Technologia wtrysku wspomaganego wodą jest zaawansowaną formowanie wtryskowe Proces, w którym część stopionego materiału jest wtryskiwana do wnęki formy, a następnie woda pod wysokim ciśnieniem jest wtryskiwana do stopionego materiału za pomocą sprzętu, aby ostatecznie uformować obrabiany przedmiot.

Ze względu na nieściśliwość wody, tworząc w ten sposób stały interfejs na przednim końcu wody, wewnętrzna ściana produktu jest wytłaczana do wnęki, a przedni koniec wody odgrywa również rolę szybkiego chłodzenia.

W związku z tym, wspomaganie wodą ma wiele zalet, których nie można porównać do wspomagania gazem. Badania i zastosowania wykazały, że wspomaganie wodą może generować cieńsze i bardziej jednolite ściany wnęki, a wewnętrzna powierzchnia ściany kanału jest bardzo gładka.

Zwłaszcza w przypadku grubościennych elementów obrabianych, czas chłodzenia może zostać znacznie skrócony dzięki chłodzeniu wodą w porównaniu do chłodzenia gazem.

Zasada formowania wtryskowego wspomaganego wodą

Formowanie wtryskowe wspomagane wodą jest rozwinięciem technologii wtrysku gazu, w której gaz wydmuchujący stopiony materiał (zwykle azot) jest zastępowany wodą.

Gorący stop może przepływać do forma wtryskowa. Powoduje to, że grubszy stopiony materiał stygnie wolniej, ponieważ jest izolowany przez ścianę zewnętrzną. Ponieważ wewnętrzny front stopu chłodzi się w innym tempie niż powierzchnia zewnętrzna, kurczy się i może ciągnąć za powierzchnię zewnętrzną, tworząc wypaczenia i ślady zapadania się. regulator temperatury gorący olej.

Redukując artefakty, takie jak ślady zagłębień, wypaczenia i siłę zacisku dzięki zastosowaniu WIT, można zapewnić najwyższe wykorzystanie materiału. Produktem ubocznym wyższego wykorzystania materiału jest niższa waga, ponieważ mniej materiału jest marnowane i powstaje mniej niepożądanych artefaktów.

Chociaż obie metody mogą być stosowane do wytwarzania plastikowych części z funkcjonalnymi wgłębieniami, wspomagane wodą formowanie wtryskowe okazała się najbardziej odpowiednia do ekonomicznej produkcji części o dużych przekrojach zamkniętych.

Formowanie wtryskowe wspomagane wodą występuje w różnych formach. Podczas rozdmuchiwania wnęka formy jest częściowo wypełniona stopionym materiałem, a następnie gaz rozszerza się (wydmuchuje), aż wnęka zostanie wypełniona.

W przeciwieństwie do tego, w procesie przedmuchu lub przeciwprądu, wnęka jest wypełniana stopionym materiałem, a następnie płynny rdzeń jest wydmuchiwany do wnęki przelewowej lub wdmuchiwany z powrotem do rurki materiałowej.

Typowe problemy związane z formowaniem wtryskowym wspomaganym wodą

Wady, które mogą wystąpić we wspomaganym wodą formowanie wtryskowe do tej pory nie pojawiły się w formowanie wtryskowe wspomagane gazem. Wszystkie wady można skompensować poprzez odpowiedni dobór parametrów przetwarzania.

Zasadniczo lepiej jest dążyć do wysokiego objętościowego natężenia przepływu przy niskim ciśnieniu wtrysku, co można osiągnąć poprzez zminimalizowanie ciśnienia wstecznego, a tym samym uzyskanie wystarczającego czasu utrzymywania wody.

Aby wyeliminować zawirowania w pobliżu dyszy wtryskowej i zmarszczki w ścianie, woda musi być wtryskiwana pod niskim ciśnieniem, a następnie ciśnienie powinno być zwiększane do rzeczywistego ciśnienia wtrysku tak szybko, jak to możliwe.

Gdy objętościowe natężenie przepływu wody jest zbyt niskie, wystąpi miejscowe formowanie spowodowane parą. Jeśli pojawią się pory, ciśnienie wody rośnie powoli do punktu, w którym cienka warstwa powierzchniowa utworzona już przy niskim ciśnieniu może zostać przerwana przez ciśnienie wody.

Proces dyfuzji powoduje powstawanie pęcherzyków wody, a porowatość pojawia się, gdy stopiony materiał krzepnie pod niskim ciśnieniem po obu stronach formy i płynu, a materiał między zewnętrznymi warstwami ciała stałego kruszy się, powodując powstawanie wakuoli.

Aby wyeliminować lub ograniczyć powstawanie porowatości, wymagane są dodatkowo wysokie objętościowe natężenia przepływu w fazie wtrysku oraz wysokie ciśnienie wody w fazie utrzymywania lub chłodzenia. Powolne krzepnięcie materiału może przeciwdziałać powstawaniu porowatości.

Linie mediów z rozwidleniami stanowią szczególne wyzwanie. Jeśli rozwidlenie jest również wydmuchiwane, wówczas kontrola nad wnękami formy przelewowej jest ścisła.

Zwłaszcza w przypadku zastosowania materiału szybkowiążącego, cienka warstwa zestali się niepożądanie w miejscu rozwidlenia, a następnie będzie musiała zostać ponownie rozerwana. Rezultatem są pęknięcia w warstwie zewnętrznej.

Formowanie wtryskowe wspomagane wodą składa się z pięciu etapów

(1) Wtrysk stopionego materiału

(2) Wstrzyknięcie wody i zmiana rdzenia

(3) Utrzymanie ciśnienia wody w sekcji utrzymywania ciśnienia (opcjonalnie wraz z procesem płukania)

(4) Uwalnianie ciśnienia i odprowadzanie wody

(5) Rozkładanie

Charakterystyka formowania wtryskowego wspomaganego wodą

Ze względu na potrzebę w pełni uformowanej drogi wodnej, parametry procesu są ważniejsze w przypadku wspomagania wodnego. formowanie wtryskowe niż we wspomaganym gazem formowanie wtryskowe.

Określono wpływ różnych parametrów przetwórstwa tworzyw sztucznych na długość penetracji wody. Stwierdzono, że szybkość skurczu i lepkość materiałów polimerowych oraz kształt pustych przestrzeni w wydrążonych rdzeniach głównie determinowały długości penetracji wody w formowanych produktach.

Nieściśliwość wody zapewnia lepszą kontrolę procesu, ale nakłada większe wymagania na jednostkę technologii wtrysku wody, która musi stale zapewniać niezbędne natężenie przepływu.

Jedną z przewag wody nad gazem są etapy przetrzymywania i chłodzenia: jej doskonałe właściwości chłodzące pozwalają na wewnętrzne chłodzenie stopionego materiału i znaczne skrócenie czasu chłodzenia. Ze względu na lepszy efekt chłodzenia wody w porównaniu z gazem, czas chłodzenia, a tym samym czas cyklu można znacznie skrócić, gdy przetwarzane są części o większych średnicach.

Usuwanie wody można osiągnąć na kilka różnych sposobów. W przypadku materiałów o wysokich temperaturach przetwarzania, takich jak poliamidy, wystarczające jest ciśnienie pary. Dodatkową rolę odgrywa również grawitacja.

Inną metodą jest wtryskiwanie sprężonego gazu przez inną strzykawkę, która wydmuchuje wodę i powoduje efekt suszenia. Niezależnie od wybranej metody, woda wypływająca z plastikowej części przepływa z powrotem do zbiornika przez wtryskiwacz. Aby zapewnić dobrą ewakuację, wtryskiwacz wody musi być umieszczony w najniższym punkcie formy.

Porównanie formowania wtryskowego wspomaganego wodą i gazem

Chociaż zasady wspomaganego wodą formowanie wtryskowe i formowanie wtryskowe ze wspomaganiem gazowym są takie same, większość obserwatorów uważa, że wspomaganie wodne nie zastąpi wspomagania gazowego, a proces, który należy zastosować, zależy od zastosowania i formy.

Wspomagane wodą formowanie wtryskowe jest taki sam jak proces wspomagany gazem. Technologia wtrysku wody rozpoczyna się od krótkiego odcinka stopionego materiału wtryskiwanego do gniazda formy, po czym następuje wtrysk wody, która wyciska stopioną żywicę w celu uformowania części.

W niektórych zastosowaniach sprężony gaz jest używany do wyciskania wody z prowadnicy w celu całkowitego odwilgocenia elementów konstrukcyjnych.

Badania i zastosowania wykazały, że wspomaganie wodą zapewnia cieńsze i bardziej jednolite ściany wnęki, co oznacza oszczędność materiału. Ponadto dysze wtrysku wody są zazwyczaj większe niż dysze gazowe, formowanie wspomagane wodą produkuje Większe prowadnice o gładszych ściankach niż w przypadku formowania gazowego.

Główną zaletą formowania wspomaganego wodą w porównaniu do formowania wspomaganego gazem z azotem jest szybka wydajność chłodzenia wody. Przewodność cieplna wody jest 40 razy wyższa niż azotu, a pojemność cieplna wody jest 4 razy większa niż gazu. W przypadku grubościennych elementów, wspomaganie wodą może skrócić czas chłodzenia o 30-70% w porównaniu do wspomagania gazem.

Główna różnica między gazem a wodą polega na tym, że gaz może być sprężany, a woda nie. Wyższa lepkość i nieściśliwość wody sprawiają, że przednia część wody tworzy stały interfejs, który działa jak młotek ściskający, wydrążając obrabiany przedmiot. Przednia część wody odgrywa również rolę chłodzenia stopionego materiału wypełniającego gniazdo formy.

Zalety formowanie wtryskowe wspomagane wodą w porównaniu z formowanie wtryskowe wspomagane gazem:

(1) Znaczne skrócenie czasu chłodzenia przedmiotu obrabianego

(2) Możliwe są większe przekroje obrabianego przedmiotu

(3) Gładka ściana wewnętrzna

(4) Mniejsze odkształcenie przedmiotu obrabianego dzięki równomiernemu chłodzeniu

(5) Jednolity przekrój ściany

(6) Niższe koszty i łatwy dostęp do wody jako czynnika ciśnieniowego

Potencjalne wady formowanie wtryskowe wspomagane wodą:

(1) Problem z wyciekiem wody

(2) Obrabiany przedmiot musi zostać odwodniony

(3) Wielkogabarytowa maszyna do wtrysku wody

(4) Nie nadaje się do wszystkich przedmiotów obrabianych

Materiały do formowania wspomaganego wodą

Największe postępy poczyniono w zastępowaniu rur i metalowych części używanych do transferu płynów w komorze silnika samochodów materiałami typu poliamid (nylon).

Te specjalne materiały zostały zmodyfikowane w celu uzyskania wolniejszego tempa krystalizacji i uniknięcia przedwczesnego wiązania i perforacji (lub kłaczkowania). Nowe materiały poliamidowe są typu poliamidu-6 lub poliamidu-6/6 i zawierają głównie włókna szklane lub wypełniacze szklano-mineralne.

Materiały na bazie poliamidu-6/6 mają lepszą odporność na korozję w przypadku chłodziw glikolowych. Niektórzy przetwórcy stosują polipropylen w procesach wspomaganych wodą, podczas gdy inni oceniają niewypełnione kopolimery akrylonitrylo-butadieno-styrenowe (ABS), acetal i politereftalan butylenu (PBT) jako materiały bazowe do powiązanych zastosowań.

Perspektywy rozwoju i zastosowania formowania wspomaganego wodą

Wspomagane wodą formowanie wtryskowe Technologia wtrysku wody i powietrza szybko się rozwija, a dysze zostały ulepszone w celu poprawy wydajności uszczelnienia i zmniejszenia wycieków z pompy wodnej. Dysze używane do wtrysku wody i powietrza mogą być również używane jako wylot wody gromadzącej się w zagłębieniu przedmiotu obrabianego.

Nowy kształt pojemnika na wodę jest bardziej zoptymalizowany pod kątem poprawy wydajności ciśnienia, wydajności i kontroli czasu procesu centrowania.

Wspomagane wodą formowanie wtryskowe została opracowana głównie w Europie, co oznacza, że komercyjne zastosowanie tej technologii jest bardziej zaawansowane w Europie niż w Ameryce Północnej czy Azji. Jej zastosowania obejmują części samochodowe, konsumenckie i przemysłowe.

Proces WIT doskonale nadaje się do większości rodzajów pustych lub częściowo pustych części, takich jak rury wodociągowe i klamki do drzwi. Typowe zastosowania WIT obejmują klamki, ramy górne, osłony wahaczy, bloki drzwiowe, szpatułki, wsporniki, krzesła i meble biurowe. Niektóre z tych elementów rurowych były kiedyś produkowane przy użyciu formowanie wspomagane gazem ale bardziej odpowiednia jest technologia wspomagana wodą.