Что такое литьевое формование под давлением с использованием воды?

Технология инъектирования с использованием воды - это передовая технология. литьё под давлением Процесс, при котором часть расплава впрыскивается в полость формы, а затем вода под высоким давлением подается в расплав через оборудование для окончательного формования заготовки.

Благодаря несжимаемости воды, образующей твердую границу раздела на переднем конце воды, внутренняя стенка изделия выдавливается в полость, а передний конец воды также играет роль быстрого охлаждения.

Поэтому водяной способ имеет много преимуществ, которые нельзя сравнить с газовым. Исследования и практическое применение показали, что при использовании воды стенки полости получаются более тонкими и однородными, а внутренняя поверхность стенки бегунка очень гладкая.

Особенно для толстостенных заготовок время охлаждения может быть значительно сокращено при использовании воды по сравнению с газом.

Принцип литья под давлением с использованием воды

Водно-инжекционное формование — это развитие газовой инжекционной технологии, в которой газ, выдувающий расплав (обычно азот), заменен водой.

Горячий расплав может поступать в литьевую форму. Это приводит к более медленному охлаждению более толстого расплава, так как он изолирован внешней стенкой. Поскольку внутренний фронт расплава охлаждается с иной скоростью, чем внешняя поверхность, он сжимается и может тянуть внешнюю поверхность, создавая коробление и утяжины. регулятор температуры горячего масла.

Уменьшение таких артефактов, как следы раковины, коробление и усилие зажима, благодаря использованию WIT позволяет обеспечить максимальную эффективность использования материала. Побочным продуктом более высокой степени использования материала является снижение веса, поскольку меньше материала уходит в отходы и нежелательные артефакты.

Хотя оба метода могут использоваться для изготовления пластиковых деталей с функциональными полостями, водно-инжекционное формование доказало свою наибольшую пригодность для экономичного производства деталей с большими замкнутыми сечениями.

Водно-инжекционное формование бывает разных видов. При выдувании полость формы частично заполняется расплавом, а затем газ расширяется (раздувается), пока полость не заполнится.

В отличие от этого, в процессе продувки или противотока полость заполняется расплавом, а затем жидкое ядро выдувается в переливную полость или вдувается обратно в трубку для материала.

Типичные проблемы при литье под давлением с использованием воды

Дефекты, которые могут возникнуть при использовании воды литьё под давлением до сих пор не наблюдались при газовом инжекционном формовании. Все дефекты могут быть компенсированы правильным выбором параметров обработки.

Как правило, лучше стремиться к высокому объемному расходу при низком давлении впрыска, что может быть достигнуто за счет минимизации противодавления и, таким образом, достаточного времени удержания воды.

Чтобы подавить завихрения вблизи сопла и пульсации на стенках, воду следует впрыскивать сначала под низким давлением, а затем как можно быстрее повысить давление до фактического давления впрыска.

Если объемный расход воды слишком мал, происходит локальное формование под воздействием пара. Если появляются поры, давление воды медленно возрастает до такой степени, что тонкий поверхностный слой, образовавшийся при низком давлении, может быть разрушен давлением воды.

Процесс диффузии вызывает образование пузырьков воды, а пористость возникает, когда расплав застывает при низком давлении с обеих сторон формы и жидкости, а материал между внешними слоями твердого тела сминается, что приводит к образованию вакуолей.

Для устранения или уменьшения образования пористости дополнительно требуется высокий объемный расход на этапе впрыска и высокое давление воды на этапе выдержки или охлаждения. Медленное затвердевание материала может противодействовать образованию пористости.

Особую сложность представляют линии подачи среды с раздвоениями. Если раздвоение также продувается, то контроль за полостями переливной формы становится жестким.

Особенно если используется быстротвердеющий материал, тонкий слой застынет в месте раздвоения, и его придется снова разрывать. В результате в наружном слое образуются трещины.

Литье под давлением с использованием воды состоит из пяти этапов

(1) Впрыскивание расплава

(2) Инъекция воды и изменение сердечника

(3) Поддержание давления воды в секции поддержания давления (опционально включая процесс промывки)

(4) Сброс давления и удаление воды

(5) Снятие с производства

Характеристики литья под давлением с использованием воды

Из-за необходимости полностью сформированного водного канала параметры процесса более важны в водно-инжекционном формовании, чем в газовом литьё под давлением.

Было определено влияние различных параметров переработки пластмасс на длину проникновения воды. Было установлено, что скорость усадки и вязкость полимерных материалов, а также форма пустот в полых стержнях в основном определяют длину проникновения воды в формованные изделия.

Несжимаемость воды обеспечивает лучший контроль над процессом, но предъявляет более высокие требования к технологической установке для впрыска воды, которая должна постоянно обеспечивать необходимый объемный расход.

Одно из преимуществ воды перед газом - на этапах выдержки и охлаждения: ее превосходные охлаждающие свойства позволяют охлаждать расплав внутри и значительно сократить время охлаждения. Благодаря лучшему охлаждающему эффекту воды по сравнению с газом время охлаждения и, следовательно, продолжительность цикла могут быть значительно сокращены при обработке деталей большего диаметра.

Удаление воды может быть достигнуто несколькими различными способами. Для материалов с высокой температурой обработки, таких как полиамиды, достаточно давления пара. Дополнительную роль играет гравитация.

Другой метод заключается в нагнетании сжатого газа через другой шприц, который выдувает воду и вызывает эффект сушки. Независимо от выбранного метода, вода, выходящая из пластиковой детали, стекает обратно в резервуар через инжектор. Чтобы обеспечить хороший отвод воды, инжектор должен быть расположен в самой нижней точке пресс-формы.

Сравнение литья под давлением с использованием воды и газа

Несмотря на то, что принципы использования воды литьё под давлением Большинство наблюдателей считают, что литье с использованием воды и газа не заменит литье с использованием газа и что выбор процесса зависит от области применения и пресс-формы.

Водно-инжекционное формование аналогично газовому процессу. Технология водной инжекции начинается с короткого участка расплава, впрыскиваемого в полость формы, за которым следует впрыск воды, которая вытесняет расплав смолы для формования детали.

В некоторых случаях сжатый газ используется для выдавливания воды из бегунка, чтобы полностью размочить структурные компоненты.

Исследования и применение показали, что водная ассистенция создает более тонкие и равномерные стенки полости, что означает экономию материала. Кроме того, водные инжекционные сопла обычно больше газовых, а водно-ассистированное формование создает более крупные литники с более гладкими стенками по сравнению с газовым формованием.

Основным преимуществом формования с использованием воды по сравнению с формованием с использованием газа и азота является эффективность быстрого охлаждения воды. Теплопроводность воды в 40 раз выше, чем у азота, а теплоемкость воды в 4 раза больше, чем у газа. Для толстостенных заготовок водяное формование может сократить время охлаждения на 30-70% по сравнению с газовым.

Основное различие между газом и водой заключается в том, что газ можно сжимать, а воду - нет. Благодаря более высокой вязкости и несжимаемости воды передний конец воды образует твердую границу раздела, которая действует как отжимной молоток для выемки заготовки. Передняя часть воды также играет роль охладителя расплава, заливаемого в полость формы.

Преимущества водно-инжекционного формования по сравнению с газовым:

(1) Значительное сокращение времени охлаждения заготовки

(2) Возможно изготовление заготовок большего сечения

(3) Гладкая внутренняя стенка

(4) Меньшая деформация заготовки благодаря равномерному охлаждению

(5) Равномерное поперечное сечение стенок

(6) Низкая стоимость и легкий доступ к воде в качестве среды давления

Потенциальные недостатки водно-инжекционного формования:

(1) Проблема утечки воды

(2) Заготовка нуждается в обезвоживании

(3) Большой размер машины для закачки воды

(4) Подходит не для всех заготовок

Материалы для формования с использованием воды

Наибольший прогресс был достигнут в замене труб и металлических деталей, используемых для передачи жидкости в моторном отсеке автомобилей, на материалы типа полиамида (нейлона).

Эти специальные материалы были модифицированы, чтобы добиться более медленной скорости кристаллизации и избежать преждевременного схватывания и перфорации (или ворса). Новые полиамидные материалы относятся к типу полиамида-6 или полиамида-6/6 и содержат в основном стекловолокно или стекловолокно-минеральные наполнители.

Материалы на основе полиамида-6/6 обладают лучшей коррозионной стойкостью к гликолевым охладителям. Некоторые производители используют полипропилен в процессах с использованием воды, а другие оценивают ненаполненные сополимеры акрилонитрил-бутадиен-стирола (ABS), ацеталь и полибутилентерефталат (PBT) в качестве базовых материалов для соответствующих применений.

Развитие и перспективы применения формования с использованием воды

Технология водно-инжекционного формования быстро развивается, сопла были усовершенствованы для улучшения герметичности и уменьшения утечек водяного насоса. Сопла, используемые для впрыска воды и воздуха, также могут служить выходом для скопления воды в полости заготовки.

Новая форма контейнера для подачи воды более оптимизирована для улучшения характеристик давления, производительности и контроля времени процесса центрирования.

Водный литьё под давлением Технология была разработана в основном в Европе, что означает, что коммерческое применение этой технологии более развито в Европе, чем в Северной Америке или Азии. Она применяется в автомобильных деталях, потребительских и промышленных деталях.

Процесс WIT отлично подходит для большинства видов полых или частично полых деталей, таких как водопроводные трубы и дверные ручки. Типичные области применения WIT включают ручки, верхние рамы, крышки качалок, дверные блоки, шпатели, кронштейны, стулья и офисную мебель. Некоторые из этих трубчатых компонентов раньше производились с использованием формование с помощью газа технология, но более подходящей является технология с использованием воды.