Czym jest formowanie wtryskowe wspomagane wodą?

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

Water-assisted injection molding is a development of gas injection technology in which the gas that blows away the melt (usually nitrogen) is replaced by water.

The hot melt can flow into an injection mold. This causes the thicker melt to cool slower because it is insulated by the outside wall. As the inner melt front cools at a different rate from the outside surface, it shrinks and can pull on the outside surface, creating warping and sink marks. temperature regulator hot oil.

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.

Although both methods can be used to make plastic parts with functional cavities, water-assisted injection molding has proven to be the most suitable for the economical production of parts with large closed sections.

Water-assisted injection molding comes in different forms. During blowing, the mold cavity is partially filled with melt, and then the gas expands (blows up) until the cavity is filled.

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 have so far not appeared in gas-assisted injection molding. All defects can be compensated by a proper choice of processing parameters.

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

Because of the need for a fully formed waterway, process parameters are more important in water-assisted injection molding than in gas-assisted 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.

Water-assisted injection molding is the same as the gas-assisted process. Water injection technology starts with a short section of melt injected into the mold cavity, followed by the injection of water, which squeezes the resin melt to mold the part.

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

Studies and applications have shown that water assist produces thinner and more uniform cavity walls, which means material savings. In addition, water injection nozzles are typically larger than gas nozzles, water-assisted molding produces larger runners with smoother walls than gas-assisted molding.

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.

The advantages of water-assisted injection molding compared with gas-assisted injection molding:

(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

Potential disadvantages of water-assisted injection molding:

(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

Water-assisted injection molding technology is developing rapidly, and the nozzles have been improved to improve sealing performance and reduce water pump leakage. Nozzles used for water and air injection can also be used as an outlet for water accumulation in the workpiece cavity.

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.