Lo stampaggio a iniezione è un processo produttivo ampiamente utilizzato per la fabbricazione di prodotti in plastica. In questo processo, il tempo di raffreddamento spesso occupa gran parte del ciclo di produzione, anche fino a 60-70%. Di conseguenza, diventa molto importante ridurre al minimo il tempo di raffreddamento, migliorare l'efficienza produttiva e minimizzare i costi di produzione. Questo articolo si propone di discutere diverse tecnologie e metodi per ridurre il tempo di raffreddamento nello stampaggio a iniezione.

Capire l'importanza del tempo di raffreddamento

Durante il processo di stampaggio a iniezione, il materiale plastico viene fuso e poi iniettato nello stampo. Dopo l'iniezione, il materiale deve essere sottoposto a un processo di raffreddamento in modo da indurirsi nello stampo e formare la forma e le dimensioni finali. Il tempo di raffreddamento non solo ha un impatto sulla qualità del prodotto fabbricato, ma ha anche un impatto diretto sul processo di produzione e sulla parte di efficienza del ciclo. Pertanto, la riduzione del tempo di raffreddamento è un obiettivo importante per migliorare la qualità del prodotto. processo di stampaggio a iniezione.

Il processo di raffreddamento comprende principalmente due fasi: il raffreddamento del materiale attraverso lo stato liquido, fino allo stato di transizione vetrosa e dallo stato di transizione vetrosa allo stato completamente cristallizzato. La prima fase richiede in genere più tempo a causa dell'elevata capacità termica specifica della plastica ad alta temperatura, il che significa che il materiale impiegherà più tempo per disperdere il calore. Sebbene la seconda fase sia più breve, influisce in modo significativo sulla stabilità dimensionale del prodotto e sulla distribuzione delle sollecitazioni interne.

Metodi di raffreddamento comuni nello stampaggio a iniezione

Raffreddamento ad acqua

Il raffreddamento ad acqua è il metodo di raffreddamento più comunemente utilizzato nelle macchine per lo stampaggio a iniezione. Di solito prevede la circolazione dell'acqua attraverso i canali di raffreddamento dello stampo o della macchina per lo stampaggio a iniezione.

Vantaggi:

1. Raffreddamento efficace: L'acqua è nota per essere un ottimo mezzo di trasferimento del calore e fornisce un raffreddamento costante.

2. Processo controllabile: Il flusso e la temperatura dell'acqua possono essere controllati e quindi regolano rigorosamente il processo di raffreddamento.

3. Basso costo: L'acqua è relativamente economica e quindi la scelta del raffreddamento ad acqua è conveniente per le tasche.

Svantaggi:

1. Crescita batterica: L'acqua calda provoca un'attività batterica e pertanto l'acqua deve essere disinfettata prima dell'uso.

2. Richiede un sistema di circolazione: Anche l'introduzione di un sistema di circolazione dell'acqua rappresenta un costo aggiuntivo nell'investimento del sistema.

3. Macchie d'acqua: L'acqua può essere utilizzata nel processo, ma macchia gli articoli durante il processo e quindi è necessario un lavaggio costante.

Raffreddamento ad aria

Il raffreddamento ad aria utilizza ventole per soffiare l'aria di raffreddamento direttamente nell'area dello stampo. stampaggio a iniezione macchina e poi espellere l'aria calda.

Vantaggi:

1. Non sono necessarie pompe di circolazione: Si risparmia sulle pompe di circolazione dell'acqua, che sono un investimento costoso per l'impianto di riscaldamento.

2. Nessuna crescita batterica: Senza l'uso di acqua, non c'è rischio di crescita batterica.

3. Raffreddamento a lunga distanza: La distanza di raffreddamento ad aria può essere maggiore, adatta ad alcune apparecchiature difficili da raffreddare con l'acqua.

Svantaggi:

1. Meno efficace del raffreddamento ad acqua: L'aria non è efficiente come l'acqua come mezzo di trasferimento del calore perché non può trasferire tanto calore quanto l'acqua.

2. Temperatura incontrollabile: La temperatura dell'aria del ventilatore non può essere regolata con precisione.

Raffreddamento ad olio

Il raffreddamento a olio è un metodo di raffreddamento specializzato che utilizza un sistema di raffreddamento a olio per rimuovere il calore.

Vantaggi:

1. Raffreddamento efficace: L'olio ha un'elevata conducibilità termica e garantisce effetti di raffreddamento stabili.

2. Risparmio di spazio: I sistemi di raffreddamento a olio occupano meno spazio rispetto ai sistemi a circolazione d'acqua.

3. Temperatura controllabile: La temperatura dell'olio può essere controllata, garantendo un processo di raffreddamento ben regolato.

Svantaggi:

1. Costo elevato: L'olio è una sostanza chimica preziosa, che lo rende un'opzione di raffreddamento più costosa.

2. Problemi di manutenzione: L'olio richiede una sostituzione e una manutenzione periodiche, che possono risultare onerose.

Fattori che influenzano il tempo di raffreddamento

Selezione del materiale

1. Conducibilità termica: Esistono grandi differenze nella conducibilità termica dei vari tipi di materiali. Ciò significa che i materiali con una conducibilità termica più elevata (ad esempio le plastiche caricate con metalli) si raffreddano più rapidamente di quelli con una conducibilità termica più bassa (ad esempio alcuni tecnopolimeri).

2. Cristallinità: I polimeri semicristallini (ad esempio, polietilene, polipropilene) richiedono più tempo per raffreddarsi rispetto ai polimeri amorfi (ad esempio, polistirene, policarbonato) a causa del tempo di formazione delle strutture cristalline.

3. Capacità termica specifica: I materiali con capacità termica specifica più elevata richiedono più energia per raffreddarsi alla stessa temperatura, con conseguenti tempi di raffreddamento più lunghi.

Aspetto della muffa

1. Progettazione del sistema di raffreddamento: È importante disporre di un sistema di raffreddamento ben progettato per ridurre al minimo il tempo di raffreddamento del componente. Tra questi, la disposizione, il diametro e la lunghezza dei canali di raffreddamento hanno un impatto diretto sulla capacità di raffreddamento del liquido.

2. Materiale dello stampo: La conducibilità termica del materiale dello stampo influenza il tempo di raffreddamento. Anche gli stampi in lega di rame sono buoni conduttori di calore e, pertanto, richiedono tempi di raffreddamento inferiori rispetto agli stampi in acciaio.

3. Trattamento della superficie dello stampo: Il tempo di raffreddamento è anche legato alle caratteristiche della superficie dello stampo. Una superficie ruvida e un rivestimento più spesso rallentano la velocità di raffreddamento, mentre una superficie liscia e un rivestimento termoconduttivo possono migliorare l'efficienza di raffreddamento.

4. Layout del canale dell'acqua di stampo: Nel processo di stampo a iniezione è necessario analizzare tutti i fattori che possono causare problemi alla struttura del prodotto. A tal fine, potrebbe essere necessario proporre diversi progetti di canali di circolazione dell'acqua. I canali dell'acqua dello stampo dovrebbero essere il più possibile rettilinei, ridurre al minimo i progetti che contengono molti pozzi di raffreddamento e angoli e minimizzare l'acqua morta. Nella fase di progettazione dello stampo, la disposizione dei canali dell'acqua di raffreddamento può essere organizzata in modo ragionevole per garantire l'effetto di raffreddamento.

5. Temperatura dello stampo: Viene stabilito mediante il calcolo della temperatura reale dei punti di ingresso e uscita dell'acqua nella cavità dello stampo. Se la variazione termica tra le varie regioni e la variazione termica con la temperatura impostata possono essere regolate nell'intervallo di ±5℃, significa che il raffreddamento fondamentale è soddisfacente.

6. Manutenzione giornaliera degli stampi a iniezione: Se sulla superficie dello stampo sono presenti olio o sporcizia, l'efficienza di raffreddamento sarà generalmente ridotta. È necessario pulire regolarmente la superficie della cavità e utilizzare una macchina di pulizia per pulire il canale dell'acqua dello stampo. Durante il normale funzionamento, in particolare durante le ispezioni giornaliere degli avviamenti locali, è necessario prestare maggiore attenzione al monitoraggio del flusso dell'acqua di raffreddamento e le varie anomalie richiedono una gestione tempestiva.

Parametri di elaborazione

1. Temperatura dello stampo: Più alta è la temperatura dello stampo, più lungo è il tempo di raffreddamento. Abbassando la temperatura dello stampo si può ridurre il tempo di raffreddamento.

2. Temperatura e pressione di iniezione: Il calore all'interno dello stampo aumenta con l'aumentare della temperatura e della pressione di iniezione, aumentando il tempo di raffreddamento. La regolazione di questi parametri può ridurre l'accumulo di calore.

3. Velocità di iniezione: Maggiore è la velocità di iniezione, maggiore sarà il calore di taglio generato, quindi il tempo di raffreddamento sarà più lungo. Una delle misure che gli operatori possono adottare per ridurre il tempo di raffreddamento è la riduzione della velocità di iniezione.

Fattori ambientali

1. Temperatura e umidità ambiente: Il processo di raffreddamento è influenzato dalla temperatura e dai livelli di umidità all'interno dell'area di produzione. Le alte temperature e l'umidità prolungano il tempo di raffreddamento, mentre le basse temperature e l'umidità lo accorciano.

2. Temperatura e portata del fluido di raffreddamento: Anche la velocità della temperatura e del flusso influisce sul raffreddamento del sistema. È possibile migliorare la velocità di raffreddamento diminuendo la temperatura del mezzo di raffreddamento e aumentando la portata.

Metodi per ridurre il tempo di raffreddamento

Ottimizzare la selezione dei materiali

Scegliere materiali con un coefficiente di conducibilità termica più elevato, può essere plastica con additivi aggiuntivi. Per migliorare la conducibilità termica della formula risultante, si consigliano le seguenti misure: Includere nella composizione additivi termoconduttivi, ad esempio additivi a base di polvere di alluminio o di rame di plastificanti in polvere.

Migliorare la progettazione degli stampi

1. Ottimizzare il design del canale di raffreddamento: Progettare correttamente i canali di raffreddamento per garantire un raffreddamento uniforme della superficie dello stampo. Un altro metodo consiste nell'utilizzare canali di raffreddamento a spirale o sistemi di raffreddamento a più circuiti.

2. Utilizzare mezzi di raffreddamento ad alta efficienza: Il raffreddamento può essere effettuato con altri mezzi che hanno una maggiore capacità di raffreddamento, come l'olio e i gas refrigerati diversi dall'acqua.

3. Selezionare i materiali dello stampo: Utilizzare materiali con una conducibilità termica superiore a quella dell'acciaio, come il rame e le leghe, compreso l'alluminio.

4. Trattamento della superficie dello stampo: È necessario applicare un rivestimento o una placcatura termoconduttiva sulla superficie dello stampo per migliorare la conduttività termica.

5. Design di raffreddamento bilanciato: Ottimizzare la progettazione dello stampo per garantire un raffreddamento uniforme di tutte le parti del prodotto plastico, evitando tensioni e deformazioni interne.

Regolazione dei parametri di elaborazione

1. Abbassare la temperatura dello stampo: Per raffreddare la temperatura dello stampo si possono utilizzare anche dispositivi di raffreddamento come un sistema ad acqua, un sistema ad aria fredda o spray refrigeranti.

2. Ottimizzare la temperatura e la pressione di iniezione: Ottimizzare la temperatura e la pressione dell'iniezione per controllare l'accumulo di calore senza compromettere la qualità del prodotto.

3. Controllo della velocità di iniezione: Regolare la velocità di iniezione per evitare un eccessivo calore di taglio, riducendo così il tempo di raffreddamento.

4. Prolungare il tempo di mantenimento: Un tempo di mantenimento maggiore sotto pressione può aumentare l'effetto di raffreddamento.

Utilizzare tecnologie di raffreddamento ausiliarie

1. Tecnologia di raffreddamento a impulsi: Poiché anche la velocità di raffreddamento del mezzo di raffreddamento può influire sull'efficienza del processo, si raccomanda di modificare periodicamente la portata e la temperatura del mezzo di raffreddamento.

2. Tecnologia di raffreddamento a frequenza variabile: Analizzare le necessarie regolazioni della portata e della temperatura del mezzo di raffreddamento in base alle variazioni della temperatura dello stampo.

3. Trattamento della superficie dello stampo: Si potrebbe utilizzare un rivestimento termoconduttivo, uno strato di placcatura termoconduttiva per ottimizzare la conduzione termica dello stampo.

Sfruttare la tecnologia di simulazione al computer

1. Simulazione fluidodinamica computazionale (CFD): Utilizzando un software di simulazione, vengono provati diversi layout dell'acqua di raffreddamento e viene studiata la convezione del fluido nei canali di raffreddamento dello stampo per ottenere un design ottimale.

2. Analisi del campo di temperatura dello stampo: Analizzare le variazioni di temperatura che si verificano durante lo stampaggio per verificare le aree che richiedono più tempo per raffreddarsi e apportare le dovute modifiche.

3. Simulazione del processo di iniezione: Per trovare altri parametri che riducano il tempo di raffreddamento dello stampaggio a iniezione, utilizzare il software di simulazione per sviluppare il processo di iniezione.

Conclusione

Il tempo di raffreddamento è uno dei parametri più importanti dello stampaggio a iniezione, in quanto determina la qualità del prodotto finale, il tempo di ciclo necessario e la produttività del processo. Per ridurre il tempo di raffreddamento nello stampaggio a iniezione, è fondamentale considerare fattori quali lo spessore delle pareti, il mantenimento di un tempo di raffreddamento adeguato, la temperatura di raffreddamento corretta, la garanzia di un tempo di raffreddamento adeguato e l'implementazione di tecniche di raffreddamento dello stampo efficienti, poiché un tempo di raffreddamento insufficiente può avere un impatto negativo sull'intero processo. stampaggio a iniezione tempo di ciclo. Pertanto, per ridurre il tempo di raffreddamento, si possono applicare diversi approcci, come la selezione del materiale, la progettazione dello stampo, i parametri di processo e l'applicazione di tecnologie di raffreddamento ausiliarie. Le nuove tecnologie e i nuovi materiali che verranno sviluppati nel tempo offriranno maggiori possibilità di ridurre ulteriormente i tempi di taglio in futuro.