Prefazione

I parametri principali dello stampaggio a iniezione comprendono la temperatura e il tempo di essiccazione, il volume di iniezione, la corsa di dosaggio (corsa preplastica), il materiale residuo, l'antiritardo, la velocità della vite, la contropressione, la velocità di iniezione, la velocità e la pressione di iniezione, la pressione e il tempo di mantenimento, la temperatura del cilindro, la temperatura dello stampo, il tempo di raffreddamento, la velocità e la pressione di apertura e chiusura dello stampo, la velocità di espulsione, la pressione e il tempo di soffiaggio assistito da gas, ecc.

Questo articolo spiegherà il stampaggio a iniezione parametri di processo in dettaglio e proporre metodi di regolazione per i parametri di processo dello stampaggio a iniezione di materie plastiche.

Quali sono i parametri dello stampaggio a iniezione?

Temperatura di stampaggio a iniezione

La temperatura è un fattore importante quando si tratta di pressione di stampaggio a iniezione. Il cilindro della pressa a iniezione è dotato di 5-6 sezioni di riscaldamento e ogni materiale ha una propria temperatura di lavorazione (per le temperature di lavorazione specifiche, consultare i dati del fornitore del materiale).

Se è troppo bassa, il materiale fuso non viene plastificato bene, il che rovina il pezzo e lo rende più difficile da stampare; se è troppo alta, la materia prima si rompe. Nella vita reale, la temperatura di iniezione è solitamente superiore alla temperatura del cilindro. Il valore più alto dipende dalla velocità di iniezione e dalle proprietà del materiale, e può raggiungere i 30°C.

Questo perché il materiale fuso viene tranciato quando passa attraverso la porta di iniezione e produce una grande quantità di calore. Ci sono due modi per gestire questa differenza quando si fa l'analisi del flusso dello stampo. Uno è cercare di misurare la temperatura del materiale fuso quando è in aria, l'altro è includere l'ugello nel modello.

Temperatura della canna

La temperatura del materiale per lo stampaggio a iniezione, la temperatura di fusione, gioca un ruolo fondamentale nelle proprietà di scorrimento della massa fusa. Poiché la plastica non ha un punto di fusione specifico, il cosiddetto punto di fusione è un intervallo di temperatura allo stato fuso. La struttura e la composizione della catena molecolare della plastica sono diverse e quindi anche l'effetto sulla sua fluidità è diverso.

La temperatura ha un effetto più evidente sulle catene molecolari rigide, come PC, PPS, ecc. mentre la fluidità delle catene molecolari flessibili, come PA, PP, PE, ecc. non cambia in modo evidente con la temperatura. Pertanto, la temperatura di iniezione ragionevole deve essere regolata in base ai diversi materiali.

Temperatura e tempo di cottura

Poiché la maggior parte delle materie plastiche sono igroscopiche, assorbono una piccola quantità di umidità quando sono esposte all'aria. Quando il contenuto di umidità nella plastica supera un certo livello, si verificano difetti di qualità nello stampaggio a iniezione, come striature argentate, bolle, crepe fragili, riduzione delle proprietà meccaniche e altri difetti. Pertanto, la plastica deve essere asciugata prima di stampaggio a iniezione.

La maggior parte dei fornitori fornisce i valori consigliati di temperatura e tempo di cottura. Tuttavia, il tempo di essiccazione non deve essere troppo lungo, altrimenti la plasticità della plastica si deteriora e il materiale diventa fragile.

Per alcuni materiali che assorbono fortemente l'acqua, come PA, PBT, PET, PEI e PSU, si consiglia di utilizzare un essiccatore a deumidificazione per l'asciugatura. Per alcuni materiali a bassa igroscopicità, come PP, PE, PVC, POM e altri materiali, se sono sigillati in sacchetti non aperti o sono stati conservati in un ambiente asciutto, non è necessario asciugarli.

Temperatura dello stampo

Temperatura dello stampo. Alcuni materiali plastici necessitano di una temperatura di stampo più elevata perché hanno una temperatura di cristallizzazione elevata e una velocità di cristallizzazione lenta. Altri necessitano di una temperatura più alta o più bassa a causa del controllo delle dimensioni e delle esigenze di deformazione o smuffolamento.

Ad esempio, il PC ha generalmente bisogno di più di 60 gradi, mentre il PPS ha talvolta bisogno di una temperatura di stampo superiore a 160 gradi per ottenere un aspetto migliore e migliorare la fluidità. La temperatura dello stampo ha quindi un effetto inestimabile sul miglioramento dell'aspetto, della deformazione, delle dimensioni e dello stampo plastico del prodotto.

Temperatura dell'ugello

L'ugello ha la funzione di accelerare il flusso del materiale fuso e di mantenerne la temperatura. Durante il processo di stampaggio a iniezione, l'ugello è a diretto contatto con lo stampo, il che provoca un rapido abbassamento della temperatura dell'ugello, con conseguente condensazione del materiale fuso nell'ugello e blocco del foro dell'ugello o del sistema di colata dello stampo.

Inoltre, il materiale condensato influisce sulla qualità della superficie e sulle prestazioni del prodotto dopo l'iniezione nello stampo, per cui è necessario controllare la temperatura dell'ugello.

Pressione di iniezione

La pressione di iniezione è fornita dall'impianto idraulico del sistema di stampaggio a iniezione. La pressione del cilindro idraulico viene trasmessa al materiale plastico fuso attraverso la vite della macchina di stampaggio a iniezione.

Sotto la pressione, il materiale plastico fuso entra nel canale di flusso verticale (anche il canale di flusso principale per alcuni stampi), nel canale di flusso principale e nel canale di flusso secondario dello stampo attraverso l'ugello della pressa a iniezione ed entra nella cavità dello stampo attraverso la porta.

Lo scopo della pressione è quello di vincere la resistenza del flusso della massa fusa o, viceversa, la resistenza del flusso deve essere vinta dalla pressione della macchina di stampaggio a iniezione per garantire un processo di riempimento regolare.

Quando si effettua lo stampaggio a iniezione, la pressione all'ugello della pressa a iniezione è la più alta perché si deve superare la resistenza al flusso della massa fusa durante l'intero processo. Poi, la pressione diminuisce gradualmente lungo la lunghezza del flusso fino all'estremità anteriore del fronte d'onda della colata. Se lo scarico all'interno della cavità dello stampo è buono, la pressione finale all'estremità anteriore della colata è quella atmosferica.

Sono molti i fattori che influenzano la pressione di riempimento del melt, che possono essere riassunti in tre categorie: Fattori materiali, come il tipo e la viscosità della plastica; fattori strutturali, come il tipo, il numero e la posizione del sistema di chiusura, la forma della cavità dello stampo e lo spessore del prodotto; elementi del processo di stampaggio.

Pressione di mantenimento

La pressione di mantenimento è quando si schiaccia e si rimpicciolisce la massa fusa nello stampo dopo averlo riempito. La pressione che si esercita a questo scopo si chiama pressione di mantenimento.

Nella produzione reale, la pressione di mantenimento può essere impostata in modo da essere uguale alla pressione di iniezione, ma in genere è leggermente inferiore alla pressione di iniezione. Quando la pressione di mantenimento è elevata, il tasso di ritiro del prodotto diminuisce, la finitura superficiale e la densità aumentano, la resistenza del segno di saldatura aumenta e le dimensioni del prodotto sono stabili.

Lo svantaggio è che le tensioni residue nel prodotto sono elevate durante lo stampaggio ed è facile che si verifichi un overflow.

Tempo di mantenimento della pressione

Il tempo di mantenimento è il tempo di compattazione e di compensazione del ritiro della plastica nella cavità dello stampo, che rappresenta gran parte dell'intero tempo di iniezione. Per i prodotti di forma semplice, il tempo di mantenimento può essere anche molto breve.

Il tempo di permanenza della massa fusa al gate prima che si congeli ha un grande effetto sulla qualità del pezzo. Se il tempo di permanenza è breve, il pezzo sarà a bassa densità, piccolo e con segni di affondamento. Se lo si trattiene a lungo, il pezzo avrà molte tensioni interne, sarà debole e difficile da estrarre dallo stampo.

Inoltre, il tempo di mantenimento è correlato alla temperatura del materiale, alla temperatura dello stampo, alle dimensioni del canale di flusso principale e alle dimensioni del gate. Se i parametri di processo sono normali e il sistema di chiusura è progettato in modo ragionevole, il miglior tempo di mantenimento è solitamente quello in cui l'intervallo di fluttuazione del ritiro del prodotto è il più piccolo.

Quando si decide quanto tempo tenere la plastica nello stampo, è necessario considerare alcuni aspetti. In primo luogo, è necessario considerare il tipo di plastica che si sta utilizzando e la sua efficacia.

In secondo luogo, è necessario considerare le condizioni, come il prodotto e lo stampo. In terzo luogo, è necessario pensare ad altre cose che accadono nel processo di iniezione, come il calore, la pressione, la velocità di inserimento della plastica, la velocità di rotazione della vite e altre cose del genere.

Contropressione

La contropressione è la pressione che la vite deve superare quando si inverte e si ritira per immagazzinare il materiale. Un'elevata contropressione è positiva per la dispersione del colore e la fusione della plastica, ma fa sì che la vite impieghi più tempo a ritirarsi, accorcia le fibre di plastica e aumenta la pressione della stampaggio a iniezione macchina.

Pertanto, la contropressione deve essere inferiore, generalmente non superiore a 20% della pressione di iniezione. Quando si iniettano materie plastiche espanse, la contropressione deve essere superiore alla pressione formata dal gas, altrimenti la vite verrà spinta fuori dalla canna.

Alcune presse a iniezione possono programmare la contropressione per compensare la riduzione della lunghezza della vite durante la fusione, riducendo così il calore in ingresso e la temperatura. Tuttavia, poiché il risultato di questa modifica è difficile da stimare, non è facile effettuare le regolazioni corrispondenti sulla macchina.

Corsa di dosaggio (corsa preplastica)

Al termine di ogni istruzione di iniezione, la vite si trova all'estremità anteriore del cilindro. Quando viene impartita l'istruzione di preplastica, la vite inizia a ruotare e il materiale viene trasportato verso la testa della vite. La vite si ritira sotto la contropressione del materiale di gomma fino a quando non colpisce il finecorsa.

Questo processo è chiamato processo di dosatura o processo di preplastica e la distanza percorsa dalla vite per tornare indietro è chiamata corsa di dosatura o corsa di preplastica. Quindi, il volume di materiale in gomma sulla testa della vite è il volume di dosaggio prodotto dalla vite che torna indietro e la sua corsa di dosaggio è la corsa di iniezione. La ripetizione della corsa di dosaggio influisce sulla fluttuazione del volume di iniezione.

Materiale residuo

Dopo l'iniezione della vite, il materiale fuso sulla testa della vite non può essere completamente iniettato e una parte deve essere trattenuta per formare un materiale residuo.

In questo modo, da un lato, si può evitare che la testa della vite e l'ugello si tocchino e causino un incidente di collisione meccanica; dall'altro, questo cuscinetto di materiale residuo può essere utilizzato per controllare la ripetibilità del volume di iniezione per raggiungere lo scopo di stabilizzare la qualità del prodotto stampato a iniezione. In genere, il materiale residuo è impostato su un allarme di 1,5~2,5 mm.

Anti-ritardo (ritirata libera)

L'antiritardo si riferisce al processo in cui la coclea di dosatura (preplastificazione) è in atto e poi si ritira per una certa distanza in linea retta, in modo che la pressione interna della massa fusa nella camera di dosatura diminuisca e la massa fusa non possa uscire dalla camera di dosatura (attraverso l'ugello o la fessura).

Un altro scopo dell'antiriflusso è quello di ridurre la pressione del sistema di canali di flusso dell'ugello e di ridurre le sollecitazioni interne; inoltre, facilita il ritiro dell'asta di materiale quando si apre lo stampo. L'impostazione dell'antiriflusso dipende dalla viscosità della plastica e dalle condizioni del prodotto.

Un antiriflusso eccessivo causerà la miscelazione di bolle nella massa fusa nella camera di dosaggio, compromettendo seriamente la qualità del prodotto. Per i materiali ad alta viscosità, non è necessario un antiriflusso. L'antiriflusso è generalmente impostato su 1~2% della corsa di arretramento della vite.

Tempo di iniezione

Il tempo di iniezione qui indicato si riferisce al tempo necessario alla colata di plastica per riempire la cavità, escludendo i tempi ausiliari come l'apertura e la chiusura dello stampo.

Anche se il tempo di iniezione è breve e non influisce molto sul ciclo di stampaggio, la regolazione del tempo di iniezione è importante per controllare la pressione del gate, del canale e della cavità. Un tempo di iniezione ragionevole aiuta la colata a riempirsi bene, il che è importante per migliorare la qualità della superficie del prodotto e ridurre le tolleranze dimensionali.

Il tempo di iniezione è molto più breve del tempo di raffreddamento, che è circa 1/10 - 1/15 del tempo di raffreddamento. Questa regola può essere utilizzata come base per prevedere il tempo totale di stampaggio dei pezzi in plastica.

Quando si esegue l'analisi del flusso dello stampo, il tempo di iniezione nel risultato dell'analisi è uguale al tempo di iniezione impostato nelle condizioni di processo solo quando la massa fusa viene completamente spinta dalla vite per riempire la cavità. Se il pressostato della vite si verifica prima del riempimento della cavità, il risultato dell'analisi sarà superiore all'impostazione delle condizioni di processo.

Velocità di iniezione

La velocità di iniezione si riferisce alla velocità con cui la massa fusa entra nel cilindro (nota anche come velocità di propulsione della vite) (mm/s). La velocità di iniezione determina l'aspetto, le dimensioni, il ritiro, la distribuzione del flusso, ecc. del prodotto.

In genere si usa una velocità prima lenta-veloce-poi lenta, cioè si usa prima una velocità maggiore per far passare la massa fusa attraverso il canale principale, il canale secondario e il cancello per raggiungere lo scopo di un'iniezione bilanciata, quindi si riempie rapidamente l'intera cavità dello stampo, e poi si usa una velocità minore per integrare la colla insufficiente causata dal ritiro e dal riflusso fino al congelamento del cancello, in modo da superare la scarsa qualità come bruciature, macchie di gas e ritiri.

Velocità della vite

La velocità della vite influisce sulla storia termica e sull'effetto di taglio del materiale di stampaggio a iniezione durante il trasporto e la plastificazione nella vite ed è un parametro importante che influisce su fattori quali la capacità di plastificazione, la qualità della plastificazione e il ciclo di stampaggio. Con l'aumento della velocità della vite, la capacità di plastificazione, la temperatura di fusione e l'uniformità della temperatura di fusione migliorano.

L'impostazione della velocità della vite è determinata dal diametro della vite. Ciascun materiale plastico ha un valore massimo di velocità lineare O.D. (diametro esterno), solitamente espresso in m/s. Convertito in velocità della vite, l'intervallo di velocità della vite è generalmente compreso tra 30 e 120 giri/min.

La velocità lineare massima specifica è mostrata nella Figura 31 qui sotto. Per i diversi materiali plastici, il fornitore del materiale consiglierà il valore di impostazione della velocità della vite nel numero di specifica.

Per le viti di piccole dimensioni, la profondità della scanalatura della vite è relativamente bassa, quindi la gomma assorbe rapidamente il calore, che è sufficiente per ammorbidire la gomma nella sezione di compressione. Inoltre, il calore di attrito tra la vite e la canna è ridotto, per cui è possibile utilizzare una velocità più elevata. Per le viti di grandi dimensioni, invece, non è facile utilizzare una velocità elevata per evitare una plastificazione non uniforme e un eccessivo calore di attrito.

Per le plastiche sensibili al calore (come PVC, POM, ecc.), utilizzare una bassa velocità della vite per evitare la decomposizione del materiale; per le plastiche ad alta viscosità di fusione (come PC, PSF, PPO, ecc.), utilizzare una bassa velocità della vite.

Velocità e pressione di apertura e chiusura

La velocità di chiusura deve essere solitamente impostata con due velocità di apertura e chiusura. In un primo momento, lo stampo viene chiuso rapidamente, quindi viene chiuso lentamente prima che lo stampo anteriore e quello posteriore si tocchino, per evitare di danneggiare lo stampo.

Punto di regolazione della forza di bloccaggio: la bassa pressione unisce gli stampi anteriore e posteriore per proteggere lo stampo dalla bassa pressione; quindi utilizzare l'alta pressione per bloccare lo stampo.

Forza e velocità di espulsione

Quando il prodotto viene estratto dallo stampo, è necessario utilizzare una forza esterna per superare l'adesione tra il prodotto e lo stampo. Questa forza esterna è chiamata forza di espulsione. Se la forza di espulsione è troppo piccola, il prodotto non può essere estratto dallo stampo; se la forza di espulsione è troppo grande, il prodotto si deforma o addirittura si danneggia.

Inoltre, anche la velocità e la distanza di espulsione influiscono sull'espulsione. Se la velocità di espulsione è elevata, il prodotto è soggetto a deformazioni e danni; se la distanza di espulsione è breve, il prodotto è soggetto a deformazioni e danni. Il prodotto non è facile da togliere.

Metodo di regolazione dei parametri dei processi di stampaggio a iniezione

Controllo della temperatura

Le termocoppie sono anche ampiamente utilizzate come sensori nei sistemi di controllo della temperatura. Sullo strumento di controllo, si imposta la temperatura desiderata e il display del sensore viene confrontato con la temperatura generata al punto stabilito.

Le termocoppie sono anche ampiamente utilizzate come sensori nei sistemi di controllo della temperatura. Sullo strumento di controllo, viene impostata la temperatura desiderata e il display del sensore viene confrontato con la temperatura generata al punto stabilito. Il sistema più semplice, quando la temperatura raggiunge il punto stabilito, si spegne e si riaccende dopo che la temperatura è scesa. Questo sistema è chiamato controllo on-off perché è acceso o spento.

Temperatura

La misurazione e il controllo della temperatura sono importantissimi nello stampaggio a iniezione. È abbastanza facile misurare la temperatura, ma la maggior parte delle stampaggio a iniezione Le macchine non hanno abbastanza punti o linee di campionamento della temperatura.

La maggior parte delle macchine per lo stampaggio a iniezione utilizza termocoppie per rilevare la temperatura. Una termocoppia è costituita da due fili diversi collegati a un'estremità. Se un'estremità è più calda dell'altra, viene generato un piccolo segnale elettrico. Quanto più caldo è, tanto più forte è il segnale.

Temperatura di fusione

La temperatura di fusione è molto importante e la temperatura del cilindro di iniezione utilizzato è solo una guida. La temperatura della colata può essere misurata all'ugello o con il metodo dell'iniezione pneumatica. L'impostazione della temperatura del cilindro di iniezione dipende dalla temperatura della colata, dalla velocità della vite, dalla contropressione, dalla dimensione dei pallini e dal ciclo di iniezione.  

Se non si sa quale temperatura utilizzare per una determinata plastica, iniziare con l'impostazione più bassa. Il cilindro di cottura è suddiviso in zone, ma non tutte sono impostate alla stessa temperatura.

Se il tempo di funzionamento è lungo o a temperature elevate, impostare la temperatura della prima zona su un valore inferiore. In questo modo si eviterà la fusione e la deviazione prematura della plastica. Prima dell'inizio dell'iniezione, accertarsi che l'olio idraulico, la tramoggia più vicina, lo stampo e il cilindro di iniezione siano alla temperatura corretta.

Pressione di iniezione

È la pressione che fa fluire la plastica e può essere misurata da un sensore sull'ugello o sulla linea idraulica. Non ha un valore fisso, ma più lo stampo è difficile da riempire, più alta è la pressione di iniezione. Esiste una relazione diretta tra la pressione della linea di iniezione e la pressione di iniezione.

Quando si riempie lo stampo, potrebbe essere necessario utilizzare una pressione elevata per mantenere la velocità di iniezione al livello desiderato. Non è necessaria l'alta pressione dopo che lo stampo è pieno. A volte, però, quando si iniettano alcuni materiali termoplastici semicristallini (come il PA e il POM), la variazione della pressione altera la struttura, quindi non è necessario usare la pressione di riempimento.

Pressione di serraggio

Per contrastare la pressione di iniezione, è necessario utilizzare la pressione di serraggio. Non limitatevi a selezionare automaticamente il valore massimo disponibile, ma considerate l'area proiettata e calcolate un valore adeguato. L'area proiettata del pezzo stampato a iniezione è l'area più grande vista dalla direzione della forza di serraggio.

Per la maggior parte delle situazioni di stampaggio a iniezione, è di circa 2 tonnellate per pollice quadrato, o 31 meganewton per metro quadrato. Ma questa è solo una regola approssimativa e deve essere usata come regola molto approssimativa, perché una volta che le parti stampate a iniezione hanno una certa profondità, le pareti laterali devono essere considerate.

Contropressione

Questa è la pressione che deve essere generata e superata prima che la vite si ritiri. Sebbene una contropressione elevata sia vantaggiosa per la distribuzione uniforme del colore e la fusione della plastica, essa prolunga il tempo di ritorno della vite centrale, riduce la lunghezza della fibra contenuta nella plastica riempita e aumenta le sollecitazioni della macchina di stampaggio a iniezione.

Pertanto, più bassa è la contropressione, meglio è. In ogni caso, non può superare i 20% della pressione di iniezione (valore nominale massimo) della macchina di stampaggio a iniezione.

Velocità di iniezione

Si tratta della velocità con cui lo stampo si riempie quando la vite viene utilizzata come un punzone. Quando si realizzano prodotti a parete sottile, è necessario sparare velocemente in modo che lo stampo si riempia prima che la plastica diventi dura e crei una superficie più liscia.

Quando riempiamo lo stampo, utilizziamo diverse velocità di ripresa per evitare problemi come gli schizzi o l'aria intrappolata. Possiamo iniettare la plastica nello stampo utilizzando un sistema di controllo ad anello aperto o chiuso.

Pressione dell'ugello

La pressione dell'ugello è la pressione all'interno dell'ugello. È la pressione che produce la plastica fusa. Non ha un valore fisso, ma aumenta all'aumentare della difficoltà di riempimento dello stampo. Esiste una relazione diretta tra pressione dell'ugello, pressione della linea e pressione di iniezione.

Su una macchina per lo stampaggio a iniezione a vite, la pressione dell'ugello è inferiore di circa 10% rispetto alla pressione di iniezione. Su una macchina per lo stampaggio a iniezione a pistone, la perdita di pressione può raggiungere circa 10%. Su una macchina per lo stampaggio a iniezione a pistone, la perdita di pressione può raggiungere 50%.

Conclusione

Lo stampaggio a iniezione è un metodo di processo molto comune e l'impostazione dei parametri di processo è molto importante per le prestazioni e la qualità del prodotto.

Nel stampaggio a iniezione La regolazione ragionevole di parametri come la temperatura, la pressione e la velocità può migliorare efficacemente le proprietà fisiche, le dimensioni, l'aspetto e la qualità superficiale del prodotto.