Produkcja form wtryskowych z tworzyw sztucznych od 2005 roku

Parametry procesu formowania wtryskowego: kompleksowy przewodnik

Zawartość ukrycie

2. Jakie są parametry formowania wtryskowego?

3. Metoda regulacji parametrów procesów formowania wtryskowego

Przedmowa

Główne parametry formowania wtryskowego obejmują temperaturę i czas suszenia, objętość wtrysku, skok dozowania (skok przedplastyczny), materiał resztkowy, opóźnienie, prędkość ślimaka, ciśnienie wsteczne, prędkość wtrysku, prędkość i ciśnienie wtrysku, ciśnienie i czas utrzymywania, temperaturę beczki, temperaturę formy, czas chłodzenia, prędkość i ciśnienie otwierania i zamykania formy, prędkość wyrzutu, ciśnienie i czas przedmuchu wspomaganego gazem itp.

Ten artykuł wyjaśni formowanie wtryskowe szczegółowo parametry procesu i zaproponować metody regulacji parametrów procesu formowania wtryskowego tworzyw sztucznych.

Jakie są parametry formowania wtryskowego?

Temperatura formowania wtryskowego

Temperatura ma duże znaczenie, jeśli chodzi o ciśnienie formowania wtryskowego. Beczka wtryskarki ma od 5 do 6 sekcji grzewczych, a każdy materiał ma swoją własną temperaturę przetwarzania (aby uzyskać określone temperatury przetwarzania, sprawdź dane od dostawcy materiału). Musisz kontrolować temperaturę podczas formowania wtryskowego.

Jeśli jest zbyt niska, stopiony materiał nie uplastycznia się dobrze, co psuje część i utrudnia jej formowanie; jeśli jest zbyt wysoka, surowiec ulega rozpadowi. W rzeczywistości temperatura wtrysku jest zwykle wyższa niż temperatura cylindra. Wyższa wartość zależy od prędkości wtrysku i właściwości materiału i może wynosić nawet 30°C.

Dzieje się tak, ponieważ stopiony materiał jest ścinany, gdy przechodzi przez bramę wtryskową, co wytwarza mnóstwo ciepła. Istnieją dwa sposoby radzenia sobie z tą różnicą podczas analizy przepływu w formie. Jednym z nich jest próba zmierzenia temperatury stopionego materiału, gdy znajduje się on w powietrzu, a drugim jest uwzględnienie dyszy w modelu.

Temperatura beczki

Temperatura materiału do formowania wtryskowego, temperatura topnienia, odgrywa główną rolę we właściwościach płynięcia stopu. Ponieważ tworzywo sztuczne nie ma określonej temperatury topnienia, tak zwana temperatura topnienia to zakres temperatur w stanie stopionym. Struktura i skład łańcucha molekularnego tworzywa sztucznego są różne, a zatem wpływ na jego płynność jest również inny.

Temperatura ma bardziej oczywisty wpływ na sztywne łańcuchy molekularne, takie jak PC, PPS itp., podczas gdy płynność elastycznych łańcuchów molekularnych, takich jak PA, PP, PE itp. nie zmienia się oczywiście wraz z temperaturą. Dlatego rozsądna temperatura wtrysku powinna być dostosowana do różnych materiałów.

Temperatura i czas pieczenia

Ponieważ większość tworzyw sztucznych jest higroskopijna, po wystawieniu na działanie powietrza pochłaniają one niewielką ilość wilgoci. Gdy zawartość wilgoci w tworzywie sztucznym jest wyższa niż określony poziom, wystąpią wady jakości formowania wtryskowego, takie jak srebrne smugi, pęcherzyki, kruche pęknięcia, obniżone właściwości mechaniczne i inne wady. Dlatego tworzywo sztuczne musi zostać wysuszone przed formowanie wtryskowe.

Większość dostawców podaje zalecane wartości temperatury i czasu suszenia. Jednak czas suszenia nie powinien być zbyt długi, w przeciwnym razie plastyczność tworzywa sztucznego ulegnie pogorszeniu, co spowoduje, że materiał stanie się kruchy.

W przypadku niektórych materiałów o silnej absorpcji wody, takich jak PA, PBT, PET, PEI i PSU, do suszenia zaleca się użycie suszarki osuszającej. W przypadku niektórych materiałów o niskiej higroskopijności, takich jak PP, PE, PVC, POM i inne materiały, jeśli są one zamknięte w nieotwartych workach lub były przechowywane w suchym środowisku, nie trzeba ich suszyć.

Temperatura formy

Temperatura formy. Niektóre tworzywa sztuczne wymagają wyższej temperatury formy, ponieważ mają wysoką temperaturę krystalizacji i niską prędkość krystalizacji. Niektóre z nich wymagają wyższej lub niższej temperatury ze względu na kontrolę rozmiaru i potrzeby w zakresie deformacji lub rozformowywania.

Na przykład, PC zazwyczaj potrzebuje więcej niż 60 stopni, podczas gdy PPS czasami potrzebuje więcej niż 160 stopni temperatury formy, aby uzyskać lepszy wygląd i poprawić płynność. Tak więc temperatura formy ma nieoceniony wpływ na poprawę wyglądu, deformacji, rozmiaru i plastyczności produktu.

Temperatura dyszy

Dysza ma za zadanie przyspieszać przepływ stopionego materiału i utrzymywać jego temperaturę. Podczas procesu formowania wtryskowego dysza jest w bezpośrednim kontakcie z formą, co spowoduje szybki spadek temperatury dyszy, powodując kondensację stopionego materiału w dyszy i zablokowanie otworu dyszy lub systemu zalewania formy.

Co więcej, skondensowany materiał wpłynie na jakość powierzchni i wydajność produktu po wtryśnięciu do formy, dlatego temperatura dyszy musi być kontrolowana.

Ciśnienie wtrysku

Ciśnienie wtrysku jest dostarczane przez układ hydrauliczny systemu formowania wtryskowego. Ciśnienie siłownika hydraulicznego jest przekazywane do stopionego tworzywa sztucznego przez ślimak wtryskarki.

Pod wpływem ciśnienia, stopione tworzywo sztuczne wchodzi do pionowego kanału przepływu (również głównego kanału przepływu w przypadku niektórych form), głównego kanału przepływu, rozgałęzionego kanału przepływu formy przez dyszę wtryskarki i wchodzi do gniazda formy przez bramę.

Proces ten jest procesem formowania wtryskowego lub procesem napełniania. Celem ciśnienia jest pokonanie oporu w przepływie stopionego materiału lub odwrotnie, opór w przepływie musi zostać pokonany przez ciśnienie wtryskarki, aby zapewnić płynny proces napełniania.

Podczas formowania wtryskowego ciśnienie w dyszy wtryskarki jest najwyższe, ponieważ podczas całego procesu trzeba pokonać opór przepływu stopionego materiału. Następnie ciśnienie stopniowo spada wzdłuż długości przepływu do przedniego końca czoła fali stopionego materiału. Jeśli wylot wewnątrz wnęki formy jest dobry, końcowe ciśnienie na przednim końcu stopionego materiału jest równe ciśnieniu atmosferycznemu.

Istnieje wiele czynników wpływających na ciśnienie napełniania stopu, które można podsumować w trzech kategoriach: Czynniki materiałowe, takie jak rodzaj i lepkość tworzywa sztucznego; Czynniki strukturalne, takie jak rodzaj, liczba i położenie układu wlewowego, kształt wnęki formy i grubość produktu; Elementy procesu formowania.

Ciśnienie trzymania

Dociskanie polega na zgniataniu i zmniejszaniu masy w formie po jej napełnieniu. Ciśnienie używane do tego celu nazywane jest ciśnieniem przytrzymującym.

W rzeczywistej produkcji ciśnienie utrzymywania może być ustawione tak, aby było równe ciśnieniu wtrysku i generalnie jest nieco niższe niż ciśnienie wtrysku. Gdy ciśnienie utrzymywania jest wysokie, szybkość kurczenia się produktu spada, wykończenie powierzchni i gęstość wzrastają, wytrzymałość spoiny wzrasta, a rozmiar produktu jest stabilny.

Wadą jest to, że naprężenie szczątkowe w produkcie jest duże podczas rozformowywania i łatwo jest wytworzyć nadmiar.

Czas wstrzymania naciśnięcia

Czas utrzymywania to czas zagęszczania i kompensacji skurczu tworzywa sztucznego w gnieździe formy, który stanowi dużą część całego czasu wtrysku. W przypadku produktów o prostych kształtach czas podtrzymania może być bardzo krótki.

Czas przetrzymywania stopionego materiału przed zamarznięciem ma duży wpływ na jakość części. Jeśli przytrzymasz go przez krótki czas, część będzie miała niską gęstość, będzie mała i będzie miała ślady zatopienia. Jeśli przytrzymasz go przez długi czas, część będzie miała duże naprężenia wewnętrzne, będzie słaba i trudno będzie ją wyjąć z formy.

Czas przetrzymywania jest również związany z temperaturą materiału, temperaturą formy, rozmiarem głównego kanału przepływu i rozmiarem wlewu. Jeśli parametry procesu są normalne, a system wlewowy jest rozsądnie zaprojektowany, najlepszym czasem utrzymywania jest zwykle czas, w którym zakres wahań skurczu produktu jest najmniejszy.

Kiedy zastanawiasz się, jak długo trzymać plastik w formie, musisz wziąć pod uwagę kilka rzeczy. Po pierwsze, należy zastanowić się nad rodzajem używanego plastiku i jego właściwościami.

Po drugie, trzeba wziąć pod uwagę warunki, takie jak to, co się wytwarza i jaka jest forma. Po trzecie, trzeba pomyśleć o innych rzeczach, które dzieją się w procesie wtrysku, takich jak temperatura, ciśnienie, szybkość wprowadzania plastiku, szybkość obracania się śruby i inne podobne rzeczy.

Ciśnienie wsteczne

Ciśnienie wsteczne to ciśnienie, które ślimak musi pokonać podczas cofania się w celu przechowywania materiału. Wysokie ciśnienie wsteczne jest korzystne dla dyspersji koloru i topienia tworzywa sztucznego, ale powoduje również, że ślimak cofa się dłużej, włókna z tworzywa sztucznego stają się krótsze i zwiększa się ciśnienie w urządzeniu. formowanie wtryskowe maszyna.

Ciśnienie wsteczne powinno więc być niższe, zazwyczaj nie przekraczając 20% ciśnienia wtrysku. Podczas wtryskiwania piankowych tworzyw sztucznych ciśnienie wsteczne powinno być wyższe niż ciśnienie wytwarzane przez gaz, w przeciwnym razie śruba zostanie wypchnięta z cylindra.

Niektóre wtryskarki mogą zaprogramować przeciwciśnienie, aby skompensować zmniejszenie długości ślimaka podczas topienia, co zmniejszy ciepło wejściowe i obniży temperaturę. Ponieważ jednak wynik tej zmiany jest trudny do oszacowania, nie jest łatwo dokonać odpowiednich regulacji maszyny.

Skok dozowania (skok przedplastyczny)

Po zakończeniu każdej instrukcji wtrysku ślimak znajduje się na przednim końcu cylindra. Gdy wydana zostanie instrukcja wstępna, ślimak zaczyna się obracać, a materiał jest transportowany do głowicy ślimaka. Ślimak cofa się pod wpływem ciśnienia wstecznego materiału gumowego, aż natrafi na wyłącznik krańcowy.

Nazywa się to procesem dozowania lub procesem wstępnego uplastyczniania, a odległość, na jaką cofa się śruba, nazywana jest skokiem dozowania lub skokiem wstępnego uplastyczniania. Tak więc objętość materiału gumowego na łbie ślimaka jest objętością dozowania wytwarzaną przez cofający się ślimak, a jego skok dozowania jest skokiem wtrysku. To, jak dobrze powtarzany jest skok dozowania, wpływa na to, jak bardzo zmienia się objętość wtrysku.

Materiał resztkowy

Po wykonaniu wtrysku ślimakowego stopiony materiał na łbie ślimaka nie może zostać całkowicie wtryśnięty, a część musi zostać zatrzymana, aby utworzyć materiał resztkowy.

W ten sposób, z jednej strony, można zapobiec zetknięciu się łba śruby i dyszy i spowodowaniu mechanicznego wypadku kolizyjnego; z drugiej strony, ta podkładka z materiału resztkowego może być używana do kontrolowania powtarzalności objętości wtrysku, aby osiągnąć cel stabilizacji jakości produktu formowanego wtryskowo. Ogólnie rzecz biorąc, materiał resztkowy jest ustawiony na alarm 1,5 ~ 2,5 mm.

Anti-Delay (Loose Retreat)

Opóźnienie odnosi się do procesu, w którym dozowanie ślimakowe (wstępne uplastycznianie) jest na miejscu, a następnie cofa się na pewną odległość w linii prostej, tak że ciśnienie wewnętrzne stopionego materiału w komorze dozującej zmniejsza się, a stopiony materiał nie może wypłynąć z komory dozującej (przez dyszę lub szczelinę).

Innym celem przeciwzwrotnego przepływu jest zmniejszenie ciśnienia w systemie kanałów przepływowych dyszy i zmniejszenie naprężeń wewnętrznych; oraz ułatwienie wycofania pręta materiału podczas otwierania formy. Ustawienie przeciwprądu zależy od lepkości tworzywa sztucznego i stanu produktu.

Nadmierny przepływ zwrotny spowoduje mieszanie się pęcherzyków w stopionym materiale w komorze dozującej, co poważnie wpłynie na jakość produktu. W przypadku materiałów o wysokiej lepkości nie jest wymagany przepływ wsteczny. Przeciwprąd jest zazwyczaj ustawiony na 1~2% skoku cofania ślimaka.

Czas wtrysku

Wspomniany tutaj czas wtrysku odnosi się do czasu wymaganego do wypełnienia wnęki stopionym tworzywem sztucznym, z wyłączeniem czasu pomocniczego, takiego jak otwieranie i zamykanie formy.

Mimo że czas wtrysku jest krótki i nie ma większego wpływu na cykl formowania, dostosowanie czasu wtrysku jest ważne dla kontrolowania ciśnienia bramy, kanału i gniazda. Rozsądny czas wtrysku pomaga dobrze wypełnić stopiony materiał, co jest ważne dla poprawy jakości powierzchni produktu i zmniejszenia tolerancji wymiarowych.

Czas wtrysku jest znacznie krótszy niż czas chłodzenia, który wynosi około 1/10 do 1/15 czasu chłodzenia. Reguła ta może być wykorzystywana jako podstawa do przewidywania całkowitego czasu formowania części z tworzyw sztucznych.

Podczas wykonywania analizy przepływu w formie, czas wtrysku w wyniku analizy jest równy czasowi wtrysku ustawionemu w warunkach procesu tylko wtedy, gdy stopiony materiał jest całkowicie wypychany przez ślimak w celu wypełnienia wnęki. Jeśli przełącznik przytrzymujący ciśnienie ślimaka wystąpi przed wypełnieniem wnęki, wynik analizy będzie większy niż ustawienie warunków procesu.

Prędkość wtrysku

Prędkość wtrysku odnosi się do prędkości, z jaką stopiony materiał przemieszcza się w cylindrze (znanej również jako prędkość napędu ślimaka) (mm/s). Prędkość wtrysku określa wygląd, rozmiar, skurcz, rozkład przepływu itp. produktu.

Ogólnie rzecz biorąc, najpierw jest wolno - szybko - potem wolno, to znaczy najpierw użyj większej prędkości, aby stop przeszedł przez główny kanał, kanał odgałęziony i bramę, aby osiągnąć cel zrównoważonego wtrysku, a następnie szybko wypełnij całą wnękę formy, a następnie użyj wolniejszej prędkości, aby uzupełnić niewystarczającą ilość kleju spowodowaną skurczem i przepływem wstecznym, aż brama zamarznie, co może przezwyciężyć niską jakość, taką jak spalanie, ślady gazu i skurcz.

Prędkość śruby

Prędkość ślimaka wpływa na historię termiczną i efekt ścinania materiału do formowania wtryskowego podczas transportu i plastyfikacji w ślimaku i jest ważnym parametrem, który wpływa na takie czynniki, jak wydajność plastyfikacji, jakość plastyfikacji i cykl formowania. Wraz ze wzrostem prędkości ślimaka poprawia się wydajność plastyfikacji, temperatura stopu i jednorodność temperatury stopu.

Ustawienie prędkości obrotowej ślimaka zależy od jego średnicy. Każdy materiał z tworzywa sztucznego ma maksymalną wartość prędkości liniowej O.D. (średnica zewnętrzna), zwykle wyrażoną w m/s. Po przeliczeniu na prędkość obrotową ślimaka, zakres prędkości obrotowej ślimaka wynosi zazwyczaj 30 ~ 120 obr.

Określona maksymalna prędkość liniowa została przedstawiona na rysunku 31 poniżej. W przypadku różnych tworzyw sztucznych dostawca materiału zaleci wartość ustawienia prędkości śruby w numerze specyfikacji.

W przypadku małych śrub głębokość rowka śruby jest stosunkowo niewielka, więc guma szybko pochłania ciepło, co wystarcza do zmiękczenia gumy w sekcji ściskania. Ponadto ciepło tarcia między śrubą a cylindrem jest niewielkie, więc można zastosować wyższą prędkość. W przypadku dużych śrub nie jest łatwo zastosować wysoką prędkość, aby uniknąć nierównomiernej plastyfikacji i nadmiernego ciepła tarcia.

W przypadku tworzyw sztucznych wrażliwych na ciepło (takich jak PVC, POM itp.) należy stosować niską prędkość obrotową, aby uniknąć rozkładu materiału; w przypadku tworzyw sztucznych o wysokiej lepkości (takich jak PC, PSF, PPO itp.) należy również stosować niską prędkość obrotową.

Prędkość i ciśnienie otwierania i zamykania

Prędkość zaciskania zwykle musi być ustawiona na dwie prędkości otwierania i zamykania. Najpierw forma jest zamykana szybko, a następnie powoli przed zetknięciem się przedniej i tylnej formy, aby uniknąć uszkodzenia formy.

Punkt ustawienia siły blokowania: niskie ciśnienie łączy przednią i tylną formę, aby chronić formę przed niskim ciśnieniem; następnie użyj wysokiego ciśnienia, aby zablokować formę.

Siła i prędkość wyrzutu

Gdy produkt jest wyjmowany z formy, należy użyć pewnej siły zewnętrznej, aby przezwyciężyć przyczepność między produktem a formą. Ta siła zewnętrzna nazywana jest siłą wyrzutu. Jeśli siła wyrzutu jest zbyt mała, produkt nie może zostać wyjęty z formy; jeśli siła wyrzutu jest zbyt duża, produkt zostanie zdeformowany, a nawet uszkodzony.

Również prędkość i odległość wyrzutu mają wpływ na wyrzut. Jeśli prędkość wyrzutu jest duża, produkt jest podatny na wypaczenia i uszkodzenia; jeśli odległość wyrzutu jest niewielka, produkt jest podatny na wypaczenia i uszkodzenia. Produkt nie jest łatwy do usunięcia.

Metoda regulacji parametrów procesów formowania wtryskowego

Kontrola temperatury

Termopary są również szeroko stosowane jako czujniki w systemach kontroli temperatury. Na urządzeniu sterującym ustawia się żądaną temperaturę, a wskazanie czujnika jest porównywane z temperaturą generowaną w punkcie nastawy.

Termopary są również szeroko stosowane jako czujniki w systemach kontroli temperatury. W przyrządzie sterującym ustawia się wymaganą temperaturę, a wskazanie czujnika jest porównywane z temperaturą generowaną w punkcie nastawy. Najprostszy system, gdy temperatura osiągnie punkt nastawy, wyłączy się, a zasilanie włączy się ponownie po spadku temperatury. System ten nazywany jest sterowaniem on-off, ponieważ jest on albo włączony, albo wyłączony.

Temperatura

Pomiar i kontrola temperatury są bardzo ważne w formowaniu wtryskowym. Pomiar temperatury jest dość łatwy, ale większość formowanie wtryskowe urządzenia nie mają wystarczającej liczby punktów lub linii próbkowania temperatury.

Większość wtryskarek wykorzystuje termopary do pomiaru temperatury. Termopara to dwa różne przewody połączone na jednym końcu. Jeśli jeden koniec jest gorętszy od drugiego, generowany jest niewielki sygnał elektryczny. Im wyższa temperatura, tym silniejszy sygnał.

Temperatura topnienia

Temperatura stopu jest bardzo ważna, a temperatura używanego cylindra wtryskowego jest jedynie wskazówką. Temperaturę stopu można zmierzyć na dyszy lub metodą wtrysku powietrza. Ustawienie temperatury cylindra wtryskowego zależy od temperatury stopu, prędkości ślimaka, ciśnienia wstecznego, wielkości wtrysku i cyklu wtrysku.

Jeśli nie wiesz, jakiej temperatury użyć dla danego tworzywa sztucznego, zacznij od najniższego ustawienia. Cylinder jest podzielony na strefy, ale nie wszystkie są ustawione na tę samą temperaturę.

Jeśli czas pracy jest długi lub przy wysokich temperaturach, należy ustawić temperaturę pierwszej strefy na niższą wartość. Zapobiegnie to przedwczesnemu stopieniu się tworzywa sztucznego i jego oderwaniu. Przed rozpoczęciem wtrysku należy upewnić się, że olej hydrauliczny, lej samowyładowczy, forma i cylinder wtryskowy mają odpowiednią temperaturę.