Die Füllzeit der Spritzgießmaschine ist einer der wichtigsten Faktoren beim Spritzgießen. Sie hängt nicht nur mit der Qualität des verkauften Produkts zusammen, sondern auch direkt mit der Anzahl der erzielten Verkäufe und den Kosten des Produkts. In dieser Hinsicht ist der zugeführte Nachdruck ein sehr entscheidender Teil der Spritzgießmaschine bei der Beurteilung der Zeit, die zum Füllen der Form benötigt wird, und kann daher zur Optimierung und Verbesserung der Qualität der Materialien in der Spritzgießform verwendet werden, um die damit verbundenen Kosten zu senken. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Effizienz des technischen Arbeitsplatzes und die Berechnung der Zeit, die zum Füllen des Zylinders der Spritzgießmaschine erforderlich ist; die Auswirkungen einiger Faktoren auf die Füllzeit und die Berechnungspraktiken.

Überblick über das Spritzgießverfahren

Spritzgießen ist ein Verfahren, bei dem geschmolzener Kunststoff unter Druck in eine Form gespritzt wird und dann abkühlen kann, damit er in der gewünschten Form erstarrt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

1. Plastifizierung: Thermoplastische Kunststoffe werden in einem Fass geschmolzen, das bei hohen Temperaturen Pellets formt.

2. Injektion: Der geschmolzene Kunststoff wird dann in den Formhohlraum gedrückt.

3. Verpacken: Zweitens wird der Druck nach dem Einspritzen aufrechterhalten, um der Tendenz des eingespritzten Materials, zu schrumpfen, entgegenzuwirken.

4. Kühlung: Der Druck wird aufrechterhalten, während der Kunststoff abkühlt und in der Form erstarrt.

5. Öffnen der Form und Entnahme der Teile: Das Teil wird dann beim Öffnen der Form entnommen.

Ein Teil des Formprozesses ist die Füllzeit oder Einspritzzeit - die Zeit, die der geschmolzene Kunststoff benötigt, um von der Schnecke durch den Zylinder in den Formhohlraum zu gelangen und fertig zu werden.

Bedeutung der Auffüllzeit

Eine genaue Füllzeit ist für das Spritzgießen von entscheidender Bedeutung und spiegelt sich vor allem in den folgenden Aspekten wider:

1. Produktqualität: Die Dauer des Ablutionsprozesses hat einen erheblichen Einfluss auf die Qualität des Produkts in Bezug auf die Oberflächenbeschaffenheit, die Gesamttoleranzen und insbesondere auf die Komplexität des Hohlraums des Produkts. In diesem Fall wird das Produkt unvollkommen sein - es wird Oberflächenfehler aufweisen, wenn die Füllzeit zu lang ist, instabile Abmessungen, wenn sie zu kurz ist, und rote oder weiße Blasen im Inneren, wenn sie zu lang oder zu kurz ist.

2. Produktionseffizienz: Die für den Produktionsprozess benötigte Zeit ist ein wichtiger Faktor, der von der ersten Produktion bis zur Vermarktung des Produkts eine Rolle spielt. Es kann die Arbeitsspitze intensivieren und die Effizienz steigern, wenn der richtige Zeitpunkt für die Befüllung der Anlagen gewählt wird.

3. Kostenkontrolle: Durch die Nutzung der Option der Füllzeitverlängerung für die Optimierung können der Material- und Energieeinsatz sowie die Produktionskosten gesenkt werden.

Faktoren, die die Abfüllzeit beeinflussen

Die Füllzeit des Spritzgießprozesses wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, zu denen vor allem die folgenden Aspekte gehören:

1. Materialeigenschaften: Kunststoffe können unterschiedliche Fließeigenschaften haben, d. h. einige schmelzen bei einer niedrigeren, andere bei einer höheren Temperatur; einige sind zähflüssiger als andere, und einige haben eine schlechtere Fließfähigkeit als die anderen, so dass die Füllzeit von einem Material zum anderen variieren kann. So verlängern beispielsweise hochviskose Materialien die Füllzeit einer Form.

2. Parameter der Spritzgießmaschine: Die Füllzeit hängt stark von den Parametern des Spritzgießsystems ab, z. B. von der Schneckendrehzahl, dem Einspritzdruck oder dem Schneckendurchmesser. Eine Erhöhung der Einspritzgeschwindigkeit und des Drucks kann dazu beitragen, die Füllzeit zu minimieren.

3. Formgestaltung: Auch der Angussdurchmesser, der Kragarmabstand und die Anzahl der Anschnitte sowie die Form des Formhohlraums beeinflussen die Füllzeit. Ein Beispiel für ein spezielles Design des Werkzeugs ist, dass es manchmal auch die Füllzeit beeinträchtigen kann.

4. Prozessbedingungen: Die Füllzeit hängt von den Verarbeitungsbedingungen ab, z. B. von der Werkzeugtemperatur, der Schmelzetemperatur und der Kühlzeit. Die Wahl der richtigen Prozessparameter trägt dazu bei, die für das Füllen des Rohrs erforderliche Zeit zu verkürzen.

Methoden zur Berechnung der Befüllzeit

1. Empirische Formel Methode

Im wirklichen Leben verwenden wir oft Formeln zur Berechnung der Füllzeit. Diese Formeln werden in der Regel durch die Betrachtung einer Vielzahl von Daten und einige mathematische Berechnungen erstellt. Hier ist eine gängige Formel:

t_f=𝑉/𝑄

wo:

• t_fist die Füllzeit;
• 𝑉 ist das Volumen des Formhohlraums;
• 𝑄 ist der Einspritzdurchsatz.

Der Injektionsdurchsatz 𝑄 kann nach folgender Formel berechnet werden:

𝑄=𝐴⋅𝑣

wo:

• 𝐴 ist die Querschnittsfläche des Schneckendurchmessers;
• 𝑣 ist die Schneckendrehzahl.

2. Rheologische Modellmethode

Die Methode des rheologischen Modells basiert auf den rheologischen Eigenschaften des Kunststoffmaterials. Sie berechnet das Fließverhalten des Materials in der Form, um die Füllzeit zu bestimmen. Zu den gängigen rheologischen Modellen gehören das Newtonsche Flüssigkeitsmodell und das Nicht-Newtonsche Flüssigkeitsmodell.

Newtonsches Flüssigkeitsmodell

Für Newtonsche Flüssigkeiten gilt für das Fließverhalten die folgende Formel:

𝜏=𝜂⋅𝛾˙

wo:

• τ ist die Schubspannung;
• η ist die dynamische Viskosität;
• γ˙ ist die Scherrate.

Beim Newtonschen Flüssigkeitsmodell kann die Füllzeit nach folgender Formel berechnet werden:

𝑡_𝑓=𝑉/(𝐴⋅𝑣)

Nicht-Newtonsches Flüssigkeitsmodell

Bei Nicht-Newtonschen Flüssigkeiten ist das Fließverhalten komplexer und wird häufig durch das Modell der Kraft-Weg-Fluide beschrieben. Das Strömungsverhalten des Power-Law-Fluid-Modells wird durch die folgende Gleichung beschrieben:

𝜏=𝑘⋅𝛾˙^𝑛

wo:

• 𝑘 ist der Flusskonsistenzindex;
• 𝑛 ist der Index des Fließverhaltens.

Beim Modell der nicht-newtonschen Flüssigkeiten müssen bei der Berechnung der Füllzeit die nichtlinearen Fließeigenschaften des Materials berücksichtigt werden, was in der Regel durch numerische Simulationen geschieht.

3. Numerische Simulationsmethode

Der beste Weg, um herauszufinden, wie lange es dauert, eine Form zu füllen, ist, die Mathematik zu benutzen. Dazu können Sie spezielle Computerprogramme wie Moldflow, Moldex3D und andere verwenden. Diese Programme berechnen anhand von Berechnungen, wie der Kunststoff in die Form fließt.

Und so geht's:

1. Modellierung: Einige haben die Möglichkeit, ein 3D-Modell der Form mit allen Teilen wie Kavitäten, Anschnitten und Angüssen zu verwenden.

2. Einstellung der Materialparameter: Sie müssen Werte eingeben, die dem Programm anzeigen, wie der Kunststoff bewegt wird und wie heiß der Kunststoff ist.

3. Einstellung der Prozessparameter: Sie müssen Daten eingeben, die dem Programm mitteilen, wie die Maschine arbeiten soll, z. B. wie stark der Kunststoff gedrückt werden soll und wie heiß die Form gegart werden soll.

4. Laufende Simulation: Das bedeutet, dass es eine Voraussetzung ist, das Computerprogramm laufen zu lassen, um zu visualisieren, was passiert, wenn der Kunststoff in die Form eingeführt wird.

5. Analysieren der Ergebnisse: Sie müssen die Antworten auswerten, die das Programm Ihnen für die Zeit, die zum Füllen der Form benötigt wird, und für die Höhe der Temperatur gibt.

Die numerische Simulation ist besser als die analytische Methode, weil sie für komplexe Formen und Materialien mit komplizierten Eigenschaften genau ist, aber sie benötigt spezielle Software und mehr Rechenleistung.

4. Experimentelle Überprüfungsmethode

Bei der Berechnung der Abfüllzeit mit der Methode der experimentellen Überprüfung möchte ich erwähnen, dass es sich um eine Methode zur Schätzung der Abfüllzeit handelt. Für den praktischen Herstellungsprozess von Geschmack wird die Abfüllzeit in kleinen Schritten für eine angemessene Anzahl von Malen erhöht, bis das optimale Niveau erreicht ist.

Die Schritte der experimentellen Überprüfungsmethode sind wie folgt: Die Schritte der experimentellen Überprüfungsmethode sind wie folgt:

1. Vorläufige Parametereinstellung: Zunächst werden die Auslegungsparameter, z. B. Einspritzdruck oder Einspritzgeschwindigkeit, anhand von theoretischen Modellen oder Computersimulationen bewertet.

2. Probeproduktion: Führen Sie einen Versuch und die Zeit, die es braucht, um die Form und die Qualität der Teile zu füllen sind aufgezeichnet, um den Grad der Genauigkeit der Ergebnisse aus dem integralen Modell für die Vorhersage der Füllung der Form und die Qualität der Teile erhalten zu untersuchen.

3. Anpassen und Optimieren: Bewertung der Versuchsergebnisse, Formulierung eines Modells zur genauen Änderung der Prozessparameter oder Optimierung der Abfüllzeit.

4. Bestimmen Sie die Parameter: Nach einer Reihe von Tests und Anpassungen wird die ideale Füllzeit ermittelt.

Die Stärke der experimentellen Überprüfungsmethode besteht darin, dass sie einfach und reproduzierbar ist, allerdings ist sie kostspielig und die Durchführung des Experiments nimmt viel Zeit in Anspruch.

Praktische Anwendung Fallanalyse

Um die Methoden zur Berechnung der Füllzeit besser zu verstehen, werden wir einen praktischen Fall analysieren.

Hintergrund des Falls

Ein Unternehmen muss eine Charge von Kunststoffgehäusen herstellen. Das Material ist Polypropylen (PP). Die Form sieht wie folgt aus:

• Volumen des Hohlraums: 200 cm³
• Anschnittdurchmesser: 2 mm
• Anzahl der Gates: 1

Spritzgießen Die Maschinenparameter sind wie folgt:

• Schneckendurchmesser: 30 mm
• Einspritzgeschwindigkeit: 100 mm/s

Berechnungsschritte

1. Empirische Formel Methode:

Berechnen Sie zunächst den Einspritzdurchsatz:

A=π⋅(D/2)²=π⋅(30/2)²=706,86 mm²

𝑄=𝐴⋅𝑣=706,86 mm²⋅100 mm/s=70686 mm³/𝑠=70,686 cm³𝑠

Berechnen Sie dann die Füllzeit:

𝑡_𝑓=𝑉/𝑄=200 cm³/70,686 cm³/𝑠≈2.83s

2. Rheologische Modellmethode:

Unter der Annahme, dass sich Polypropylen bei dieser Temperatur wie eine Newtonsche Flüssigkeit verhält, lässt sich das Fließverhalten wie folgt vereinfachen:

𝑡_𝑓=𝑉/(𝐴⋅𝑣)=200 cm³/(706,86 mm²⋅100 mm/s)=200 cm³/70,686 cm³/𝑠≈2.83s

3. Numerische Simulationsmethode:

Mit der Moldflow-Software wurden die Werkzeug- und Materialparameter simuliert, die Prozessbedingungen festgelegt und die Simulation durchgeführt. Die Füllzeit betrug etwa 2,85 Sekunden.

4. Experimentelle Überprüfungsmethode:

Bei der Versuchsproduktion wurde eine Füllzeit von etwa 2,8 Sekunden ermittelt. Nach mehreren Anpassungen lag die endgültige Füllzeit bei 2,8 Sekunden.

Strategien zur Optimierung der Abfüllzeit

Es ist nicht nur wichtig, die Füllzeit genau zu berechnen, sondern auch die Füllzeit zu optimieren. Hier sind einige Strategien zur Optimierung der Füllzeit:

Optimierung der Parameter von Spritzgießmaschinen

1. Einspritzgeschwindigkeit: Die von Ihnen gewählte Einspritzgeschwindigkeit ist gut, weil Sie die Füllzeit minimiert haben und das Material nicht durcheinander gerät, wenn es mit hoher Geschwindigkeit durch die Maschine läuft.

2. Einspritzdruck: Wenn er niedrig ist, bedeutet das, dass es länger dauert, die Form mit der Flüssigkeit zu füllen, aber wenn er hoch ist, bedeutet das, dass man die Flüssigkeit etwas schneller einfüllen kann, aber wenn er zu hoch ist, kann es passieren, dass die Form reißt oder ein Grat entsteht.

3. Schraube Design: Änderungen, wie z. B. eine höhere Kompression der Schnecke, können ebenfalls dazu beitragen, das Material stärker zu schmelzen und es besser zu vermischen, so dass die Form gefüllt wird.

Verbesserung der Formgestaltung

1. Torentwurf: Sie sagten, dass man den Kunststoff besser fließen lassen und schneller auffüllen kann, wenn man mehr Gates hinzufügt oder die Gates umstellt.

2. Läufer Design: Wenn Sie die Kufen schmaler und kürzer machen und ihre Form ändern, wird der Kunststoff besser fließen.

3. Entlüftung Design: Wenn du mehr Löcher in die Form machst, damit die Luft besser aus der Form entweichen kann, bekommst du keine Blasen und der Kunststoff füllt sich besser.

Einstellen der Prozessparameter

1. Formtemperatur: Wenn Sie die Formtemperatur erhöhen, verlangsamt sich die Abkühlung des Materials und die Verpackungszeit verlängert sich.

2. Schmelztemperatur: Wenn Sie die Schmelztemperatur erhöhen, verringert sich die Viskosität des Materials und es fließt besser, wenn es in die Form gefüllt wird.

3. Injektionszeit: Sie müssen darauf achten, dass Sie die Einspritzzeit nicht zu lang oder zu kurz einstellen, sonst bekommen Sie schlechte Teile.

Einsatz fortschrittlicher Technologie

1. Numerische Simulation: Die Forschung auf dem Gebiet der numerischen Simulationstechnologie kann uns helfen, das Füllproblem frühzeitig zu erkennen und die Prozessparameter und die Formgestaltung anzupassen.

2. Intelligente Steuerung: Wir können die Spritzgießmaschine durch eine intelligente Steuerung optimieren, z. B. durch den Einsatz eines Druckkontrollsystems zur Regelung des Drucks im Einspritzsystem und durch die Feinabstimmung des Einspritzvorgangs zur Verbesserung der Stabilität und Genauigkeit des Füllvorgangs.

3. Neue Materialien: Die Entwicklung neuer fließfähiger Materialien kann die Abfüllzeit wirksam verkürzen und die Produktionseffizienz steigern.

Praktische Anwendung Fallanalyse (Forts.)

Zum besseren Verständnis der Optimierungsstrategien für das Füllen der Zeit, lassen Sie uns mit der Analyse des vorherigen praktischen Falls fortfahren.

Optimierung der Parameter von Spritzgießmaschinen

Nach einigen Experimenten stellten wir fest, dass wir durch eine Erhöhung der Einspritzgeschwindigkeit auf 150 mm/s die Füllzeit erheblich verkürzen konnten, ohne die Produktqualität zu beeinträchtigen. Hier sind die neuen Füllzeiten, die wir berechnet haben:

𝑄=706,86 mm²⋅150 mm/s=106029 mm³/𝑠=106,029 cm³/𝑠

𝑡_𝑓=200 cm³/106,029 cm³/𝑠≈1.89s

Verbesserung der Formgestaltung

Die numerische Simulation zeigte, dass das Hinzufügen eines weiteren Anschnitts eine gute Möglichkeit wäre, den Materialfluss zu verbessern und die Füllzeit zu verkürzen. Wir änderten die Form, um einen weiteren Anschnitt hinzuzufügen, und führten die Füllsimulation erneut durch. Das Ergebnis war eine Füllzeit von etwa 1,75 Sekunden.

Einstellen der Prozessparameter

Wir haben auch einen Versuch mit einer Werkzeugtemperatur von 80°C und einer Schmelzetemperatur von 220°C durchgeführt. Die Gesamtfüllzeit betrug etwa 1,70 Sekunden.

Einsatz fortschrittlicher Technologie

Wir nutzten das Echtzeit-Kontrollsystem zur Optimierung des Einspritzvorgangs, indem wir bestimmte Faktoren anpassten, um die Einspritzzeit zu verkürzen. Die optimierte Gesamtfüllzeit betrug 1,68 Sekunden.

Schlussfolgerung

In diesem Beitrag werden verschiedene Methoden zur Berechnung des Füllvorgangs einer Spritzgießmaschine ausführlich erörtert: empirische Formel, rheologische Modellgleichung, numerische Simulation und experimentelle Validierung. Sie umfassen: Eine umfassendere Optimierung der Parameter der Spritzgießmaschine; bessere Werkzeugkonstruktionen; Anpassung der Prozessparameter und Nutzung der Technologie; alle diese Maßnahmen können zur Verbesserung der Fülleffizienz in einem Maße beitragen, dass die Qualität des Produkts sichergestellt werden kann.

Diese Überlegungen sind von großer Bedeutung, wenn es darum geht, die optimale Füllrate für das Spritzgießen zu berechnen und zu optimieren. Sie steigern nicht nur die Produktionsrate und sparen Kosten, sondern verbessern auch die Qualität der Produkte erheblich. In diesem Artikel werden eine technische Analyse und Methoden zur Zeitberechnung für die Füllzeit im Spritzgießprozessdie als Referenz für die Berechnung und Optimierung der Füllzeit im Spritzgießprozess verwendet werden können.

Das Spritzgießen gewinnt weiter an Innovationskraft, und es sind keine Anzeichen für eine Verlangsamung absehbar. In Zukunft wird sich der Prozess der Berechnung und Optimierung der Füllzeit hin zu einer stärkeren Anwendung intelligenter und digitaler Technologien verlagern. So können beispielsweise Maschinen, die mit künstlicher Intelligenz und Big Data automatisiert sind, große Produktionsmengen analysieren, um die Einstellungen des Spritzgießprozesses so anzupassen, dass eine bessere Fülleffizienz und Produktqualität erzielt wird. Darüber hinaus wird die Entwicklung neuer Materialien die Errungenschaften der modernen Technologie zur Verkürzung der Füllzeit und zur Senkung der Produktionskosten im Spritzgießprozess weiter verbessern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Berechnung und Optimierung der Abfüllzeit ebenfalls eine schwierige Frage ist und viele Aspekte während des Abfüllprozesses berücksichtigt werden müssen. Mit weiteren Verbesserungen und Erweiterungen der Spritzgießtechniken können wir zuverlässigere, effizientere und stabilere Prozesse für diese Anwendungen erzielen und damit positivere Auswirkungen auf unsere Branchen bieten.