Soprattutto per i pezzi a parete spessa, il tempo di raffreddamento può essere significativamente ridotto con l’assistenza ad acqua rispetto a quella a gas.
Il principio dello stampaggio a iniezione assistito dall’acqua
Lo stampaggio ad iniezione assistita ad acqua è un’evoluzione della tecnologia di iniezione di gas in cui il gas che sposta il materiale fuso (solitamente azoto) viene sostituito dall’acqua.
Il materiale fuso caldo può fluire in uno stampo ad iniezione. Ciò fa sì che il materiale fuso più spesso si raffreddi più lentamente perché è isolato dalla parete esterna. Mentre il fronte di fusione interno si raffredda a una velocità diversa dalla superficie esterna, si restringe e può tirare la superficie esterna, creando deformazioni e segni di affondamento. regolatore di temperatura olio caldo.
Riducendo gli artefatti come i segni di affondamento, la deformazione e la forza di serraggio grazie all’uso di WIT, è possibile garantire il massimo utilizzo del materiale. Un sottoprodotto di un maggiore utilizzo del materiale è la riduzione del peso, perché meno materiale viene sprecato e meno artefatti indesiderati.
Sebbene entrambi i metodi possano essere utilizzati per realizzare componenti plastici con cavità funzionali, lo stampaggio ad iniezione assistita ad acqua si è dimostrato il più adatto per la produzione economica di parti con sezioni chiuse di grandi dimensioni.
Lo stampaggio ad iniezione assistita ad acqua si presenta in diverse forme. Durante lo soffiaggio, la cavità dello stampo viene parzialmente riempita di materiale fuso, e poi il gas si espande (gonfia) fino a riempire la cavità.
Al contrario, in un processo di blow-out o di controflusso, la cavità viene riempita con la massa fusa e poi il nucleo fluido viene soffiato fuori nella cavità di overflow o soffiato indietro nel tubo del materiale.
Problemi tipici dello stampaggio a iniezione assistito dall’acqua
I difetti che possono verificarsi nello stampaggio a iniezione assistito ad acqua finora non sono comparsi nello stampaggio assistito a gas. Tutti i difetti possono essere compensati scegliendo correttamente i parametri di processo.
Di norma, è meglio puntare a una portata volumetrica elevata con una bassa pressione di iniezione, che può essere ottenuta riducendo al minimo la contropressione e ottenendo così un tempo di mantenimento dell’acqua sufficiente.
Per eliminare i vortici in prossimità dell’ugello di iniezione e le increspature nella parete, l’acqua deve essere iniettata a bassa pressione, per poi aumentare il più rapidamente possibile fino alla pressione di iniezione effettiva.
Quando la portata volumetrica dell’acqua è troppo bassa, si verifica un modellamento locale causato dal vapore. Se compaiono pori, la pressione dell’acqua aumenta lentamente fino al punto in cui il sottile strato superficiale già formato a bassa pressione può essere rotto dalla pressione dell’acqua.
Il processo di diffusione provoca la formazione di bolle d’acqua, mentre la porosità si verifica quando la massa fusa si solidifica a bassa pressione su entrambi i lati dello stampo e del fluido, e il materiale tra gli strati esterni del solido si accartoccia causando la formazione di vacuoli.
Per eliminare o ridurre la generazione di porosità, sono inoltre necessarie elevate portate durante la fase di iniezione e un’alta pressione dell’acqua durante la fase di mantenimento o raffreddamento. La lenta solidificazione del materiale può contrastare la formazione di porosità.
Le linee di media con biforcazioni rappresentano una sfida particolare. Se la biforcazione è anche soffiata via, il controllo delle cavità dello stampo di trabocco è stretto.
Soprattutto se si utilizza un materiale a presa rapida, uno strato sottile si solidificherà in modo indesiderato alla biforcazione e dovrà essere nuovamente strappato. Il risultato sono le crepe nello strato esterno.
Lo stampaggio a iniezione assistito dall’acqua si compone di cinque fasi
(1) Iniezione del fuso
(2) Iniezione dell’acqua e cambiamento dell’anima
(3) Mantenimento della pressione dell’acqua nella fase di mantenimento (eventualmente con processo di lavaggio)
(4) Rilascio della pressione ed evacuazione dell’acqua
(5) Estrazione dallo stampo
Caratteristiche dello stampaggio a iniezione assistito dall’acqua
Poiché è necessario formare completamente il canale d’acqua, nello stampaggio a iniezione assistito ad acqua i parametri di processo sono più importanti che nello stampaggio a iniezione assistito a gas.
Sono stati determinati gli effetti di diversi parametri di lavorazione delle materie plastiche sulle lunghezze di penetrazione dell’acqua. È emerso che il tasso di ritiro e la viscosità dei materiali polimerici e le forme dei vuoti delle anime cave determinano principalmente le lunghezze di penetrazione dell’acqua nei prodotti stampati.
L’incomprimibilità dell’acqua garantisce un migliore controllo del processo, ma pone maggiori requisiti all’unità tecnologica di iniezione dell’acqua, che deve fornire continuamente la portata necessaria.
Un vantaggio dell’acqua rispetto al gas è nelle fasi di mantenimento e raffreddamento: le sue eccellenti proprietà di raffreddamento consentono di raffreddare internamente la massa fusa e di ridurre significativamente il tempo di raffreddamento. Grazie al migliore effetto di raffreddamento dell’acqua rispetto al gas, il tempo di raffreddamento e quindi il tempo di ciclo possono essere ridotti in modo significativo quando vengono lavorati pezzi con diametri maggiori.
L’evacuazione dell’acqua può essere ottenuta in diversi modi. Per i materiali con temperature di lavorazione elevate, come le poliammidi, è sufficiente la pressione del vapore. Anche la gravità svolge un ulteriore ruolo.
Un altro metodo consiste nell’iniettare gas compresso attraverso un’altra siringa, che fa uscire l’acqua e provoca un effetto di asciugatura. Indipendentemente dal metodo scelto, l’acqua che fuoriesce dalla parte in plastica rifluisce nel serbatoio attraverso l’iniettore. Per garantire una buona evacuazione, l’iniettore dell’acqua deve essere posizionato nel punto più basso dello stampo.
Confronto tra lo stampaggio a iniezione assistito da acqua e da gas
Sebbene lo stampaggio a iniezione assistito ad acqua e quello assistito a gas si basino sugli stessi principi, la maggior parte degli osservatori ritiene che l’assistenza ad acqua non sostituirà quella a gas e che il processo da adottare dipenda dall’applicazione e dallo stampo.
Lo stampaggio ad iniezione assistita ad acqua è lo stesso del processo assistito a gas. La tecnologia di iniezione dell’acqua inizia con una breve sezione di materiale fuso iniettata nella cavità dello stampo, seguita dall’iniezione di acqua, che comprime la resina fusa per modellare il pezzo.
In alcune applicazioni, il gas compresso viene utilizzato per spremere l’acqua dal canale di scorrimento per disumidificare completamente i componenti strutturali.
Studi e applicazioni hanno dimostrato che l’assistenza ad acqua produce pareti della cavità più sottili e uniformi, il che significa risparmio di materiale. Inoltre, gli ugelli per l’iniezione d’acqua sono tipicamente più grandi di quelli per il gas, e lo stampaggio assistito ad acqua produce canali di colata più grandi con pareti più lisce rispetto a quello assistito a gas.
Il principale vantaggio dello stampaggio assistito da acqua rispetto allo stampaggio assistito da gas con azoto è la rapida efficienza di raffreddamento dell’acqua. La conducibilità termica dell’acqua è 40 volte superiore a quella dell’azoto e la capacità termica dell’acqua è 4 volte superiore a quella del gas. Per i pezzi a parete spessa, il raffreddamento assistito da acqua può ridurre il tempo di raffreddamento di 30-70% rispetto a quello assistito da gas.
La differenza principale tra gas e acqua è che il gas può essere compresso, mentre l’acqua no. La maggiore viscosità e l’incomprimibilità dell’acqua fanno sì che l’estremità anteriore dell’acqua formi un’interfaccia solida, che agisce come un martello compressore per scavare il pezzo. L’estremità anteriore dell’acqua svolge anche il ruolo di raffreddare la massa fusa riempita nella cavità dello stampo.
I vantaggi dello stampaggio a iniezione assistito ad acqua rispetto a quello assistito a gas:
(1) Riduzione significativa del tempo di raffreddamento del pezzo da lavorare
(2) È possibile ottenere sezioni trasversali del pezzo più grandi.
(3) Parete interna liscia
(4) Minore deformazione del pezzo grazie al raffreddamento uniforme
(5) Sezione trasversale uniforme della parete
(6) Costo inferiore e facile accesso all’acqua come mezzo di pressione.
Potenziali svantaggi dello stampaggio ad iniezione assistita ad acqua:(1) Problema di perdita d’acqua
(2) Il pezzo da lavorare deve essere disidratato
(3) Macchina ad iniezione d’acqua di grandi dimensioni
(4) Non adatto a tutti i pezzi
Materiali per lo stampaggio assistito dall’acqua
I maggiori progressi sono stati compiuti nella sostituzione dei tubi e delle parti metalliche utilizzate per il trasferimento dei fluidi nel vano motore delle automobili con materiali di tipo poliammidico (nylon).
Questi materiali speciali sono stati modificati per ottenere un tasso di cristallizzazione più lento ed evitare l’indurimento prematuro e la perforazione (o pelucchi). I nuovi materiali poliammidici sono del tipo poliammide-6 o poliammide-6/6 e contengono principalmente fibre di vetro o cariche minerali di fibra di vetro.
I materiali a base di poliammide-6/6 presentano una migliore resistenza alla corrosione dei refrigeranti glicolici. Alcuni trasformatori utilizzano il polipropilene nei processi assistiti dall’acqua, mentre altri stanno valutando i copolimeri acrilonitrile-butadiene-stirene non caricati (ABS), l’acetale e il polibutilene tereftalato (PBT) come materiali di base per applicazioni correlate.
Sviluppo e prospettive di applicazione dello stampaggio assistito dall’acqua
La tecnologia di stampaggio ad iniezione assistita ad acqua si sta sviluppando rapidamente, e gli ugelli sono stati migliorati per aumentare le prestazioni di tenuta e ridurre le perdite della pompa dell’acqua. Gli ugelli utilizzati per l’iniezione di acqua e aria possono anche fungere da uscita per l’accumulo di acqua nella cavità del pezzo.
La nuova forma del contenitore di alimentazione dell’acqua è più ottimizzata per migliorare le prestazioni di pressione, capacità e controllo dei tempi del processo di centratura.
La tecnologia di stampaggio a iniezione assistito ad acqua è stata sviluppata principalmente in Europa; di conseguenza, la sua applicazione commerciale è più avanzata in Europa che in Nord America o in Asia. Le applicazioni comprendono componenti automobilistici, beni di consumo e componenti industriali.
Il processo WIT è ideale per la maggior parte dei componenti cavi o parzialmente cavi, come tubi dell’acqua e maniglie delle porte. Le applicazioni WIT tipiche comprendono maniglie, telai superiori, coperchi dei bilancieri, blocchi per porte, spatole, staffe, sedie e mobili per ufficio. Alcuni di questi componenti tubolari erano in passato prodotti con la tecnologia di stampaggio assistito a gas, ma la tecnologia assistita ad acqua è più adatta.
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