Il tempo di riempimento delle presse a iniezione è uno dei fattori più cruciali nello stampaggio a iniezione. È legato non solo alla qualità del prodotto venduto, ma anche direttamente al numero di vendite realizzate e al costo del prodotto. A questo proposito, la pressione di mantenimento fornita è un elemento cruciale della macchina per lo stampaggio a iniezione per valutare il tempo di riempimento dello stampo e può quindi essere utilizzata per ottimizzare e migliorare la qualità dei materiali nello stampo a iniezione e ridurre i costi associati. Questo articolo si concentrerà sull'efficienza del posto di lavoro e sul calcolo del tempo necessario per riempire il cilindro della macchina per lo stampaggio a iniezione; sull'effetto di alcuni fattori sul tempo di riempimento e sulle pratiche di calcolo.

Panoramica del processo di stampaggio a iniezione

Stampaggio a iniezione è un processo in cui si usa la pressione per iniettare la plastica fusa in uno stampo e poi la si lascia raffreddare in modo che si solidifichi nella forma desiderata. Il processo comprende le seguenti fasi:

1. Plastificazione: I materiali termoplastici vengono fusi in un barile che forma pellet ad alte temperature.

2. Iniezione: La plastica fusa viene quindi spinta nella cavità dello stampo.

3. Imballaggio: In secondo luogo, la pressione viene mantenuta dopo l'iniezione per contrastare la tendenza del materiale iniettato a ritirarsi.

4. Raffreddamento: La pressione viene mantenuta mentre la plastica si raffredda e si solidifica nello stampo.

5. Apertura dello stampo e rimozione dei pezzi: Il pezzo viene poi rimosso quando lo stampo si apre.

Una parte del processo di stampaggio è il tempo di riempimento o tempo di iniezione, ovvero il tempo necessario affinché la plastica fusa passi dalla vite attraverso il cilindro e raggiunga la cavità dello stampo.

Importanza del tempo di riempimento

L'accuratezza dei tempi di riempimento è fondamentale per lo stampaggio a iniezione e si riflette principalmente nei seguenti aspetti:

1. Qualità del prodotto: La durata del processo di abluzione ha un'influenza significativa sulla qualità del prodotto in termini di finitura superficiale, tolleranze globali e soprattutto sulla complessità della cavità del prodotto. In questo caso il prodotto sarà imperfetto: presenterà difetti superficiali se il tempo di riempimento è troppo lungo, dimensioni instabili se troppo breve e bolle rosse o bianche all'interno se troppo lungo o breve.

2. Efficienza della produzione: La quantità di tempo richiesta nel processo di produzione contribuisce a una considerazione importante, dalla produzione iniziale al posizionamento del prodotto sul mercato. Può intensificare il picco di lavoro e migliorare l'efficienza se si sceglie il momento giusto per riempire l'attrezzatura.

3. Controllo dei costi: L'utilizzo dell'opzione di aumento del tempo di riempimento per l'ottimizzazione può ridurre la quantità di materiali e di energia utilizzati, nonché i costi di produzione.

Fattori che influenzano il tempo di riempimento

Il tempo di riempimento del processo di stampaggio a iniezione è influenzato da vari fattori, tra cui principalmente i seguenti:

1. Proprietà del materiale: Le materie plastiche possono avere proprietà di scorrimento diverse, cioè alcune possono fondere a una temperatura più bassa, altre a una temperatura più alta; alcune possono essere più viscose di altre e alcune possono avere una scarsa scorrevolezza rispetto ad altre, il che farà variare il tempo di riempimento da un materiale all'altro. Ad esempio, i materiali ad alta viscosità prolungano il tempo di riempimento di uno stampo.

2. Parametri della macchina di stampaggio a iniezione: Il tempo di riempimento dipende fortemente dai parametri del sistema di stampaggio a iniezione, ad esempio la velocità della vite, la pressione di iniezione o il diametro della vite. L'aumento della velocità e della pressione di iniezione può contribuire a ridurre il tempo di riempimento.

3. Progettazione dello stampo: Anche il diametro della guida, la distanza tra i cantilever e il numero di gate, nonché la forma della cavità dello stampo, influiscono sul tempo di riempimento. Un esempio di progettazione speciale dello stampo può talvolta compromettere il tempo di riempimento.

4. Condizioni di processo: Il tempo di riempimento dipende dalle condizioni di lavorazione, come la temperatura dello stampo, la temperatura della colata e il tempo di raffreddamento. La scelta dei giusti parametri di processo consente di ridurre i tempi di riempimento del tubo.

Metodi di calcolo del tempo di riempimento

1. Metodo della formula empirica

Nella vita reale, spesso utilizziamo formule per calcolare il tempo di riempimento. Queste formule vengono solitamente create esaminando molti dati e facendo un po' di conti. Ecco una formula comune:

t_f=𝑉/𝑄

dove:

• t_fè il tempo di riempimento;
• 𝑉 è il volume della cavità dello stampo;
• 𝑄 è la portata di iniezione.

La portata di iniezione 𝑄 può essere calcolata con la seguente formula:

𝑄=𝐴⋅𝑣

dove:

• 𝐴 è l'area della sezione trasversale del diametro della vite;
• 𝑣 è la velocità della vite.

2. Metodo del modello reologico

Il metodo del modello reologico si basa sulle proprietà reologiche del materiale plastico. Calcola il comportamento del materiale nello stampo per determinare il tempo di riempimento. I modelli reologici più comuni includono il modello del fluido newtoniano e il modello del fluido non newtoniano.

Modello di fluido newtoniano

Per i fluidi newtoniani, il comportamento del flusso soddisfa la seguente formula:

𝜏=𝜂⋅𝛾˙

dove:

• τ è la sollecitazione di taglio;
• η è la viscosità dinamica;
• γ˙ è la velocità di taglio.

Nel modello di fluido newtoniano, il tempo di riempimento può essere calcolato con la seguente formula:

𝑡_𝑓=𝑉/(𝐴⋅𝑣)

Modello di fluido non newtoniano

Per i fluidi non newtoniani, il comportamento del flusso è più complesso e spesso è descritto dal modello di fluido power-law. Il comportamento del fluido secondo il modello power-law è descritto dalla seguente equazione:

𝜏=𝑘⋅𝛾˙^𝑛

dove:

• 𝑘 è l'indice di coerenza del flusso;
• 𝑛 è l'indice di comportamento del flusso.

Nel modello di fluido non newtoniano, il calcolo del tempo di riempimento deve considerare le caratteristiche non lineari del flusso del materiale, che di solito viene effettuato mediante simulazione numerica.

3. Metodo di simulazione numerica

Il modo migliore per sapere quanto tempo occorre per riempire uno stampo è usare la matematica. A tale scopo si possono utilizzare programmi speciali per computer come Moldflow, Moldex3D e altri. Questi programmi utilizzano la matematica per capire come la plastica fluisce nello stampo.

Ecco come fare:

1. Modellazione: Alcuni hanno la possibilità di utilizzare un modello 3D dello stampo con tutte le parti, come le cavità, le porte e le guide.

2. Impostazione dei parametri del materiale: È necessario inserire i valori che indicano al programma come si muove la plastica e quanto è calda la plastica.

3. Impostazione dei parametri di processo: È necessario digitare i dati che indicano al programma come far funzionare la macchina, ad esempio con quale forza spingere la plastica e a quale temperatura cuocere lo stampo.

4. Esecuzione della simulazione: Ciò significa che è un prerequisito per eseguire il programma del computer per visualizzare ciò che accade quando la plastica viene introdotta nello stampo.

5. Analisi dei risultati: È necessario valutare le risposte fornite dal programma per quanto riguarda il tempo necessario per riempire lo stampo e la temperatura.

La simulazione numerica è migliore del metodo analitico perché è accurata per forme complesse e materiali con proprietà complicate, ma richiede un software speciale e una maggiore potenza di calcolo.

4. Metodo di verifica sperimentale

Quando si calcola il tempo di riempimento con il metodo di verifica sperimentale, vorrei ricordare che si tratta di un metodo di stima del tempo di riempimento. Per il processo pratico di produzione del gusto, il tempo di riempimento viene aumentato a piccoli passi per un numero appropriato di volte fino a raggiungere il livello ottimale.

Le fasi del metodo di verifica sperimentale sono le seguenti:Le fasi del metodo di verifica sperimentale sono le seguenti:

1. Impostazione preliminare dei parametri: Valutare innanzitutto i parametri di progettazione, ad esempio la pressione o la velocità di iniezione, sulla base di modelli teorici o simulazioni computazionali.

2. Produzione di prova: Eseguire una prova e registrare i tempi di riempimento dello stampo e la qualità dei pezzi, al fine di studiare il grado di precisione dei risultati ottenuti dal modello integrale per la previsione del riempimento dello stampo e della qualità dei pezzi.

3. Regolare e ottimizzare: Valutare i risultati della prova, formulare un modello per modificare accuratamente i parametri del processo o ottimizzare il tempo di riempimento.

4. Determinare i parametri: Dopo aver effettuato diverse prove e regolazioni, stabilire il tempo di riempimento ideale.

Il punto di forza del metodo di verifica sperimentale è che è semplice e replicabile, ma è costoso e richiede molto tempo per condurre l'esperimento.

Applicazione pratica Analisi del caso

Per comprendere meglio i metodi di calcolo del tempo di riempimento, analizzeremo un caso pratico.

Caso di studio

Un'azienda deve produrre un lotto di prodotti per l'edilizia in plastica. Il materiale è il polipropilene (PP). Il progetto dello stampo è il seguente:

• Volume della cavità: 200 cm³
• Diametro della porta: 2 mm
• Numero di cancelli: 1

Stampaggio a iniezione I parametri della macchina sono i seguenti:

• Diametro della vite: 30 mm
• Velocità di iniezione: 100 mm/s

Fasi di calcolo

1. Metodo della formula empirica:

Innanzitutto, calcolare la portata di iniezione:

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

Quindi, calcolare il tempo di riempimento:

𝑡_𝑓=𝑉/𝑄=200 cm³/70,686 cm³/𝑠≈2.83s

2. Metodo del modello reologico:

Supponendo che il polipropilene si comporti come un fluido newtoniano a questa temperatura, il suo comportamento di flusso può essere semplificato come segue:

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

3. Metodo di simulazione numerica:

Utilizzando il software Moldflow per simulare i parametri dello stampo e del materiale, impostare le condizioni di processo ed eseguire la simulazione. Il tempo di riempimento è stato di circa 2,85 secondi.

4. Metodo di verifica sperimentale:

La produzione di prova ha registrato un tempo di riempimento di circa 2,8 secondi. Dopo vari aggiustamenti, il tempo di riempimento finale è stato determinato in 2,8 secondi.

Strategie per ottimizzare i tempi di riempimento

Se da un lato è importante calcolare con precisione il tempo di riempimento, dall'altro è importante ottimizzare il tempo di riempimento. Ecco alcune strategie per ottimizzare il tempo di riempimento:

Ottimizzazione dei parametri della macchina di stampaggio a iniezione

1. Velocità di iniezione: La velocità di iniezione scelta è buona perché ha ridotto al minimo il tempo di riempimento e inoltre non fa sì che il materiale si mescoli quando si muove attraverso la macchina ad alta velocità.

2. Pressione di iniezione: Quando è basso, indica che ci vorrà più tempo per riempire lo stampo con il liquido, mentre quando è alto, significa che è possibile riempire il liquido un po' più velocemente, ma se è troppo alto, si rischia di rompere lo stampo o di provocare una fiammata.

3. Design della vite: Anche le modifiche, come l'aumento della compressione della vite, possono contribuire a fondere maggiormente il materiale e a mescolarlo meglio, in modo da riempire lo stampo.

Migliorare la progettazione degli stampi

1. Design del cancello: Hanno detto che se si aggiungono altri cancelli o si spostano i cancelli, è possibile far scorrere meglio la plastica e riempirla più velocemente.

2. Design del corridore: Se si rendono le guide più strette, più corte e si modifica la loro forma, la plastica scorrerà meglio.

3. Design dello sfiato: Se si praticano più fori nello stampo in modo che l'aria possa uscire meglio dallo stampo, non si formeranno bolle e la plastica si riempirà meglio.

Regolazione dei parametri di processo

1. Temperatura dello stampo: Se si aumenta la temperatura dello stampo, si rallenta la velocità di raffreddamento del materiale e si allungano i tempi di confezionamento.

2. Temperatura di fusione: Se si aumenta la temperatura di fusione, si riduce la viscosità del materiale e lo si fa scorrere meglio quando si riempie lo stampo.

3. Tempo di iniezione: È necessario assicurarsi di non impostare un tempo di iniezione troppo lungo o troppo breve, altrimenti si otterranno parti difettose.

Utilizzo di tecnologie avanzate

1. Simulazione numerica: La ricerca sulla tecnologia di simulazione numerica può aiutarci a individuare tempestivamente il problema di riempimento e a regolare i parametri di processo e la progettazione dello stampo.

2. Controllo intelligente: Possiamo utilizzare un controllo intelligente per ottimizzare la macchina per lo stampaggio a iniezione, ad esempio utilizzando un sistema di controllo della pressione per controllare la pressione nel sistema di iniezione e perfezionando il processo di iniezione per migliorare la stabilità e la precisione del processo di riempimento.

3. Nuovi materiali: Lo sviluppo di nuovi materiali ad alto flusso può ridurre efficacemente i tempi di riempimento e aumentare l'efficienza produttiva.

Applicazione pratica Analisi del caso (continua)

Per comprendere meglio le strategie di ottimizzazione del tempo di riempimento, continuiamo ad analizzare il caso pratico precedente.

Ottimizzazione dei parametri della macchina di stampaggio a iniezione

Dopo aver condotto alcuni esperimenti, abbiamo scoperto che aumentando la velocità di iniezione a 150 mm/s, potevamo ridurre significativamente il tempo di riempimento senza sacrificare la qualità del prodotto. Ecco i nuovi tempi di riempimento calcolati:

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

𝑡_𝑓=200 cm³/106,029 cm³/𝑠≈1.89s

Migliorare la progettazione degli stampi

La simulazione numerica ha dimostrato che l'aggiunta di un'altra porta sarebbe un buon modo per migliorare il flusso di materiale e ridurre il tempo di riempimento. Abbiamo modificato lo stampo per aggiungere un'altra porta ed eseguito nuovamente la simulazione di riempimento. Il risultato è stato un tempo di riempimento di circa 1,75 secondi.

Regolazione dei parametri di processo

Abbiamo anche eseguito un esperimento con una temperatura dello stampo di 80°C e una temperatura di fusione di 220°C. Il tempo di riempimento totale è stato di circa 1,70 secondi.

Utilizzo di tecnologie avanzate

Abbiamo utilizzato il sistema di controllo in tempo reale per ottimizzare il processo di iniezione, regolando alcuni fattori per ridurre il tempo di iniezione. Il tempo di riempimento totale ottimizzato è stato di 1,68 secondi.

Conclusione

Il presente documento fornisce una discussione dettagliata sui diversi metodi che possono essere utilizzati per calcolare il processo di riempimento della macchina per lo stampaggio a iniezione: formula empirica, equazione del modello reologico, simulazione numerica e convalida sperimentale, e li spiega attraverso un esempio. Tra questi vi sono: Ottimizzazione più ampia dei parametri della pressa a iniezione; Migliori progetti di stampi; Regolazione dei parametri di processo e utilizzo della tecnologia; Tutte queste misure possono contribuire al miglioramento dell'efficienza di riempimento in misura tale da garantire la qualità del prodotto.

Queste considerazioni sono molto importanti dal punto di vista del calcolo e dell'ottimizzazione del tasso di riempimento ottimale per lo stampaggio a iniezione. Non solo aumentano la velocità di produzione e fanno risparmiare sui costi, ma migliorano anche in modo significativo la qualità dei prodotti. Questo articolo presenta un'analisi tecnica e i metodi di calcolo del tempo di riempimento nello stampaggio a iniezione. processo di stampaggio a iniezioneche possono essere utilizzati come riferimenti per aiutare il calcolo e l'ottimizzazione del tempo di riempimento nel processo di stampaggio a iniezione.

Lo stampaggio a iniezione continua a guadagnare slancio con l'innovazione e non ci sono segni prevedibili di rallentamento. In futuro, il processo di calcolo e ottimizzazione dei tempi di riempimento si sposterà verso una maggiore applicazione di tecnologie intelligenti e digitali. Ad esempio, le macchine automatizzate con intelligenza artificiale e big data possono analizzare grandi volumi di produzione per regolare le impostazioni del processo di stampaggio a iniezione in modo da ottenere una migliore efficienza di riempimento e qualità dei prodotti. Inoltre, l'evoluzione di nuovi materiali rafforzerà ulteriormente i risultati della tecnologia moderna per accorciare i tempi di riempimento e ridurre i costi di produzione nel processo di stampaggio a iniezione.

In conclusione, anche il calcolo e l'ottimizzazione del tempo di riempimento è una questione difficile, e molti aspetti devono essere considerati durante il processo di riempimento, e ogni processo di riempimento deve essere verificato e migliorato. Con ulteriori miglioramenti e perfezionamenti del tecniche di stampaggio a iniezione possiamo essere in grado di ottenere processi più affidabili, efficienti e stabili per queste applicazioni e quindi offrire un impatto più positivo sulle nostre industrie.