Wat is spuitgieten met behulp van water?

Waterondersteunde injectietechnologie is een geavanceerde spuitgieten proces waarbij een deel van de smelt in de vormholte wordt geïnjecteerd en vervolgens water onder hoge druk via apparatuur in de smelt wordt geïnjecteerd om uiteindelijk het werkstuk te vormen.

Door de onsamendrukbaarheid van water, waardoor aan de voorkant van het water een vast grensvlak wordt gevormd, wordt de binnenwand van het product geëxtrudeerd in een holte en speelt de voorkant van het water ook de rol van snelle koeling.

Daarom heeft waterondersteuning veel voordelen die niet te vergelijken zijn met gasondersteuning. Onderzoeken en toepassingen hebben aangetoond dat met behulp van water dunnere en meer uniforme holtewanden kunnen worden gegenereerd en dat het oppervlak van de binnenwand van de runner zeer glad is.

Vooral voor dikwandige werkstukken kan de koeltijd aanzienlijk worden verkort met waterondersteuning in vergelijking met gasondersteuning.

Het principe van spuitgieten met behulp van water

Water-geassisteerd spuitgieten is een ontwikkeling van gasinjectietechnologie waarbij het gas dat het gesmolten materiaal wegblaast (meestal stikstof) wordt vervangen door water.

Het hete gesmolten materiaal kan in een spuitgietmatrijs stromen. Dit zorgt ervoor dat het dikkere gesmolten materiaal langzamer afkoelt omdat het wordt geïsoleerd door de buitenwand. Terwijl de binnenste smeltfront met een ander tempo afkoelt dan het buitenoppervlak, krimpt het en kan het aan het buitenoppervlak trekken, wat vervorming en zinkmerken veroorzaakt. temperatuurregelaar hete olie.

Door artefacten zoals zinksporen, kromtrekken en klemkracht te verminderen met WIT, kunt u materiaal optimaal benutten. Een bijproduct van een hoger materiaalgebruik is een lager gewicht omdat er minder materiaal verloren gaat en er minder ongewenste artefacten ontstaan.

Hoewel beide methoden kunnen worden gebruikt om kunststofonderdelen met functionele holtes te maken, is gebleken dat water-geassisteerd spuitgieten het meest geschikt is voor de economische productie van onderdelen met grote gesloten secties.

Water-geassisteerd spuitgieten komt in verschillende vormen voor. Tijdens het blazen wordt de matrijsholte gedeeltelijk gevuld met gesmolten materiaal, en vervolgens zet het gas uit (blaast op) totdat de holte gevuld is.

In een blow-out of tegenstroomproces wordt de holte daarentegen gevuld met smelt en wordt de vloeistofkern vervolgens uitgeblazen in de overloopholte of teruggeblazen in de materiaalbuis.

Typische problemen bij spuitgieten met waterondersteuning

De defecten die kunnen optreden in watergeassisteerde spuitgieten zijn tot nu toe niet voorgekomen bij gas-geassisteerd spuitgieten. Alle defecten kunnen worden gecompenseerd door een juiste keuze van verwerkingsparameters.

In de regel is het beter om te streven naar een hoog debiet met een lage injectiedruk, wat kan worden bereikt door de tegendruk te minimaliseren en zo voldoende water vast te houden.

Om wervelingen in de buurt van het injectiepistool en rimpelingen in de wand te onderdrukken, moet het water om te beginnen met lage druk worden geïnjecteerd en moet de druk zo snel mogelijk worden verhoogd tot de werkelijke injectiedruk.

Als de volumestroom van water te laag is, zal er plaatselijk vervorming door stoom optreden. Als er poriën ontstaan, bouwt de waterdruk zich langzaam op tot het punt waarop de dunne oppervlaktelaag die al bij lage druk is gevormd, door de waterdruk kan worden doorbroken.

Het diffusieproces veroorzaakt waterbellen, en porositeit ontstaat wanneer de smelt stolt bij lage druk aan beide zijden van de mal en vloeistof, en het materiaal tussen de buitenste lagen van de vaste stof verkruimelt, waardoor vacuoles ontstaan.

Om het ontstaan van porositeit te elimineren of te verminderen, zijn bovendien hoge volumestromen nodig tijdens de injectiefase en een hoge waterdruk tijdens de wacht- of koelfase. De langzame stolling van het materiaal kan de vorming van porositeit tegengaan.

Medialijnen met vertakkingen vormen een bijzondere uitdaging. Als de bifurcatie ook wordt uitgeblazen, dan is de controle over de overloopvormholtes krap.

Vooral als een snel uithardend materiaal wordt gebruikt, zal een dunne laag ongewenst stollen bij de splitsing en deze moet dan weer uit elkaar worden getrokken. Scheuren in de buitenste laag zijn het gevolg.

Spuitgieten met behulp van water bestaat uit vijf stappen

(1) Injecteren van de smelt

(2) Injectie van water en kernverandering

(3) Onderhoud van de waterdruk in het drukhoudgedeelte (optioneel inclusief het spoelproces)

(4) Drukontlasting en waterafvoer

(5) Ontvouwen

Kenmerken van spuitgieten met waterondersteuning

Vanwege de noodzaak van een volledig gevormde waterweg zijn procesparameters belangrijker bij water-geassisteerd spuitgieten dan bij gas-geassisteerd spuitgieten.

De effecten van verschillende kunststofverwerkingsparameters op de waterpenetratielengte werden bepaald. Het bleek dat de krimpsnelheid en de viscositeit van de polymere materialen en de holle vormen van de holle kernen voornamelijk de waterindringingslengtes in gegoten producten bepaalden.

De incompressibiliteit van water zorgt voor een betere procesbeheersing, maar stelt hogere eisen aan de waterinjectietechnologie-eenheid, die continu de benodigde volumestroom moet leveren.

Een voordeel van water ten opzichte van gas is de fixatie- en koelfase: dankzij de uitstekende koeleigenschappen kan de smelt intern worden gekoeld en kan de koeltijd aanzienlijk worden verkort. Door het betere koelingseffect van water in vergelijking met gas kan de koeltijd en dus de cyclustijd aanzienlijk worden verkort wanneer onderdelen met grotere diameters worden verwerkt.

Waterafvoer kan op verschillende manieren worden bereikt. Voor materialen met hoge verwerkingstemperaturen, zoals polyamiden, is stoomdruk voldoende. Ook de zwaartekracht speelt een rol.

Een andere methode is het injecteren van samengeperst gas via een andere injectiespuit, waardoor het water naar buiten wordt geblazen en een droogeffect ontstaat. Ongeacht de gekozen methode stroomt het water dat uit het kunststofdeel komt via de injector terug in de tank. Voor een goede evacuatie moet de waterinjector op het laagste punt van de mal worden geplaatst.

Vergelijking van spuitgieten met water en met gas

Hoewel de principes van waterondersteund spuitgieten en gasondersteund spuitgieten hetzelfde zijn, geloven de meeste waarnemers dat waterondersteund spuitgieten gasondersteund spuitgieten niet zal vervangen en dat het te gebruiken proces afhangt van de toepassing en de matrijs.

Water-geassisteerd spuitgieten is hetzelfde als het gas-geassisteerde proces. Waterinjectietechnologie begint met een kort segment gesmolten materiaal dat in de matrijs wordt geïnjecteerd, gevolgd door de injectie van water, dat de gesmolten hars samendrukt om het onderdeel te vormen.

In sommige toepassingen wordt samengeperst gas gebruikt om het water uit de loopwagen te persen om de structurele onderdelen volledig te ontvochtigen.

Studies en toepassingen hebben aangetoond dat water-assistentie dunnere en uniformere holtewanden produceert, wat materiaalbesparing betekent. Bovendien zijn waterinjectiespuitmonden doorgaans groter dan gasspuitmonden, en produceert water-geassisteerd spuitgieten grotere spuitkanalen met gladdere wanden dan gas-geassisteerd spuitgieten.

Het belangrijkste voordeel van gieten met water ten opzichte van gieten met stikstof is de snelle koelingsefficiëntie van water. De thermische geleidbaarheid van water is 40 keer hoger dan die van stikstof en de warmtecapaciteit van water is 4 keer groter dan die van gas. Voor dikwandige werkstukken kan de koeltijd met water 30-70% korter zijn dan met gas.

Het belangrijkste verschil tussen gas en water is dat gas kan worden samengeperst en water niet. Door de hogere viscositeit en incompressibiliteit van water vormt de voorkant van het water een vaste interface, die werkt als een knijpende hamer om het werkstuk uit te hollen. De voorkant van het water speelt ook een rol bij het koelen van de smelt die in de vormholte wordt gevuld.

De voordelen van water-geassisteerd spuitgieten vergeleken met gas-geassisteerd spuitgieten:

(1) Verkort de koeltijd van het werkstuk aanzienlijk

(2) Grotere werkstukdoorsnedes zijn mogelijk.

(3) Gladde binnenwand

(4) Minder vervorming van het werkstuk door gelijkmatige koeling

(5) Uniforme wanddoorsnede

(6) Lagere kosten en gemakkelijke toegang tot water als drukmedium

Mogelijke nadelen van water-geassisteerd spuitgieten:

(1) Probleem met waterlekkage

(2) Werkstuk moet ontwaterd worden

(3) Waterinjectiemachine van groot formaat

(4) Niet geschikt voor alle werkstukken

Materialen voor spuitgieten met water

De grootste vooruitgang is geboekt bij het vervangen van leidingen en metalen onderdelen die worden gebruikt voor vloeistofoverdracht in het motorcompartiment van auto's door materialen van het polyamidetype (nylon).

Deze speciale materialen zijn aangepast om een langzamere kristallisatiesnelheid te verkrijgen en om vroegtijdige uitharding en perforatie (of pluizen) te voorkomen. De nieuwe polyamidematerialen zijn van het type polyamide-6 of polyamide-6/6 en bevatten voornamelijk glasvezels of glasvezel-minerale vulstoffen.

Materialen op basis van polyamide-6/6 zijn beter bestand tegen corrosie door glycol-koelmiddelen. Sommige verwerkers gebruiken polypropyleen in processen met waterondersteuning, terwijl anderen ongevulde acrylonitril-butadieen-styreencopolymeren (ABS), acetaal en polybutyleentereftalaat (PBT) evalueren als basismateriaal voor verwante toepassingen.

Ontwikkeling en toepassingsvooruitzichten van spuitgieten met water

Water-geassisteerde spuitgiettechnologie ontwikkelt zich snel, en de spuitmonden zijn verbeterd om de afdichtingsprestaties te verbeteren en waterpomplekkages te verminderen. Spuitmonden die worden gebruikt voor water- en luchtinjectie kunnen ook dienen als uitlaat voor waterophoping in de werkstukholte.

De nieuwe vorm van de watertoevoercontainer is meer geoptimaliseerd om de prestaties van druk, capaciteit en timingcontrole van het centreerproces te verbeteren.

Watergesteund spuitgieten technologie is voornamelijk in Europa ontwikkeld, wat betekent dat de commerciële toepassing van deze technologie in Europa verder gevorderd is dan in Noord-Amerika of Azië. De toepassingen zijn auto-onderdelen, consumentenonderdelen en industriële onderdelen.

Het WIT-proces is geweldig voor de meeste soorten holle of gedeeltelijk holle onderdelen zoals waterleidingen en deurklinken. Typische WIT-toepassingen zijn handgrepen, topframes, tuimelaars, deurblokken, spatels, beugels, stoelen en kantoormeubilair. Sommige van deze buisvormige onderdelen werden vroeger geproduceerd met behulp van gieten met gasondersteuning technologie, maar waterondersteunde technologie is geschikter.