ODBLOKUJ DARMOWĄ DOSTAWĘ

Korzystaj z darmowej wysyłki zamówień składanych na stronie
Im więcej zamawiasz, tym więcej oszczędzasz na wysyłce.

×

Innowacyjność produkcyjna wliczona w cenę

Zamawiaj więcej, płać mniej – ceny na frezowanie, toczenie i obróbkę blachy w meviy działają teraz na twoją korzyść, a czas realizacji jest krótszy niż kiedykolwiek.

×

Proces formowania: rodzaje formowania i jak działa forma wtryskowa

Proces formowania polega na nadaniu materiałowi kształtu za pomocą formy lub matrycy – i to właśnie w ten sposób powstaje duża część otaczających nas części metalowych i z tworzyw sztucznych, od wałów korbowych i bloków silników po elementy karoserii i obudowy z tworzyw. W tym poradniku wyjaśniamy, jak działają najważniejsze procesy formowania, jak zbudowana jest forma wtryskowa i kiedy forma opłaca się bardziej niż obróbka skrawaniem.

Omawiamy kucie, odlewanie, tłoczenie i formowanie wtryskowe, porównujemy je ze sobą i pokazujemy, na co zwrócić uwagę przy projektowaniu i wykonywaniu form.

Obrobione stalowe połówki formy z gniazdami formującymi – proces formowania części

Czym jest proces formowania?

Formowanie to grupa procesów wytwórczych, w których materiał uzyskuje kształt w formie – najczęściej metalowej lub piaskowej. W zależności od procesu materiał jest zgniatany w formie albo nagrzewany do stanu ciekłego, a następnie wlewany lub wtryskiwany do formy. Wybór metody zależy od materiału i kształtu wyrobu.

W języku angielskim narzędzie to ma dwie nazwy: przy odlewaniu i formowaniu wtryskowym nazywa się je mould (forma), a przy kuciu i tłoczeniu, gdzie lity metal kształtuje się pod naciskiem, zwykle die (matryca). Zasada jest jednak ta sama – kształt narzędzia wyznacza kształt części.

Zalety i wady formowania

Cechą charakterystyczną formowania jest sama forma. Części trzeba projektować tak, aby dało się je łatwo z niej wyjąć. Otwory boczne, podcięcia i kształty puste w środku są możliwe, ale wymagają dodatkowych elementów formy lub specjalnych technik.

Zalety

  • Idealne do produkcji masowej: formowanie pozwala wytwarzać duże ilości identycznych części o stałej jakości.
  • Złożone kształty: formowanie bardzo dobrze sprawdza się przy skomplikowanych krzywiznach i powierzchniach swobodnych, np. łopatkach wentylatorów czy elementach karoserii.
  • Niski koszt jednostkowy: gdy forma już istnieje, każda kolejna część powstaje szybko i tanio.

Wady

  • Wysoki koszt początkowy i długi czas realizacji: wykonanie formy, zwłaszcza metalowej, wymaga dużo czasu i nakładów, dlatego formowanie nie nadaje się do małych ilości.
  • Ograniczona elastyczność: po wykonaniu formy zmiany konstrukcyjne są trudne i kosztowne.
  • Ograniczenia kształtu: części muszą dać się wyjąć z formy, co wyklucza niektóre geometrie lub wymaga bardziej złożonego oprzyrządowania.

Rodzaje procesów formowania – przegląd

ProcesMateriałStan materiałuNarzędzieTypowe części
KucieStal, stopy aluminiumStały, na gorąco lub na zimnoMatrycaWały korbowe, korbowody, narzędzia ręczne
OdlewanieŻeliwo, aluminiumCiekły (stopiony)Forma (metalowa, piaskowa lub gipsowa)Bloki silników, obudowy, felgi
TłoczenieBlacha stalowa i aluminiowaBlacha w stanie stałym, temperatura pokojowaMatrycaElementy karoserii, drzwi, części AGD
Formowanie wtryskoweTworzywa sztuczne, niektóre gumyStopionyForma (stal narzędziowa lub aluminium)Obudowy, pojemniki, zabawki, naczynia

Kucie

Kucie polega na kształtowaniu metalu przez uderzanie lub zgniatanie. Tradycyjnie materiał nagrzewa się do czerwoności i kształtuje młotem; w produkcji przemysłowej kształtuje się go w matrycach zamocowanych w młotach lub prasach kuźniczych.

Kucie wykorzystuje plastyczność metali takich jak stal i stopy aluminium. Metalowy kęs jest uderzany lub zgniatany z dużą siłą, przez co odkształca się plastycznie do wymaganego kształtu. Wyróżnia się dwa główne rodzaje:

  • Kucie na gorąco: materiał nagrzewa się do ok. 1100–1250 °C w przypadku stopów żelaza i do ok. 400 °C w przypadku stopów aluminium.
  • Kucie na zimno: materiał kształtuje się w temperaturze pokojowej, choć podczas odkształcania się on nagrzewa.

Najważniejszą zaletą kucia jest poprawa struktury wewnętrznej metalu: przebieg włókien podąża za kształtem części, co zwiększa wytrzymałość. Dlatego kucie stosuje się do elementów, które muszą przenosić duże obciążenia.

Zastosowania kucia

  • Części samochodowe: wały korbowe, korbowody i inne silnie obciążone elementy
  • Części lotnicze: elementy turbin i podwozia
  • Elementy elektrowni: wały główne turbin
  • Narzędzia: noże, szczypce i inne narzędzia ręczne

Odlewanie

Odlewanie to jedna z najstarszych technik obróbki metali. Stopiony metal – np. żeliwo lub aluminium – wlewa się do formy, w której stygnie i krzepnie, przyjmując wymagany kształt.

Formy mogą być metalowe, piaskowe lub gipsowe. Odlewanie ułatwia – w porównaniu z kuciem – wykonanie złożonych kształtów, w tym wewnętrznych pustek. Formy metalowe są drogie, ale nadają się do dużych serii, natomiast formy piaskowe i gipsowe są tańsze i sprawdzają się przy pojedynczych częściach i małych partiach. Wadą odlewania jest konieczność rozbudowanego zaplecza do topienia metalu i manipulacji nim, a w odlewach mogą występować wewnętrzne pustki, tzw. porowatość. Żeliwo jest ponadto stosunkowo kruche w porównaniu ze stalą kutą ze względu na wyższą zawartość węgla.

Zastosowania odlewania

  • Części samochodowe: bloki silników, obudowy skrzyń biegów i felgi
  • Elektronika: obudowy komputerów i aparatów
  • Artykuły gospodarstwa domowego: czajniki, patelnie i włazy kanałowe

Tłoczenie

Tłoczenie polega na kształtowaniu materiału przez wciskanie go pod naciskiem w matrycę. Stosuje się je głównie do cienkiej blachy, ale również do innych materiałów, np. papieru i tworzyw sztucznych.

Podczas tłoczenia cienkie blachy – np. blacha stalowa walcowana na zimno, taka jak SPCC, opisana w naszym artykule o stali walcowanej na gorąco i na zimno – są wciskane w matrycę i odkształcane plastycznie. W przeciwieństwie do kucia, w którym obrabia się materiał masywny, tłoczenie wymaga mniejszej siły i zwykle odbywa się w temperaturze pokojowej. Najczęściej stosowanymi materiałami są stal i stopy aluminium.

Tłoczenie jest ściśle związane z obróbką blachy. W obu przypadkach kształtuje się cienką blachę, ale tłoczenie wymaga dedykowanych matryc i opłaca się przy dużych seriach identycznych części, takich jak elementy karoserii. Prototypy i małe partie części z blachy taniej jest wykonywać bez dedykowanego oprzyrządowania – metodą cięcia laserowego i gięcia.

Zastosowania tłoczenia

  • Części lotnicze: panele poszycia zewnętrznego samolotów
  • Części samochodowe: elementy karoserii i drzwi
  • Urządzenia elektryczne: bębny pralek i oprawy oświetleniowe
  • Przedmioty codziennego użytku: łyżki, monety i podobne wyroby

Formowanie wtryskowe

Formowanie wtryskowe to najważniejszy proces kształtowania tworzyw sztucznych, stosowany również do niektórych gum. Surowiec, zwykle w postaci granulatu, jest uplastyczniany i wtryskiwany pod ciśnieniem do formy, w której stygnie i krzepnie. Można do niego dodawać dodatki i barwniki, aby nadać części wymagane właściwości. Typowe materiały to zarówno tworzywa masowe, jak i tworzywa konstrukcyjne oraz tworzywa przezroczyste.

Cykl wtrysku przebiega w czterech etapach:

Cykl formowania wtryskowego w czterech etapach: zamykanie, wtrysk, docisk i chłodzenie, otwarcie i wypchnięcie
  1. Zamykanie: obie połówki formy zamykają się i są dociskane z dużą siłą.
  2. Wtrysk: ślimak wtłacza stopione tworzywo przez dyszę do formy.
  3. Docisk i chłodzenie: ciśnienie jest utrzymywane, podczas gdy tworzywo stygnie i krzepnie; w tym samym czasie ślimak przygotowuje materiał do kolejnego wtrysku.
  4. Otwarcie i wypchnięcie: forma się otwiera, a gotowa część zostaje wypchnięta.

Formowanie wtryskowe przypomina odlewanie, ponieważ w obu przypadkach ciekły materiał wypełnia formę, różnią się jednak materiały. Umożliwia też procesy specjalne, takie jak wtrysk dwukomponentowy, w którym w jednej części łączy się dwa różne tworzywa, oraz wtrysk z zalewaniem wkładek, w którym przed wtryskiem umieszcza się w formie elementy metalowe.

Zastosowania formowania wtryskowego

  • Artykuły gospodarstwa domowego: naczynia, artykuły piśmienne i podobne wyroby
  • Pojemniki: butelki i zakrętki do detergentów i napojów
  • Zabawki: obudowy i elementy wewnętrzne
  • Elektronika: obudowy i elementy dekoracyjne

Jak działa forma wtryskowa?

Forma wtryskowa składa się z dwóch głównych połówek. W części stałej, po stronie wtrysku, zwykle znajduje się gniazdo formujące, które odwzorowuje zewnętrzny kształt części. W części ruchomej znajduje się rdzeń, który odwzorowuje kształt wewnętrzny, oraz układ wypychania, który po ostygnięciu wypycha gotową część.

Element formyFunkcja
Gniazdo formująceOdwzorowuje zewnętrzny kształt części; zwykle w części stałej
RdzeńOdwzorowuje wewnętrzny kształt części; zwykle w części ruchomej
Tuleja wlewowa, kanały doprowadzające i przewężkaProwadzą stopione tworzywo z dyszy do gniazda formującego
Kanały chłodząceRegulują temperaturę formy, zapewniając równomierne krzepnięcie
WypychaczeWypychają gotową część z formy
Suwaki i wypychacze skośneFormują podcięcia i elementy boczne, a następnie cofają się, umożliwiając wypchnięcie
Słupy prowadzącePrecyzyjnie ustawiają względem siebie obie połówki formy

Kanały chłodzące rozmieszcza się tak, aby tworzywo krzepło równomiernie, a wad było jak najmniej. Tuleję wlewową, kanały doprowadzające i przewężki projektuje się tak, aby wypełniały gniazdo formujące efektywnie i przy jak najmniejszej ilości odpadu. W bardziej zaawansowanych formach stosuje się suwaki i wypychacze skośne, które pozwalają uzyskać złożone geometrie i podcięcia niemożliwe do wykonania w prostej formie dwudzielnej: elementy te poruszają się synchronicznie z otwieraniem i zamykaniem formy i cofają się, aby część mogła zostać płynnie wypchnięta.

Konstrukcja i budowa formy decydują o wydajności produkcji i jakości części – i zapewniają, że każda część spełnia specyfikację z wysoką powtarzalnością.

Jak wykonuje się formy?

Wykonanie formy to precyzyjny, wieloetapowy proces. Najpierw formę projektuje się w systemie CAD tak, aby wytwarzała części zgodne z wymaganą specyfikacją. Projekt przekształca się w programy CNC sterujące obróbką elementów formy z bloków metalu – zwykle aluminium lub stali stopowych, np. stali wstępnie ulepszonej cieplnie lub stali nierdzewnej.

Gniazda formujące i rdzenie wykonuje się przez wysokoprecyzyjne frezowanie, wiercenie i obróbkę elektroerozyjną (EDM). EDM jest niezbędna wszędzie tam, gdzie wymagane są ostre naroża wewnętrzne, których nie da się uzyskać obracającym się frezem trzpieniowym – zobacz nasz poradnik o promieniu naroża. Obrobione elementy są następnie polerowane i montowane, a także wyposażane w kanały chłodzące, wypychacze i słupy prowadzące. Najdłuższą trwałość zapewniają stale hartowane, które wymagają obróbki cieplnej. Na koniec formę się testuje i dopracowuje, aż zacznie wytwarzać dokładne części wysokiej jakości.

Najważniejsze aspekty projektowania form

  1. Dokładność projektu: każda niedokładność formy przenosi się na każdą część. Zwróć szczególną uwagę na wzajemne ustawienie gniazda formującego i rdzenia oraz na położenie przewężek i kanałów doprowadzających, aby zapewnić równomierny przepływ materiału.
  2. Materiał formy: wybór materiału wpływa na trwałość formy i jakość części; ze względu na długą żywotność często preferuje się stal hartowaną.
  3. Regulacja temperatury: nierównomierne chłodzenie może powodować wypaczenie lub niepełne wypełnienie formy.
  4. Właściwości materiału: znajomość skurczu i lepkości tworzywa pomaga dostosować konstrukcję formy i parametry procesu do wymaganej dokładności i jakości powierzchni.
  5. Konserwacja: regularne przeglądy i konserwacja zapobiegają zużyciu, które mogłoby zakłócić produkcję.

Części obrabiane skrawaniem z meviy – bez formy

meviy nie produkuje części formowanych – wytwarza indywidualnie projektowane części na zamówienie bezpośrednio z Twoich danych 3D CAD, bez żadnego oprzyrządowania. Dzięki temu meviy jest szybką alternatywą wszędzie tam, gdzie forma jeszcze się nie opłaca, a także dostawcą dla samych producentów form:

  • Prototypy i małe partie bez kosztów formy: części metalowe i z tworzyw sztucznych wykonywane bezpośrednio z Twojego modelu 3D metodą obróbki CNC
  • Płyty form, wkładki formujące i elementy przyrządów wykonywane metodą frezowania CNC – np. ze stali wstępnie ulepszonych cieplnie NAK55 equiv. i EN 1.1206 equiv. (20–27 HRC) lub z EN AW-7075 equiv. na formy prototypowe
  • Słupy prowadzące, tuleje i inne okrągłe elementy form wykonywane metodą toczenia CNC
  • Części z blachy w małych i średnich ilościach dzięki obróbce blachy – bez matryc do tłoczenia
  • Natychmiastowa cena i czas realizacji – bez rysunku 2D

Najczęstsze pytania o proces formowania

Czym różni się forma od matrycy?

Oba narzędzia nadają części kształt. Pojęcie „forma” (ang. mould) stosuje się do procesów, w których ciekły lub stopiony materiał wypełnia narzędzie, np. odlewania i formowania wtryskowego. Pojęcie „matryca” (ang. die) dotyczy procesów, w których lity metal kształtuje się pod naciskiem, np. kucia i tłoczenia.

Czym różni się gniazdo formujące od rdzenia?

Gniazdo formujące odwzorowuje zewnętrzny kształt części i zwykle znajduje się w części stałej formy. Rdzeń odwzorowuje kształt wewnętrzny i zwykle znajduje się w części ruchomej, razem z wypychaczami.

Dlaczego formy wtryskowe są tak drogie?

Formy to złożone, precyzyjnie obrobione narzędzia z twardej stali narzędziowej, z kanałami chłodzącymi, wypychaczami i często suwakami. Ich zaprojektowanie, obróbka, polerowanie i testowanie zajmują dużo czasu. Koszt ten rozkłada się efektywnie dopiero na duże ilości.

Kiedy opłaca się forma, a kiedy lepsza jest obróbka CNC?

Nie ma stałego progu – zależy to od części, materiału i kosztu formy. Z reguły formowanie opłaca się przy dużych seriach identycznych części. W przypadku prototypów, małych partii i konstrukcji, które wciąż się zmieniają, obróbka CNC lub obróbka blachy bez oprzyrządowania jest zwykle szybsza i tańsza.

Jak wybrać odpowiedni proces formowania?

Kucie, odlewanie, tłoczenie i formowanie wtryskowe kształtują materiał za pomocą formy lub matrycy i doskonale nadają się do masowej produkcji identycznych części wysokiej jakości. Wysoki koszt początkowy i długi czas wykonania formy sprawiają jednak, że gorzej sprawdzają się przy małych ilościach i częstych zmianach konstrukcyjnych. Zrozumienie, na czym polega każdy proces formowania i jak działa forma, pomaga dobrać metodę wytwarzania odpowiednią do materiału, ilości i wymagań.

Gotowy, by zacząć?
Zamów części bez formy
Prześlij swój model 3D CAD i natychmiast otrzymaj cenę oraz czas realizacji części obrabianych skrawaniem i części z blachy – bez oprzyrządowania i bez rysunku 2D.
Zacznij z meviy →
Table of Contents

Need a custom part made?

Upload your 3D CAD and order custom parts directly online.

  • Instant quote with price and lead time
  • No 2D drawing needed
  • CNC: milling and turning
  • Sheet metal: laser cutting and welding
Upload CAD, see your price

Free meviy account · no obligation

Bauteil fertigen lassen?

Laden Sie Ihr 3D-CAD hoch und bestellen Sie Ihre Teile direkt online.

  • Sofortangebot mit Preis und Lieferzeit
  • Keine 2D-Zeichnung nötig
  • CNC: Fräsen und Drehen
  • Blech: Laserschneiden und Schweißen
CAD hochladen, Preis sehen

Kostenloses meviy-Konto · unverbindlich

Besoin d’une pièce sur mesure ?

Importez votre CAO 3D et commandez vos pièces directement en ligne.

  • Devis instantané avec prix et délai
  • Aucun plan 2D nécessaire
  • CNC : fraisage et tournage
  • Tôlerie : découpe laser et soudage
Importer ma CAO, voir le prix

Compte meviy gratuit · sans engagement

Ti serve un pezzo su misura?

Carica il tuo CAD 3D e ordina i tuoi pezzi direttamente online.

  • Prezzo e tempi di consegna immediati
  • Nessun disegno 2D necessario
  • CNC: fresatura e tornitura
  • Lamiera: taglio laser e saldatura
Carica il CAD, vedi il prezzo

Account meviy gratuito · senza impegno

¿Necesitas una pieza a medida?

Sube tu CAD 3D y pide tus piezas directamente online.

  • Precio y plazo de entrega al instante
  • Sin necesidad de planos 2D
  • CNC: fresado y torneado
  • Chapa: corte por láser y soldadura
Sube tu CAD y mira el precio

Cuenta meviy gratuita · sin compromiso

Potrzebujesz części na zamówienie?

Prześlij swój model CAD 3D i zamawiaj części bezpośrednio online.

  • Cena i termin realizacji od ręki
  • Bez rysunku 2D
  • CNC: frezowanie i toczenie
  • Blacha: cięcie laserowe i spawanie
Prześlij CAD, zobacz cenę

Darmowe konto meviy · bez zobowiązań