijdens het openen van de mal, waardoor geautomatiseerde bediening wordt vergemakkelijkt;
4. Minder stress veroorzaakt door materiaalaanvulling van de poortaccessoires.
De nadelen zijn:
1. Hoger drukverlies; de matrijs moet een matrijsstructuur met drie- platen gebruiken, wat resulteert in een complexe matrijsstructuur en een opeenvolgend scheidingsmechanisme vereist. Het kan ook worden toegepast op twee-plaatvormconstructies zonder lopers.
Figuur 2. Soorten puntpoorten
2.2.2 Ondergedompelde poorten
Ondergedompelde poorten evolueerden van puntpoorten. Hun lopers bevinden zich op het scheidingsoppervlak en de poort is onder het scheidingsoppervlak ondergedompeld en komt onder een hoek de holte binnen. Naast dat ze de kenmerken van puntpoorten bezitten, bevinden ondergedompelde poorten zich over het algemeen op het binnenoppervlak of de zijkant van het plastic onderdeel, waardoor het uiterlijk ervan niet wordt beïnvloed. Het plastic onderdeel en de lopers zijn uitgerust met uitwerpmechanismen, waardoor de poort automatisch wordt afgesneden wanneer de mal wordt geopend, en het gestolde materiaal in de loper valt er automatisch af.
Figuur 3. Externe ondergedompelde poort
Figuur 4. Interne ondergedompelde poort
2.2.3 Zijpoorten
Zijpoorten, ook wel randpoorten genoemd, bevinden zich doorgaans op het scheidingsoppervlak en komen binnen vanaf de buitenzijde van de holte (plastic onderdeel) (zoals weergegeven in figuur 5). Zijpoorten zijn doorgaans poorten met een rechthoekige dwars-doorsnede, waardoor de afschuifsnelheid tijdens het vullen van de mal en de sluitingstijd van de poort gemakkelijk kunnen worden aangepast; daarom worden ze ook wel standaardpoorten genoemd. Zijhekken worden gekenmerkt door hun eenvoudige dwars-vorm, gemakkelijke bewerking en nauwkeurige bewerkingsmogelijkheden. Ze bieden flexibele poortplaatsing om het vullen van de mal te verbeteren. Correcties kunnen worden uitgevoerd zonder de mal uit de spuitgietmachine te halen. Het verwijderen van de poort is handig en laat minimale sporen achter. Zijpoorten zijn bijzonder geschikt voor mallen met twee-platen en meerdere-platen. Ze zijn echter gevoelig voor laslijnen, sleutelgaten en inzinkingen in de gegoten onderdelen, wat resulteert in aanzienlijk injectiedrukverlies en slechte ventilatie voor schaalvormige onderdelen.
Figuur 5: Basistypen zijpoorten
2.2.4 Overlappende poorten
Overlappende poorten, ook wel gelepte poorten genoemd, zijn in essentie hetzelfde als zijpoorten, alleen bevindt de poort zich niet aan de zijkant van de spouw, maar aan één zijde van de spouw (zoals weergegeven in Figuur 6). Het zijn typische impactpoorten, die effectief de straalstroom van gesmolten plastic voorkomen. Onjuiste vormomstandigheden kunnen echter oppervlakteputten bij de poort veroorzaken. Het verwijderen van de poort is moeilijk en laat merkbare poortsporen achter op het oppervlak van het gegoten onderdeel.
Figuur 8. Basistype overlappende poort
2.2.5 Waaier-vormige poort
De waaier-vormige poort is een geleidelijk uitzettende poort, een variatie op de zijpoort, die vaak wordt gebruikt om brede, vel- plastic onderdelen te vormen (zoals weergegeven in figuur 7). De poort wordt geleidelijk breder in de voedingsrichting en de dikte neemt geleidelijk af tot het dunste punt. Het gesmolten plastic wordt gelijkmatig verdeeld in de breedterichting, waardoor de interne spanning in het plastic onderdeel wordt verminderd en kromtrekken wordt geminimaliseerd; het zorgt ook voor een goede ontluchting van de spouw en vermijdt ingesloten lucht. Het verwijderen van de poort is echter moeilijk en laat merkbare sporen achter.
2.2.6 Platte spleetpoort
Ook bekend als een plaatpoort, dit is een andere variant van de zijpoort, die vaak wordt gebruikt om grote, platte plastic onderdelen te vormen (zoals weergegeven in figuur 8). Het distributiekanaal van de poort loopt evenwijdig aan de zijkant van de spouw, een zogenaamde parallelle loper, waarvan de lengte groter kan zijn dan of gelijk is aan de breedte van het kunststof onderdeel. Het gesmolten plastic wordt eerst gelijkmatig verdeeld in de parallelle geleider, stroomt vervolgens parallel met een lagere lineaire snelheid en komt gelijkmatig de holte binnen. Daarom is de interne spanning in het plastic onderdeel laag, waardoor kromtrekken veroorzaakt door spanningsoriëntatie wordt verminderd, en de ventilatie van de holte goed is. Het verwijderen van de poort is echter arbeidsintensief-en laat merkbare sporen achter.
2.2.7 Schijfpoort
Schijfpoorten worden gebruikt voor cilindrische plastic onderdelen met grote binnengaten, of plastic onderdelen met grote vierkante binnengaten (zoals weergegeven in figuur 9). De poort bevindt zich rond de gehele omtrek van het binnengat. Het gesmolten plastic komt de holte binnen vanaf de omtrek van het binnenste gat met ongeveer dezelfde snelheid, waardoor wordt voorkomen dat er laslijnen op het plastic onderdeel worden gevormd, waardoor een uniforme spanning op de kern wordt gegarandeerd en lucht achtereenvolgens kan ontsnappen. Schijfpoorten worden zelden gebruikt voor onze producten.
Figuur 7 Basisvorm van een waaier-vormige poort
Figuur 8 Basisvorm van een platte-spleetpoort
Figuur 9 Basisvorm van een schijfpoort
2.2.8 Ronde poort
Ronde poorten bevinden zich aan de buitenzijde van de cilindrische holte, concentrisch daarmee. Daarom worden ze buitenste cirkelvormige poorten genoemd en komt hun poortpositie exact overeen met de binnenste schijfpoort (zoals weergegeven in figuur 10). Geschikt voor dun-wandige, lange buisvormige plastic onderdelen. Omdat het gesmolten plastic gelijkmatig rond de kern de holte binnendringt, is de vulling uniform, is de ontluchting goed en zijn er geen laslijnen op het onderdeel. Het verwijderen van de poort is echter moeilijk en er blijven duidelijke poortmarkeringen achter op de buitenkant van het onderdeel. Ronde poorten worden meestal gebruikt in kleine mallen met meerdere- holtes.
Figuur 10: Basisvorm ronde poort
2.2.9 Spaakpoort en klauwpoort
De spaakpoort heeft een vergelijkbaar toepassingsgebied als de schijfpoort en is ook geschikt voor kunststof onderdelen met rechthoekige binnengaten. Het verandert de gehele omtrekinvoer in verschillende kleine boog- of rechte invoersegmenten, zodat het als een binnenpoort kan worden beschouwd. Dit type poort is eenvoudig te verwijderen, heeft minder vast materiaal in de loper en het bovenste deel van de kern is gepositioneerd waardoor de stabiliteit van de kern wordt vergroot. Laslijnen op het onderdeel hebben echter invloed op de sterkte en de kwaliteit van het uiterlijk (zoals weergegeven in afbeelding 11).
De klauwpoort is een variant op de spaakpoort, met een loper op de taps toelopende dwars-doorsnede van de kern. Het wordt voornamelijk gebruikt voor lange buisvormige kunststof onderdelen met kleine binnengaten of kunststof onderdelen met hoge coaxialiteitseisen.
Afbeelding 11. Basisvormen van spaak-type en klauw-typepoorten
III. Selectie van poortlocatie
De locatie en het aantal poorten bepalen vaak de uitstraling, kwaliteit en prestatie van het product. Daarom moeten de volgende punten in overweging worden genomen bij het selecteren van de poortlocatie en het nummer:
1. De poort moet zo worden geplaatst dat alle hoeken van de spouw tegelijkertijd kunnen worden gevuld.
2. Het plastic dat in de holte wordt geïnjecteerd, moet in alle fasen van het spuitgietproces een uniforme en stabiele stroomsnelheid behouden.
3. De poort moet zich in het dikkere deel van de productwand bevinden, waardoor de smelt van het dikke gedeelte naar het dunne gedeelte kan stromen, waardoor het aanvullen van materiaal wordt vergemakkelijkt en volledige vulling van de mal wordt gegarandeerd.
4. De locatie van de poort moet zo worden gekozen dat het plastic vulpad tot een minimum wordt beperkt en het drukverlies wordt verminderd.
5. De locatie van de poort moet zo worden gekozen dat het verwijderen van gas uit de vormholte wordt vergemakkelijkt;
6. De poort mag niet toestaan dat gesmolten materiaal rechtstreeks in de vormholte stroomt, anders zullen er wervelingen ontstaan, waardoor wervelende markeringen op het plastic onderdeel achterblijven. Vooral smalle poorten zijn gevoeliger voor dit defect;
7. Er moet rekening worden gehouden met mogelijke lasnaden, bellen, depressies, holtes, onvoldoende injectie en aanspuiting;
8. De poortlocatie moet zo worden gekozen dat laslijnen op het oppervlak van het onderdeel worden vermeden. Wanneer laslijnen niet kunnen worden vermeden, moet bij de keuze van de poortlocatie rekening worden gehouden met de vraag of de locatie van de laslijnen geschikt is;
9. De locatie van de poort moet het ontstaan van naadlijnen op het plastic oppervlak voorkomen, vooral in ringvormige of cilindrische plastic onderdelen. Er moet een koude slugput worden toegevoegd op de verbinding van het gesmolten materiaal op het poortvlak;
10. Het poortontwerp moet smeltbreuk voorkomen.
11. Als het geprojecteerde oppervlak van het product groot is, vermijd dan het openen van de poort aan slechts één kant om ongelijkmatige injectiespanning te voorkomen.
12. De poort moet op een plaats worden geplaatst die het uiterlijk van het product niet beïnvloedt.
13. Plaats de poort niet op plaatsen van het product die buig- of stootbelastingen kunnen verdragen. Over het algemeen is de sterkte nabij de poort het zwakst.
14. Bij spuitgietmatrijzen met dunne kernen moet de poortpositie ver van de kern verwijderd zijn om te voorkomen dat de kern vervormd raakt door de materiaalstroom.
15. Bij het vormen van grote of platte kunststof onderdelen kan een dubbele poort worden gebruikt om kromtrekken, vervorming en materiaaltekort te voorkomen.
16. Het verwijderen van de poort moet zo eenvoudig mogelijk worden gemaakt, bij voorkeur geautomatiseerd.
IV. Poorttype en bijpassende kunststof
Verschillende kunststofgrondstoffen vereisen verschillende soorten poorten. De onderstaande tabel toont de voorkeurspoorttypes voor verschillende grondstoffen:
﹀
﹀
V. Veelgebruikte poorttypes in onze productie
In onze productie gebruiken we de volgende poorttypes op basis van productstructuur, uiterlijkeisen en automatiseringsbehoeften:
1. Directe poort
In veelgebruikte kunststof omzetdozen gebruiken we, vanwege hun grote structurele afmetingen en het ontbreken van speciale eisen aan uiterlijkpoorten, directe poorten, die een eenvoudige structuur hebben en gemakkelijk te verwerken zijn. Het verwijderen van de materiaalhandgreep is echter moeilijk. Zoals weergegeven in Figuur 12:
Figuur 12 Voorbeeld van directe poorttoepassing (omzetkast)
2. Zijpoort
In onze producten gebruiken sommige transparante onderdelen, zoals TZ-C1041-, TZ-C1051- en T-C1061-lenzen, een zijpoorttype (zoals weergegeven in afbeelding 13) omdat poortposities aan de voor- of achterkant niet zijn toegestaan. Dit kan echter niet voldoen aan de eisen van geautomatiseerde productie en het handmatig bijsnijden van het materiaal is vereist.
Figuur 13 Voorbeeld van toepassing van een zijhek: Poortpositie
3. Ondergedompelde poort
Ondergedompelde poorten zijn het meest gebruikte poorttype in onze spuitgietmatrijzen. De meeste van onze functionele onderdelen, bevestigingsframes voor schakelaars enz., gebruiken het type ondergedompelde poort met de poort aan de buitenkant, zoals weergegeven in afbeelding 14, terwijl de meeste productomhulsels het type ondergedompelde poort gebruiken met de poort aan de binnenkant, zoals weergegeven in afbeelding 15. Dit type poort maakt automatische materiaalafvoer mogelijk, voldoet aan de automatiseringsvereisten en laat geen poortsporen achter op het productoppervlak.
De poorten die vaak in onze producten worden gebruikt, zijn de hierboven genoemde. Afhankelijk van de productvereisten worden er echter ook enkele speciale typen poorten gebruikt, zoals de halvemaanvormige-poort in de bovenste en onderste schaalvorm van de TZ-CON01 (zoals weergegeven in afbeelding 16). Over het algemeen moeten bij het bepalen van het poorttype voor een mal alle aspecten van de eisen volledig in overweging worden genomen. Een enkele mal kan één type poort gebruiken of een combinatie van verschillende poorten (de bovenste en onderste schaalmal van de TZ-CON01 heeft bijvoorbeeld zowel een halvemaan-vormige poort als een externe onderzeese poort, zoals weergegeven in afbeelding 17), met als uiteindelijk doel het produceren van gekwalificeerde producten.
