Литье под давлением - широко распространенный производственный процесс для изготовления пластиковых изделий. В этом процессе время охлаждения часто занимает большую часть производственного цикла, вплоть до 60-70%. Поэтому становится очень важным минимизировать время охлаждения, повысить эффективность производства и минимизировать производственные затраты. Цель данной статьи - обсудить различные технологии и методы сокращения времени охлаждения при литье под давлением.

Понимание важности времени охлаждения

В процессе литья под давлением пластиковый материал расплавляется, а затем впрыскивается в форму. После впрыска он должен пройти процесс охлаждения, чтобы материал затвердел в форме и сформировал окончательную форму и размер. Время охлаждения не только влияет на качество производимого продукта, но и оказывает непосредственное влияние на производственный процесс и эффективность цикла. Поэтому сокращение времени охлаждения является важной задачей для повышения качества процесс литья под давлением.

Процесс охлаждения включает в себя две стадии: охлаждение материала от жидкого состояния до состояния стеклования и от состояния стеклования до полностью кристаллизованного состояния. Первый этап обычно занимает больше времени из-за высокой удельной теплоемкости пластика при высокой температуре, что означает, что материалу потребуется больше времени для отвода тепла. Хотя вторая стадия короче, она существенно влияет на стабильность размеров изделия и распределение внутренних напряжений.

Общие методы охлаждения при литье под давлением

Охлаждение воды

Водяное охлаждение - наиболее распространенный метод охлаждения, используемый в машинах для литья под давлением. Обычно он включает в себя циркуляцию воды по охлаждающим каналам пресс-формы или термопластавтомата.

Преимущества:

1. Эффективное охлаждение: Это связано с тем, что вода, как известно, является очень хорошей теплопередающей средой и обеспечивает стабильное охлаждение.

2. Контролируемый процесс: Поток и температуру воды можно контролировать, поэтому процесс охлаждения строго регламентирован.

3. Низкая стоимость: Вода относительно дешева, поэтому выбор водяного охлаждения выгоден для бюджета.

Недостатки:

1. Рост бактерий: В горячей воде размножаются бактерии, поэтому перед использованием воду необходимо продезинфицировать.

2. Требуется циркуляционная система: Внедрение системы циркуляции воды также является дополнительной статьей расходов при инвестировании в систему.

3. Пятна от воды: Вода может быть использована в процессе, но во время процесса на предметах остаются пятна, поэтому их приходится постоянно стирать.

Охлаждение воздуха

Для воздушного охлаждения используются вентиляторы, нагнетающие охлаждающий воздух непосредственно в зону пресс-формы. литьё под давлением машины, а затем выпустить горячий воздух.

Преимущества:

1. Отсутствие необходимости в циркуляционных насосах: Экономия на насосах циркуляции воды, которые являются дорогостоящим оборудованием для системы отопления.

2. Отсутствие роста бактерий: Без использования воды исключается риск размножения бактерий.

3. Охлаждение на большом расстоянии: Расстояние воздушного охлаждения может быть больше, что подходит для некоторого оборудования, которое трудно охладить водой.

Недостатки:

1. Менее эффективно, чем водяное охлаждение: Воздух не так эффективен, как вода, в качестве теплоносителя, поскольку он не может передавать столько тепла так же быстро, как вода.

2. Неконтролируемая температура: Температура воздуха в вентиляторе не может быть точно отрегулирована.

Охлаждение масла

Масляное охлаждение - это специализированный метод охлаждения, использующий систему охлаждения масла для отвода тепла.

Преимущества:

1. Эффективное охлаждение: Масло обладает высокой теплопроводностью, обеспечивая стабильный эффект охлаждения.

2. Экономия места: Системы масляного охлаждения занимают меньше места по сравнению с системами циркуляции воды.

3. Контролируемая температура: Температура масла может контролироваться, обеспечивая хорошо регулируемый процесс охлаждения.

Недостатки:

1. Высокая стоимость: Масло - это ценный химикат, поэтому оно является более дорогим вариантом охлаждения.

2. Проблемы с обслуживанием: Масло требует периодической замены и обслуживания, что может быть обременительным.

Факторы, влияющие на время охлаждения

Выбор материала

1. Теплопроводность: Существуют большие различия в теплопроводности различных типов материалов. Это означает, что материалы с более высокой теплопроводностью (например, металлонаполненные пластики) охлаждаются быстрее, чем материалы с более низкой теплопроводностью (например, некоторые инженерные пластики).

2. Кристалличность: Полукристаллические полимеры (например, полиэтилен, полипропилен) требуют больше времени для охлаждения, чем аморфные (например, полистирол, поликарбонат), из-за времени образования кристаллических структур.

3. Удельная теплоемкость: Материалы с более высокой удельной теплоемкостью требуют больше энергии для охлаждения до той же температуры, что приводит к увеличению времени охлаждения.

Аспект плесени

1. Дизайн системы охлаждения: Важно иметь хорошо продуманную систему охлаждения, чтобы свести к минимуму время охлаждения компонента. Расположение, диаметр и длина каналов охлаждения оказывают непосредственное влияние на способность жидкости к охлаждению.

2. Материал пресс-формы: Теплопроводность материала пресс-формы влияет на время охлаждения. Формы из медных сплавов также хорошо проводят тепло и, следовательно, требуют меньше времени для охлаждения по сравнению со стальными формами.

3. Обработка поверхности пресс-формы: Время охлаждения также связано с характеристиками поверхности пресс-формы. Шероховатая поверхность и толстое покрытие замедляют скорость охлаждения, в то время как гладкая поверхность и теплопроводное покрытие повышают эффективность охлаждения.

4. Прокладка канала для подачи воды в форму: В процессе литьевая форма При проектировании канала циркуляции воды необходимо проанализировать все факторы, которые могут вызвать проблемы в конструкции изделия. Для этого может потребоваться предложить различные конструкции каналов циркулирующей воды. Водяные каналы пресс-формы должны максимально соответствовать прямолинейным водяным каналам, минимизировать конструкции, содержащие множество охлаждающих колодцев и углов, и минимизировать мертвую воду. На этапе проектирования пресс-формы можно разумно организовать расположение каналов охлаждающей воды, чтобы обеспечить эффект охлаждения.

5. Температура формы: Она устанавливается путем расчета реальной температуры в точках входа и выхода воды на полости пресс-формы. Если тепловые колебания между несколькими областями и тепловые колебания с заданной температурой могут регулироваться в диапазоне ±5℃, это означает, что фундаментальное охлаждение является удовлетворительным.

6. Ежедневное обслуживание литьевых форм: Если на поверхности пресс-формы есть масло или грязь, эффективность охлаждения обычно снижается. Необходимо регулярно очищать поверхность полости и использовать очистительную машину для очистки водяного канала пресс-формы. Во время нормальной работы, особенно при ежедневных проверках локальных запусков, необходимо уделять больше внимания контролю потока охлаждающей воды, а различные отклонения от нормы требуют своевременного устранения.

Параметры обработки

1. Температура формы: Чем выше температура формы, тем больше время охлаждения. Понижение температуры формы может сократить время охлаждения.

2. Температура и давление впрыска: При повышении температуры и давления впрыска тепло внутри формы будет расти, что увеличит время охлаждения. Регулировка этих параметров может уменьшить накопление тепла.

3. Скорость впрыска: Чем выше скорость впрыска, тем больше выделяется тепла при сдвиге, поэтому время охлаждения увеличивается. Одна из мер, которую могут предпринять операторы для сокращения времени охлаждения, - уменьшить скорость впрыска.

Экологические факторы

1. Температура и влажность окружающей среды: На процесс охлаждения влияют температура и уровень влажности в производственном помещении. Высокая температура и влажность удлиняют время охлаждения, а низкая температура и влажность сокращают его.

2. Температура и скорость потока охлаждающей среды: Скорость температуры и потока также влияет на охлаждение в системе. Повысить скорость охлаждения можно также за счет снижения температуры охлаждающей среды и увеличения скорости потока.

Методы сокращения времени охлаждения

Оптимизация выбора материала

Выбирайте материалы с более высоким коэффициентом теплопроводности, это могут быть пластики с дополнительными добавками. Для повышения теплопроводности полученного состава рекомендуются следующие меры: Включение в состав теплопроводящих добавок, например, добавок на основе алюминиевой или медной пудры из порошкообразных пластификаторов.

Улучшение конструкции пресс-формы

1. Оптимизация конструкции охлаждающего канала: Правильно спроектируйте каналы охлаждения, чтобы обеспечить равномерное охлаждение поверхности пресс-формы. Другой метод - использование спиральных каналов охлаждения или многоконтурных систем охлаждения.

2. Используйте высокоэффективные охлаждающие средства: Охлаждение может осуществляться с помощью других сред, обладающих большей способностью вызывать охлаждение, таких как масло и охлажденные газы, отличные от воды.

3. Выберите материалы для пресс-формы: Используйте материалы, обладающие более высокой теплопроводностью, чем сталь. Такими материалами могут быть медь и сплавы, включая алюминий.

4. Обработка поверхности пресс-формы: Для улучшения теплопроводности необходимо нанести на поверхность формы теплопроводящее покрытие или гальваническое покрытие.

5. Сбалансированная конструкция охлаждения: Оптимизируйте конструкцию пресс-формы, чтобы обеспечить равномерное охлаждение всех частей пластикового изделия, предотвращая внутренние напряжения и деформации.

Настройка параметров обработки

1. Пониженная температура пресс-формы: Вы также можете использовать охлаждающие устройства для снижения температуры формы, например, систему подачи охлаждающей воды, систему подачи холодного воздуха или охлаждающие спреи.

2. Оптимизируйте температуру и давление впрыска: Оптимизируйте температуру и давление впрыска, чтобы контролировать накопление тепла без ущерба для качества продукта.

3. Управление скоростью впрыска: Отрегулируйте скорость впрыска, чтобы предотвратить чрезмерное нагревание при сдвиге и тем самым сократить время охлаждения.

4. Продлить время выдержки: Увеличение времени выдержки под давлением может усилить эффект охлаждения.

Используйте вспомогательные технологии охлаждения

1. Технология импульсного охлаждения: Поскольку скорость охлаждения охлаждающей среды также может влиять на эффективность процесса, рекомендуется периодически изменять скорость потока охлаждения и температуру среды.

2. Технология охлаждения с переменной частотой: Проанализируйте для необходимой корректировки расход и температуру охлаждающей среды в зависимости от изменения температуры пресс-формы.

3. Обработка поверхности пресс-формы: Можно использовать теплопроводящее покрытие, слой теплопроводящего покрытия, чтобы оптимизировать теплопроводность формы.

Использование технологий компьютерного моделирования

1. Вычислительная гидродинамика (CFD) моделирование: С помощью программного обеспечения для моделирования были опробованы различные варианты расположения охлаждающей воды и изучена конвекция жидкости в каналах охлаждения пресс-формы для достижения оптимального дизайна.

2. Анализ температурного поля пресс-формы: Проанализируйте изменения температуры, происходящие во время формовки, чтобы найти участки, которые охлаждаются дольше, и внесите соответствующие изменения.

3. Моделирование процесса инжекции: Чтобы найти другие параметры, которые позволят сократить время охлаждения литья под давлением, используйте программу моделирования для разработки процесса впрыска.

Заключение

Время охлаждения - один из самых важных параметров литья под давлением, поскольку от него зависит качество конечного продукта, длительность цикла и производительность процесса. Чтобы сократить время охлаждения при литье под давлением, важно учитывать такие факторы, как толщина стенок, поддержание надлежащего времени охлаждения, надлежащая температура охлаждения, обеспечение достаточного времени охлаждения и применение эффективных методов охлаждения пресс-формы, поскольку недостаточное время охлаждения может негативно повлиять на общую производительность. литьё под давлением время цикла. Поэтому для сокращения времени охлаждения можно использовать несколько подходов, таких как выбор материала, конструкция пресс-формы, параметры процесса и применение вспомогательных технологий охлаждения. Новые технологии и материалы, которые будут разрабатываться с течением времени, создадут больше шансов для дальнейшего сокращения времени резки в будущем.