Che cos'è la temperatura dello stampo nello stampaggio a iniezione?

Una superficie di stampo calda mantiene la superficie plastica liquida abbastanza a lungo da creare pressione all’interno della cavità.

Se la cavità viene riempita e la pressione della cavità può premere la plastica morbida contro il metallo prima che la pelle congelata sembri indurirsi, allora la superficie della cavità si replica altamente.

D’altra parte, se la plastica che entra nella cavità a bassa pressione rimane sospesa, anche se per breve tempo, il suo leggero contatto con il metallo può causare macchie, talvolta definite “gate smearing”.

Per ogni tipo di plastica e di parte in plastica, esiste un limite di temperatura della superficie dello stampo oltre il quale possono verificarsi uno o più effetti indesiderati (ad esempio, i componenti possono presentare bave).

Quali sono gli effetti delle temperature più elevate degli stampi?

Temperature dello stampo più elevate comportano una minore resistenza al flusso. Su molte presse a iniezione ciò produce naturalmente un flusso più rapido attraverso canali, punti di iniezione e cavità, perché le valvole di controllo del flusso di iniezione non compensano questa variazione; il riempimento più rapido genera quindi una pressione effettiva maggiore nei punti di iniezione e nelle cavità. Ciò può causare bave da traboccamento.

Poiché il modello più caldo non congela la plastica che entra nell’area del bordo di trabocco prima che si sviluppino alte pressioni, la fusione può traboccare intorno alla barra di espulsione e riversarsi nella fessura della linea di separazione.

Ciò indica la necessità di un buon controllo della velocità di iniezione, che alcuni moderni programmatori di controllo del flusso sono in grado di effettuare.

In genere, un aumento della temperatura dello stampo riduce la quantità di plastica che presenta uno strato di condensazione nella cavità mattutina, consentendo al materiale fuso di scorrere più facilmente all’interno della cavità, con conseguente aumento del peso del pezzo e migliore qualità della superficie.

Allo stesso tempo, l’aumento della temperatura dello stampo determina anche un aumento della resistenza alla tensione del pezzo.

Come scegliere la temperatura dello stampo nello stampaggio a iniezione?

La temperatura dello stampo influisce sul comportamento di scorrimento del materiale plastico fuso durante il riempimento e influenza le prestazioni del prodotto plastico.

La temperatura dello stampo determina la velocità di raffreddamento della massa fusa. Quanto più rapida è la velocità del processo di raffreddamento, tanto più rapida è la diminuzione della temperatura della massa fusa, che aumenta la viscosità e rende difficile il flusso, con conseguente aumento della perdita di pressione d’iniezione, riduzione della pressione effettiva di riempimento dello stampo e perfino sotto-riempimento.

Di solito, la temperatura dello stampo deve essere determinata in base alle proprietà della plastica lavorata, ai requisiti prestazionali del prodotto, alla forma e alle dimensioni del prodotto e alle condizioni del processo di stampaggio, ecc.

(1) Per le materie plastiche con viscosità più elevata, come il PC, è opportuno utilizzare una temperatura di stampo più alta; mentre per le materie plastiche con viscosità ridotta, come PA, PS, ecc. è opportuno utilizzare una temperatura di stampo più bassa.

Quando la temperatura dello stampo diminuisce, la velocità di solidificazione e di raffreddamento della plastica aumenta, a tutto vantaggio della produttività e della riduzione del ciclo di produzione.

(2) Per evitare deformazioni durante lo stampaggio, la temperatura dello stampo deve essere solitamente inferiore alla temperatura di transizione vetrosa della plastica o alla temperatura che ha meno probabilità di causare deformazioni del prodotto, ma la temperatura di stampaggio del prodotto deve essere leggermente superiore alla temperatura dello stampo. La temperatura di stampaggio è legata allo spessore della parete e alle tensioni residue del prodotto.

(3) La temperatura dello stampo influisce sulla cristallizzazione della plastica, sull’orientamento molecolare, sulle sollecitazioni del prodotto e su diverse nuove energie meccaniche. Una bassa temperatura dello stampo favorisce la cristallizzazione del polimero.

Per i prodotti a parete spessa, dato che il tempo di riempimento dello stampo e il tempo di raffreddamento sono lunghi, se la temperatura dello stampo è troppo bassa, si formerà una bolla di vuoto e un restringimento all’interno del prodotto, con conseguente stress interno.

Sistema di regolazione della temperatura dello stampo

Il processo di stampaggio a iniezione della plastica consiste nell’iniettare plastica fusa nella cavità dello stampo ad alta pressione, quindi il materiale fuso viene raffreddato nella cavità e solidificato al di sotto della temperatura di deflessione termica della plastica.

Questo processo si realizza grazie alla differenza di temperatura tra il fuso e lo stampo. Poiché materiali diversi richiedono temperature dello stampo differenti (la temperatura dello stampo deve essere inferiore alla temperatura di deflessione termica del pezzo in plastica), una temperatura dello stampo troppo alta o troppo bassa influisce sulla qualità e sulla produzione del pezzo.

A. Troppo alta: bave; ritiro; lungo tempo di solidificazione dei pezzi in plastica, ciclo di stampaggio a iniezione prolungato e bassa produttività.

B. Troppo bassa: scarsa fluidità del fuso, maggiori tensioni nel pezzo in plastica e difetti quali riempimento insufficiente, linee di giunzione, mancanza di materiale e scarsa lucentezza superficiale.

C. Non uniforme: variazioni del tasso di ritiro, deformazione dei pezzi in plastica ecc.

Pertanto, la progettazione dello stampo deve prevedere un dispositivo di raffreddamento o riscaldamento per regolare la temperatura dello stampo e il ciclo di iniezione. (1) Quando la temperatura del materiale di stampaggio non è sufficiente a portare lo stampo alla temperatura richiesta per lo stampaggio, occorre prevedere un dispositivo di riscaldamento.

(2) Quando si stampano pezzi in plastica con spessore di parete superiore a 20mm, occorre considerare il dispositivo di riscaldamento.

(3) Quando la temperatura del materiale fa sì che la temperatura dello stampo superi la temperatura richiesta per lo stampaggio, è necessario prendere in considerazione il dispositivo di raffreddamento.

(4) In genere, quando si stampano materiali termoplastici, lo stampo deve essere raffreddato; per i materiali plastici termoindurenti, lo stampo deve essere riscaldato.

Scopo della regolazione della temperatura dello stampo

A. Accorciare il ciclo di stampaggio: mantenere al di sotto della temperatura di deformazione termica del materiale plastico con mezzi di raffreddamento efficaci.

B. Migliorare la qualità dei pezzi in plastica: prevenire la deformazione del demold.

C. Adattamento a esigenze speciali: quando si inietta plastica cristallina per controllarne la cristallinità e migliorarne le prestazioni complessive, in genere è necessario mantenere una temperatura dello stampo più elevata; gli stampi grandi devono essere preriscaldati prima dello stampaggio a iniezione; riscaldamento locale dello stampo per esigenze speciali; riscaldamento del sistema a canale caldo, ecc.

Come isolare le muffe

Molti stampi, soprattutto per i tecnopolimeri, funzionano a temperature relativamente elevate, come 80 gradi Celsius o 176 gradi Fahrenheit.

Se lo stampo non è isolato, la perdita di calore verso l’aria e la pressa a iniezione può facilmente essere pari a quella verso il cilindro di iniezione. Isolare lo stampo dalla piastra della macchina e, se possibile, isolarne la superficie.

Se si considera uno stampo a canale caldo, cercare di ridurre lo scambio termico tra la sezione del canale caldo e il pezzo stampato a iniezione raffreddato. Questo metodo può ridurre la perdita di energia e il tempo di preriscaldamento.

1. Misurazione della temperatura

La misurazione e il controllo della temperatura sono molto importanti nello stampaggio a iniezione. Sebbene effettuare queste misurazioni sia relativamente semplice, la maggior parte delle presse a iniezione non dispone di un numero sufficiente di punti o linee di rilevamento della temperatura.

Sulla maggior parte delle presse per lo stampaggio a iniezione della plastica, la temperatura viene rilevata mediante termocoppie. Una termocoppia è formata da due fili diversi collegati a un’estremità. Se un’estremità è più calda dell’altra, viene generato un debole segnale elettrico; più aumenta il calore, più forte è il segnale.

2. Controllo della temperatura

La termocoppia è anche ampiamente utilizzata come sensore del sistema di controllo della temperatura di fusione. Sul regolatore di temperatura dello stampo, viene impostata la temperatura desiderata della colata e il display del sensore viene confrontato con la temperatura generata al punto stabilito.

In questo sistema più semplice, l’alimentazione viene spenta quando la temperatura di stampaggio raggiunge il setpoint e riaccesa quando la temperatura scende. Questo sistema è chiamato controllo on/off perché è acceso o spento.

3. Temperatura del fuso

La temperatura della colla fusa è molto importante e la temperatura del cilindro di iniezione utilizzata è solo una guida. La temperatura della colla fusa può essere misurata all’ugello di iniezione o utilizzando il metodo di iniezione ad aria.

L’impostazione della temperatura del cilindro di iniezione dipende dalla temperatura del materiale fuso, dalla velocità della vite, dalla contropressione, dal volume di iniezione e dal ciclo di iniezione.

Sintesi

Se non si ha esperienza nella lavorazione di un determinato livello di plastica, si dovrebbe iniziare con l’impostazione più bassa. I cilindri di iniezione sono divisi in zone per facilitare il controllo, ma non tutti sono impostati alla stessa temperatura.

In caso di funzionamento prolungato o ad alte temperature, impostare il controllo della temperatura dello stampo nella prima zona su un valore inferiore, per evitare la fusione prematura e lo smistamento della plastica.

Assicurarsi che il fluido idraulico, le chiusure delle tramogge, gli stampi e i cilindri di iniezione siano alla temperatura effettiva prima di iniziare l’iniezione.

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