De vultijd van een spuitgietmachine is een van de meest cruciale factoren bij het spuitgieten. Het is niet alleen gerelateerd aan de kwaliteit van het verkochte product, maar ook direct aan het aantal verkopen en de kosten van het product. In dit opzicht is de geleverde houddruk een zeer cruciaal onderdeel van de spuitgietmachine bij het beoordelen van de tijd die nodig is om de matrijs te vullen. Deze druk kan dus worden gebruikt om de kwaliteit van de materialen in de spuitgietmatrijs te optimaliseren en te verbeteren om de bijbehorende kosten te verlagen. Dit artikel richt zich op de efficiëntie van de engineeringwerkplek en de berekening van de tijd die nodig is om het vat van de spuitgietmachine te vullen; het effect van enkele factoren op de vultijd en berekeningspraktijken.

Overzicht van het spuitgietproces

Spuitgieten is een proces waarbij druk wordt gebruikt om gesmolten kunststof in een mal te injecteren en vervolgens af te koelen zodat het stolt in de gewenste vorm. Het proces omvat de volgende stappen:

1. Plastificeren: Thermoplasten worden gesmolten in een vat dat bij hoge temperaturen pellets vormt.

2. Injectie: Het gesmolten plastic wordt dan in de vormholte geduwd.

3. Verpakking: Ten tweede wordt de druk na het injecteren gehandhaafd om de neiging van het geïnjecteerde materiaal om te krimpen tegen te gaan.

4. Koeling: De druk wordt gehandhaafd terwijl het plastic afkoelt en stolt in de mal.

5. Openen van de mal en verwijderen van onderdelen: Het onderdeel wordt dan verwijderd wanneer de mal opengaat.

Een onderdeel van het spuitgietproces is de vultijd of injectietijd - de tijd die de gesmolten kunststof nodig heeft om van de schroef door het vat in de vormholte te komen en klaar te zijn.

Het belang van vultijd

Nauwkeurige vultijden zijn cruciaal voor spuitgieten, wat vooral tot uiting komt in de volgende aspecten:

1. Kwaliteit van het product: De duur van het afwasproces heeft een aanzienlijke invloed op de kwaliteit van het product wat betreft oppervlakteafwerking, globale toleranties en vooral op de complexiteit van de holte van het product. In dit geval zal het product onvolmaakt zijn - het zal oppervlaktedefecten vertonen als de vultijd te lang is, onstabiele afmetingen als het te kort is, en rode of witte bellen binnenin als het te lang of te kort is.

2. Productie-efficiëntie: De hoeveelheid tijd die nodig is in het productieproces is een belangrijke overweging vanaf de eerste productie tot het op de markt brengen van het product. Het kan de werkpiek verhogen en de efficiëntie verbeteren als het juiste tijdstip wordt gekozen om de apparatuur te vullen.

3. Kostenbeheersing: Het gebruik van de optie om de vultijd te verlengen voor de optimalisatie kan de hoeveelheid gebruikte materialen en energie verminderen en de productiekosten verlagen.

Factoren die de vultijd beïnvloeden

De vultijd van het spuitgietproces wordt beïnvloed door verschillende factoren, waaronder voornamelijk de volgende aspecten:

1. Materiaaleigenschappen: Kunststoffen kunnen verschillende vloei-eigenschappen hebben; sommige smelten bij een lagere temperatuur, andere bij een hogere; sommige kunnen visceuzer zijn dan andere en sommige kunnen minder goed vloeien dan andere, waardoor de vultijd van materiaal tot materiaal verschilt. Een hoge viscositeit van het materiaal verlengt bijvoorbeeld de vultijd van een matrijs.

2. Parameters spuitgietmachine: De vultijd is sterk afhankelijk van de parameters van het spuitgietsysteem, zoals de schroefsnelheid, de injectiedruk of de schroefdiameter. Door de injectiesnelheid en -druk te verhogen, kan de vultijd geminimaliseerd worden.

3. Vormontwerp: De diameter van de loopwagen, de cantileverafstand, het aantal poorten en de vorm van de matrijsholte hebben ook invloed op de vultijd. Een voorbeeld van een speciaal ontwerp van de matrijs is dat dit soms ook ten koste kan gaan van de vultijd.

4. Procesomstandigheden: De vultijd hangt af van de verwerkingsomstandigheden, zoals de matrijstemperatuur, de smelttemperatuur en de koeltijd. Door de juiste procesparameters te kiezen, kan de tijd die nodig is om de buis te vullen worden verkort.

Methoden voor het berekenen van de vultijd

1. Empirische formule methode

In het echte leven gebruiken we vaak formules om de vultijd te berekenen. Deze formules worden meestal gemaakt door naar veel gegevens te kijken en wat wiskunde te doen. Hier is een veelgebruikte formule:

t_f=𝑉/𝑄

waar:

• t_fis de vultijd;
• 𝑉 is het volume van de vormholte;
• 𝑄 is de injectiestroom.

De injectiestroom 𝑄 kan worden berekend met de volgende formule:

𝑄=𝐴⋅𝑣

waar:

• 𝐴 is de dwarsdoorsnede van de schroefdiameter;
• 𝑣 is de schroefsnelheid.

2. Reologische modelmethode

De reologische modelmethode is gebaseerd op de reologische eigenschappen van het kunststofmateriaal. Het berekent het vloeigedrag van het materiaal in de matrijs om de vultijd te bepalen. Gangbare reologische modellen zijn het Newtoniaanse vloeistofmodel en het niet-Newtoniaanse vloeistofmodel.

Newtoniaans vloeistofmodel

Voor Newtonse vloeistoffen voldoet het stromingsgedrag aan de volgende formule:

𝜏=𝜂⋅𝛾˙

waar:

• τ is de schuifspanning;
• η is de dynamische viscositeit;
• γ˙ is de afschuifsnelheid.

In het Newtoniaanse vloeistofmodel kan de vultijd worden berekend met de volgende formule:

𝑡_𝑓=𝑉/(𝐴⋅𝑣)

Niet-Newtoniaans Vloeistofmodel

Voor niet-Newtoniaanse vloeistoffen is het stromingsgedrag complexer en wordt het vaak beschreven door het power-law fluid model. Het stromingsgedrag van het power-law vloeistofmodel wordt beschreven door de volgende vergelijking:

𝜏=𝑘⋅𝛾˙^𝑛

waar:

• 𝑘 is de stroomconsistentie-index;
• 𝑛 is de stroomgedragindex.

In het niet-Newtoniaanse vloeistofmodel moet bij de berekening van de vultijd rekening worden gehouden met de niet-lineaire stromingseigenschappen van het materiaal.

3. Numerieke simulatiemethode

De beste manier om uit te vinden hoe lang het duurt om een mal te vullen is door wiskunde te gebruiken. Je kunt hiervoor speciale computerprogramma's gebruiken zoals Moldflow, Moldex3D en andere. Deze programma's gebruiken wiskunde om uit te rekenen hoe het plastic in de mal vloeit.

Zo doe je dat:

1. Modelleren: Sommige hebben de mogelijkheid om een 3D-model van de mal te gebruiken met alle onderdelen, zoals de holtes, poorten en runners.

2. Materiaalparameters instellen: Je moet waarden invoeren die het programma aangeven hoe het plastic wordt bewogen en hoe heet het plastic is.

3. Procesparameters instellen: Je moet gegevens invoeren die het programma vertellen hoe het de machine moet bedienen, bijvoorbeeld hoe hard je het plastic moet duwen en hoe heet je de mal moet koken.

4. Simulatie uitvoeren: Dit betekent dat het een eerste vereiste is om het computerprogramma uit te voeren om te visualiseren wat er gebeurt wanneer de kunststof in de matrijs wordt gebracht.

5. Resultaten analyseren: Je moet de antwoorden die het programma je geeft evalueren wat betreft de tijd die nodig is om de mal te vullen en hoe hoog de temperatuur is.

Numerieke simulatie is beter dan de analytische methode omdat het nauwkeurig is voor complexe vormen en materialen met ingewikkelde eigenschappen, maar het vereist speciale software en meer rekenkracht.

4. Experimentele controlemethode

Bij het berekenen van de vultijd met de experimentele verificatiemethode wil ik vermelden dat het een methode is om de vultijd te schatten. Voor het praktische productieproces van smaken wordt de vultijd in een klein stapje verhoogd voor een geschikt aantal keren totdat het optimale niveau is bereikt.

De stappen van de experimentele verificatiemethode zijn als volgt: De stappen van de experimentele verificatiemethode zijn als volgt:

1. Inleidende parameterinstelling: Evalueer eerst de ontwerpparameters voor bijvoorbeeld injectiedruk of injectiesnelheid op basis van theoretische modellen of computersimulaties.

2. Proefproductie: Voer een proef uit en registreer de tijd die nodig is om de mal te vullen en de kwaliteit van de onderdelen, om de nauwkeurigheid van de resultaten van het integrale model voor het voorspellen van het vullen van de mal en de kwaliteit van de onderdelen te onderzoeken.

3. Aanpassen en optimaliseren: Beoordeel de testresultaten, stel een model op om de procesparameters nauwkeurig te wijzigen of optimaliseer de vultijd.

4. Parameters bepalen: Stel na een aantal tests en aanpassingen de ideale vultijd vast.

De kracht van de experimentele verificatiemethode is dat deze eenvoudig en reproduceerbaar is, maar het uitvoeren van het experiment is duur en neemt veel tijd in beslag.

Praktische toepassing Casusanalyse

Om de methoden voor het berekenen van de vultijd beter te begrijpen, zullen we een praktijkgeval analyseren.

Achtergrond

Een bedrijf moet een batch plastic behuizingproducten maken. Het materiaal is polypropyleen (PP). Het matrijsontwerp is als volgt:

• Volume holte: 200 cm³
• Diameter poort: 2 mm
• Aantal poorten: 1

Spuitgieten De machineparameters zijn als volgt:

• Diameter schroef: 30 mm
• Injectiesnelheid: 100 mm/s

Berekeningsstappen

1. Empirische formule methode:

Bereken eerst het injectiedebiet:

A=π⋅(D/2)²=π⋅(30/2)²=706,86 mm²

𝑄=𝐴⋅𝑣=706,86 mm²⋅100 mm/s=70686 mm³/𝑠=70,686 cm³𝑠

Bereken vervolgens de vultijd:

𝑡_𝑓=𝑉/𝑄=200 cm³/70,686 cm³/𝑠≈2.83s

2. Reologische modelmethode:

Ervan uitgaande dat polypropyleen zich bij deze temperatuur gedraagt als een Newtoniaanse vloeistof, kan het stromingsgedrag worden vereenvoudigd als:

𝑡_𝑓=𝑉/(𝐴⋅𝑣)=200 cm³/(706,86 mm²⋅100 mm/s)=200 cm³/70,686 cm³/𝑠≈2.83s

3. Numerieke simulatiemethode:

Moldflow-software gebruiken om de matrijs- en materiaalparameters te simuleren, de procescondities in te stellen en de simulatie uit te voeren. De vultijd was ongeveer 2,85 seconden.

4. Experimentele controlemethode:

Bij het uitvoeren van een proefproductie werd een vultijd van ongeveer 2,8 seconden geregistreerd. Na meerdere aanpassingen was de uiteindelijk vastgestelde vultijd 2,8 seconden.

Strategieën voor het optimaliseren van de vultijd

Hoewel het belangrijk is om de vultijd nauwkeurig te berekenen, is het ook belangrijk om de vultijd te optimaliseren. Hier volgen enkele strategieën om de vultijd te optimaliseren:

Parameters van spuitgietmachines optimaliseren

1. Injectiesnelheid: De injectiesnelheid die je hebt gekozen is goed, omdat je de vultijd hebt geminimaliseerd en omdat je het materiaal niet door elkaar laat lopen wanneer het met een hoge snelheid door de machine beweegt.

2. Injectiedruk: Als de waarde laag is, betekent dit dat het langer duurt om de mal te vullen met de vloeistof, maar als de waarde hoog is, betekent dit dat je de vloeistof een beetje snel kunt vullen, maar als de waarde te hoog is, kan de mal barsten of kan er een flash ontstaan.

3. Schroefontwerp: Aanpassingen zoals een hogere compressie van de schroef kunnen ook helpen om het materiaal meer te smelten en beter te mengen, zodat de mal gevuld wordt.

Vormontwerp verbeteren

1. Poortontwerp: Ze zeiden dat als je meer poorten toevoegt of de poorten verplaatst, je het plastic beter kunt laten stromen en sneller kunt vullen.

2. Loperontwerp: Als je de runners smaller maakt, ze korter maakt en hun vorm verandert, zal het plastic beter vloeien.

3. Ventilatieontwerp: Als je meer gaten in de mal maakt zodat de lucht beter uit de mal kan, krijg je geen bubbels en zal het plastic beter vullen.

Procesparameters aanpassen

1. Vormtemperatuur: Als je de matrijstemperatuur verhoogt, zal het materiaal langzamer afkoelen en wordt de verpakkingstijd langer.

2. Smelttemperatuur: Als je de smelttemperatuur verhoogt, verlaag je de viscositeit van het materiaal en vloeit het beter wanneer het de mal vult.

3. Injectietijd: Je moet ervoor zorgen dat je de injectietijd niet te lang of te kort instelt, anders krijg je slechte onderdelen.

Geavanceerde technologie gebruiken

1. Numerieke simulatie: Onderzoek naar numerieke simulatietechnologie kan ons helpen om het vulprobleem in een vroeg stadium te ontdekken en de procesparameters en het matrijsontwerp aan te passen.

2. Intelligente besturing: We kunnen intelligente besturing gebruiken om de spuitgietmachine te optimaliseren, zoals het gebruik van een drukregelsysteem om de druk in het injectiesysteem te regelen en het afstemmen van het injectieproces om de stabiliteit en nauwkeurigheid van het vulproces te verbeteren.

3. Nieuwe materialen: De ontwikkeling van nieuwe materialen met een hoge doorstroming kan de vultijd effectief verkorten en de productie-efficiëntie verhogen.

Praktische toepassing Casusanalyse (vervolg)

Om de optimalisatiestrategieën voor het vullen van de tijd beter te begrijpen, gaan we verder met het analyseren van het vorige praktijkgeval.

Parameters van spuitgietmachines optimaliseren

Na het uitvoeren van enkele experimenten ontdekten we dat we door de injectiesnelheid te verhogen naar 150 mm/s de vultijd aanzienlijk konden verkorten zonder dat dit ten koste ging van de productkwaliteit. Dit zijn de nieuwe vultijden die we hebben berekend:

𝑄=706,86 mm²⋅150 mm/s=106029 mm³/𝑠=106,029 cm³/𝑠

𝑡_𝑓=200 cm³/106,029 cm³/𝑠≈1.89s

Vormontwerp verbeteren

Numerieke simulatie toonde aan dat het toevoegen van nog een poort een goede manier zou zijn om de materiaalstroom te verbeteren en de vultijd te verkorten. We pasten de matrijs aan om nog een poort toe te voegen en voerden de simulatie van het vullen opnieuw uit. Het resultaat was een vultijd van ongeveer 1,75 seconden.

Procesparameters aanpassen

We hebben ook een experiment uitgevoerd met een matrijstemperatuur van 80 °C en een smelttemperatuur van 220 °C. De totale vultijd was ongeveer 1,70 seconden.

Geavanceerde technologie gebruiken

We gebruikten het real-time controlesysteem om het injectieproces te optimaliseren door bepaalde factoren aan te passen om de injectietijd te verkorten. De totale geoptimaliseerde vultijd was 1,68 seconden.

Conclusie

Dit artikel geeft een gedetailleerde bespreking van verschillende methoden die gebruikt kunnen worden om het vulproces van spuitgietmachines te berekenen, namelijk: empirische formule, reologische modelvergelijking, numerieke simulatie en experimentele validatie, en legt dit uit aan de hand van een voorbeeld. Ze omvatten: Bredere optimalisatie van spuitgietmachineparameters; Betere matrijsontwerpen; Aanpassing van procesparameters en gebruik van technologie; Al deze maatregelen kunnen bijdragen aan de verbetering van de vulefficiëntie in die mate dat de kwaliteit van het product waarschijnlijk gewaarborgd blijft.

Deze overwegingen zijn zeer belangrijk voor het berekenen en optimaliseren van de optimale vulsnelheid voor spuitgieten. Ze verhogen niet alleen de productiesnelheid en besparen kosten, maar verbeteren ook aanzienlijk de kwaliteit van de producten. Dit artikel presenteert een technische analyse en methodes voor het berekenen van de vultijd in de spuitgietmachine. spuitgietprocesdie gebruikt kunnen worden als referentie bij het berekenen en optimaliseren van de vultijd in het spuitgietproces.

Spuitgieten blijft door innovatie in een stroomversnelling raken en er zijn geen tekenen van vertraging te verwachten. In de toekomst zal het proces van berekening en optimalisatie van de vultijd verschuiven naar een hogere toepassing van intelligente en digitale technologieën. Zo kunnen machines die geautomatiseerd zijn met kunstmatige intelligentie en big data enorme productievolumes analyseren om de instellingen van het spuitgietproces aan te passen, wat leidt tot een betere vulefficiëntie en productkwaliteit. Daarnaast zal de evolutie van nieuwe materialen de moderne technologie verder verbeteren om de vultijd te verkorten en de productiekosten in het spuitgietproces te verlagen.

Concluderend, de berekening en optimalisatie van de vultijd is ook een moeilijke kwestie en er moet met veel zaken rekening worden gehouden tijdens het vulproces en elk vulproces moet worden gecontroleerd en verbeterd. Met verdere verbeteringen en uitbreidingen van de spuitgiettechnieken kunnen we betrouwbaardere, efficiëntere en stabielere processen voor deze toepassingen verkrijgen en zo een positievere impact hebben op onze industrieën.