Matrite cu mai multe-cavități, cunoscute și ca matrițe cu mai multe-găuri, sunt matrițe cu mai multe cavități de turnare pe o singură bază de matriță, capabile să preseze sau să modeleze prin injecție simultan mai multe produse. Miezul designului lor constă în maximizarea eficienței producției și reducerea costului unitar, asigurând în același timp calitatea produsului printr-un design rațional al cavității, al ghidajului și al sistemului de poartă.
Numărul de cavități este determinat de obicei de dimensiunea lotului de producție și de modelul mașinii de turnat prin injecție sau al extruderului utilizat. O denumire comună este „unul-din-din-patru” pentru a indica o matriță cu patru-cavități. Dispozițiile cavităților sunt împărțite în principal în scheme echilibrate și neechilibrate. Dispozitivele echilibrate realizează alimentarea uniformă a materialului în fiecare cavitate, asigurând piese din plastic consistente, dar colarele sunt mai lungi. Dispozițiile neechilibrate au aranjamente compacte ale cavităților, economisind spațiu de matriță, dar pot duce la diferențe de umplere între cavități, ceea ce poate duce la dimensiunea sau calitatea piesei neuniforme. În proiectarea matriței cu mai multe-cavități pentru extrudarea aluminiului, amplasarea cavității trebuie să ia în considerare rezistența oțelului, evitând distanța dintre cavități excesiv de mare sau mică. În general, se preferă un aspect simetric, fiind recomandată plasarea orizontală. Dacă este necesară o dispunere verticală, se recomandă o plasare eșalonată.
Sistemul de rulare este esențial pentru a obține umplerea echilibrată a formelor cu mai-cavități. În turnarea prin injecție cu mai-cavități, o structură de rulare în formă de „H”- este adesea folosită pentru a obține un flux și umplere echilibrate a rășinii topite. Cu toate acestea, este important de remarcat potențialele probleme ale generării de căldură prin forfecare a curgerii și distribuția neuniformă a temperaturii de topire asociate cu ghidajul în formă de „H”-. În procese precum vulcanizarea prin injecție de cauciuc, designul canalului rece este utilizat pe scară largă datorită proprietăților sale de-economisire a materialelor și de îmbunătățire-a calității. Designul său necesită verificarea fezabilității umplerii cu mai multe-cavități folosind modele de fluide (cum ar fi modele de fluide pseudoplastice). Pentru matrițele cu mai multe-cavități de extrudare a aluminiului, designul colectorului este împărțit în două forme: alimentare cu colector individual și alimentare cu galerie integrală. Manifoldurile și camerele de sudură sunt de obicei prelucrate folosind centre CNC pentru a asigura precizia.
Poarta ar trebui să fie amplasată acolo unde este cel mai ușor îndepărtată din piesă și unde nu ar trebui să afecteze cât mai mult aspectul. Poziția sa ar trebui să asigure că distanța față de toate părțile cavității este cât mai consistentă (oferind o lungime egală a fluxului) pentru a facilita umplerea echilibrată. Proiectarea ar trebui, de asemenea, să ia în considerare facilitarea scăpării gazelor din cavitate și prevenirea ca plasticul topit să afecteze direct miezurile, inserțiile sau glisierele slabe pentru a preveni deformarea pieselor.
Numărul și locația liniilor de despărțire trebuie determinate pe baza structurii specifice a piesei din plastic. Pentru piesele din plastic cu structuri complexe, cerințe ridicate pentru calitatea aspectului sau precizie ridicată a asamblarii, poate fi adoptat un design cu mai multe-cavități, mai multe-suprafețe despărțitoare. De exemplu, unele piese complexe pot necesita trei sau mai multe suprafețe de despărțire.
Materialul matriței trebuie să aibă proprietăți bune. Formele cu mai multe orificii de extrudare din aluminiu-necesită oțel cu o rezistență bună, iar duritatea tratamentului termic este de obicei menținută între 48-50 HRC. Cerințele de prelucrare pentru piesele critice, cum ar fi cavitățile sunt extrem de ridicate, iar tăierea lentă a firului este de obicei utilizată pentru a asigura perpendicularitatea, paralelismul și finisarea suprafeței zonei de lucru [14-15]. Pentru matrițele cu mai multe orificii de ultra-precizie{-(cum ar fi matrițele de ambalare BGA), prelucrarea cu micro-găuri poate fi realizată utilizând tehnologia cu sârmă cu electrozi ultrafină (de exemplu, sârmă cu diametrul de 0,02 mm), combinată cu un sistem de poziționare de înaltă precizie.
Controlul temperaturii este esențial pentru a asigura producția stabilă a matrițelor cu mai multe-găuri. Luând ca exemplu matrițele cu mai multe orificii de extrudare din aluminiu, temperatura matriței este de obicei controlată între 430-480 de grade, temperatura cilindrului lingoului este controlată între 410-440 de grade, iar temperatura de ieșire trebuie controlată strict între 520-580 de grade. Tijele de aluminiu sunt de obicei încălzite folosind o metodă de răcire în trepte de la mare la scăzut. Timpul de încălzire a matriței trebuie, în general, controlat în 6 ore pentru a asigura o penetrare uniformă a căldurii. În timpul extrudarii, timpul de la îndepărtarea matriței din cuptor până la începutul extrudarii nu trebuie să depășească 3 minute, iar viteza de extrudare este de obicei controlată la 30-40 m/min. În timpul producției, stingerea (răcirea cu aer sau răcirea cu apă) trebuie efectuată strict în conformitate cu cerințele procesului și trebuie evitate opririle inexplicabile.
