Curba procesului de turnare prin injecție în mai multe-etape reflectă relația dintre cursa de alimentare cu șurub șipresiunea de injecțieși viteza de injecție furnizată de mașina de turnat prin injecție. Prin urmare, trebuie să se determine doi factori cheie atunci când se proiectează un proces de turnare prin injecție în mai multe-etape: în primul rând, cursa de alimentare cu șurub și segmentarea acestuia și, în al doilea rând, presiunea și viteza de injecție.
Figura prezintă un produs tipic (împărțit în 4 secțiuni) și relația sa corespunzătoare cu segmentele mașinii de turnat prin injecție. În general, regulile de segmentare pot fi determinate pe baza acestei corespondențe, iar parametrii specifici de proces pentru fiecare segment pot fi determinați în funcție de caracteristicile sistemului de porți.
În producția reală, programele de control al injecției în mai multe-etape pot fi utilizate pentru a seta în mod rațional presiunea de injecție, viteza de injecție, presiunea de menținere și metoda de umplere cu topitură pentru fiecare etapă, pe baza structurii sistemului de rulare, a tipului de poartă și a structurii piesei din plastic. Acest lucru ajută la îmbunătățirea eficienței plastificării, la îmbunătățirea calității produsului, la reducerea ratelor de defecte și la prelungirea duratei de viață a matrițelor și a utilajelor.
Setări gradate
Când proiectați procese de turnare prin injecție în mai multe-etape, produsul trebuie mai întâi analizat pentru a determina zonele pentru fiecare etapă de injecție. În general, este împărțit în 3 până la 5 zone, în funcție de caracteristicile de formă ale produsului, de variațiile grosimii peretelui și de caracteristicile curgerii topiturii. Zonele cu diferențe consistente sau minime ale grosimii pereților sunt desemnate ca o singură zonă; punctele de tranziție între zonele pentru injecția în mai multe-etape sunt determinate de punctele în care fluxul de material își schimbă direcția sau în care grosimea peretelui se modifică semnificativ; sistemul de poartă poate fi setat ca zonă separată. În figura de mai sus, produsul este împărțit în zone în funcție de caracteristicile sale externe, punctul în care fluxul de material își schimbă direcția servind drept punct de tranziție (între zona 2 și zona 3), iar punctul în care grosimea peretelui se modifică servind ca un alt punct de tranziție (între zona 3 și zona 4). Prin urmare, această piesă din plastic este împărțită în 4 zone pentru injecția în mai multe-etape: 3 zone pentru produsul în sine și 1 zonă pentru sistemul de blocare.
În producția practică, se consideră, în general, mai științific să se stabilească cel puțin trei sau patru etape de injecție la turnarea pieselor din plastic. Runnerul este prima etapă, poarta este a doua etapă, a treia etapă este atunci când produsul este umplut la aproximativ 90%, iar partea rămasă este a patra etapă (numită și etapa finală).
Pentru piesele din plastic cu structuri simple și cerințe scăzute pentru calitatea suprafeței, poate fi utilizat un proces de injecție în trei-etape. Cu toate acestea, pentru piesele din plastic cu structuri complexe, numeroase defecte de suprafață și cerințe de înaltă calitate, este necesar un program de control al injecției cu patru sau mai multe etape.
În producția efectivă, numărul specific de etape de injecție necesare trebuie determinat prin analiză științifică și setare rațională pe baza unor factori precum structura canalului, tipul porții, locația, numărul și dimensiunea, structura piesei, cerințele produsului și eficiența ventilației matriței.
- 1) Pentru produsele cu injectare directă, pot fi utilizate atât metodele de injecție cu o singură etapă, cât și cele cu mai multe etape. Pentru piese mici din plastic cu structuri simple și cerințe de precizie scăzută, poate fi utilizată o metodă de control cu mai puțin de trei etape de injecție.
- 2) Pentru produsele mari din plastic cu structuri complexe și cerințe de înaltă precizie, ar trebui să fie ales, în principiu, un proces de injecție în mai multe-etape, cu patru sau mai multe etape.
Configurarea procesului de injectare
Pentru produsul prezentat în figură, inginerii îl împart în secțiuni în funcție de caracteristicile sale de formă. Această diviziune este apoi reflectată în diferite secțiuni ale șurubului mașinii de turnat prin injecție. Lungimea fiecărui segment de șurub poate fi apoi estimată pe baza diviziunii în secțiuni a produsului. În primul rând, este estimat volumul (volumul) de injecție necesar pentru fiecare secțiune după diviziunea produsului. Folosind o metodă corespunzătoare, poziția șurubului în fiecare segment poate fi calculată. De exemplu, dacă volumul secțiunii n este Ω, atunci cursa celui de-al n-lea segment al șurubului este:
În practica de producție de turnare prin injecție în mai multe-etape, metoda de determinare a procesului de injecție cu șurub este următoarea:
- Volumul de injecție din prima etapă (adică poziția finală a injecției din prima etapă) este punctul final al porții în sistemul de turnare prin injecție. Cu excepția porților directe, aproape toate celelalte folosesc presiune medie și viteză medie, sau presiune medie și viteză mică. Poziția finală a celei de-a doua etape de injecție este de la punctul final al porții la 1/2 până la 2/3 din întreg spațiul cavității.
- A doua etapă de injecție ar trebui să utilizeze presiune mare și viteză mare, presiune mare și viteză medie sau presiune medie și viteză medie; valorile specifice depind de structura produsului și de materialul plastic utilizat.
- Nivelul de injecție din a treia etapă ar trebui să utilizeze, de preferință, presiune medie și viteză medie sau presiune medie și viteză mică, iar poziția este exact acolo unde este umplut spațiul de cavitate rămas. Toate cele trei etape descrise mai sus aparțin procesului de umplere cu topitură.
- Ultima etapă a injectării aparține fazei de presurizare și menținere a presiunii. Punctul de comutare de menținere a presiunii este între pozițiile finale ale acestei etape de injecție. Există două metode de selectare a punctului de comutare: ora și poziția.
Când începe injecția, pornește temporizatorul de injecție și sunt calculate pozițiile de terminare pentru fiecare etapă de injecție. Dacă parametrii de injecție rămân neschimbați, în funcție de fluiditatea materialului, pentru materiale cu o fluiditate mai bună, poziția de terminare a etapei finale va atinge punctul de comutare a presiunii de menținere înainte de expirarea temporizatorului. În acest moment, procesele de umplere și presurizare sunt finalizate, iar injecția intră în faza de presiune de menținere. Dacă cronometrul nu a expirat încă, acesta nu mai numără și intră direct în faza de presiune de menținere. În mod similar, pentru materialele cu fluiditate mai slabă, dacă cronometrul se termină înainte ca poziția de terminare a injecției din etapa finală să atingă punctul de comutare, nu este nevoie să așteptați ca poziția să fie atinsă; procesul intră direct în faza de presiune de menținere.
În rezumat, următoarele puncte ar trebui luate în considerare la configurarea unui proces de injecție în mai multe-etape:
Pentru turnarea prin injecție cu materiale plastice cu flux mediu-, după determinarea punctului de presiune de menținere, adăugați câteva secunde la timp ca compensare.
01
Pentru turnarea prin injecție cu materiale plastice cu flux slab-, cum ar fi materiale plastice amestecate cu materiale reciclate sau materiale plastice cu-vâscozitate scăzută, din cauza procesului de injecție instabil, este mai bine să utilizați controlul timpului. Reduceți punctul de comutare a presiunii de menținere (în general setați poziția finală la zero) și utilizați timpul pentru a controla trecerea automată la presiunea de menținere.
02
Pentru turnarea prin injecție cu materiale plastice cu-bun flux, este mai bine să controlați punctul de comutare al presiunii de menținere în funcție de poziție. Măriți timpul și, după atingerea punctului de comutare setat, intrați în faza de presiune de menținere.
03
Punctul de comutare a presiunii de menținere este poziția în care cavitatea matriței este complet umplută, iar poziția de injecție nu mai poate avansa. Schimbarea digitală este foarte lentă. În acest moment, presiunea trebuie schimbată pentru a asigura turnarea completă a produsului. Această poziție poate fi observată pe ecranul de funcționare al mașinii de turnat prin injecție (limbaj de calculator).
04
În plus, în ceea ce privește utilizarea presiunii de menținere în mai multe-etape, aceasta poate fi determinată în conformitate cu următoarele metode: pentru produsele cu nervuri de armare puține și cerințe de precizie dimensională reduse și produse din materiale cu-vâscozitate ridicată, utilizați presiunea de menținere cu o-etapă. Presiunea de menținere este mai mare decât presiunea în timpul procesului de amplificare, iar timpul de menținere este scurt; în timp ce pentru produsele cu mai multe nervuri de întărire și cerințe de precizie dimensională scăzută, este, în general, necesară presiunea de menținere în mai multe etape.
Setarea presiunii de injecție și a vitezei de injecție
① Presiunea de injecție și viteza de injecție a sistemului de deschidere. În general, sistemele de închidere au canale mici, astfel încât viteze și presiuni mai mari de injecție (de obicei 60% până la 70% din maxim) sunt utilizate pentru a umple rapid canalele și canalele, crescând presiunea de topire în canale și creând un anumit potențial de umplere a matriței. Pentru matrițe cu secțiuni transversale-mai mari, pot fi setate o presiune și o viteză mai mici de injecție; invers, pentru matrițe cu secțiuni transversale-mai mici, sunt necesare setări mai mari.
② Viteza de injecție și presiunea în a doua etapă. Când topitura umple canalele și canalele, depășind rezistența porții (zonă mică-secțiunii transversale) și începe să umple cavitatea matriței, este necesară o viteză de injecție mai mică pentru a depăși modelele de curgere nedorite și pentru a îmbunătăți caracteristicile de curgere. În această etapă, viteza de injecție poate fi redusă, în timp ce reducerea presiunii este mai mică; pentru secțiuni transversale mai mari de poartă-, este posibil să nu fie necesară reducerea presiunii de injecție.
③ Viteza de injecție și presiunea în a treia etapă. După cum se arată în Figura z, a treia etapă corespunde zonei de injecție 3, care este partea principală a piesei turnate. În acest moment, topitura a umplut complet cavitatea matriței. Pentru a obține starea de difuzie ideală, este necesară umplerea accelerată a matriței, astfel încât mașina de turnat prin injecție trebuie să ofere o presiune și o viteză de injecție mai mari în această etapă. Această secțiune este, de asemenea, un punct de cotitură în fluxul de topire, unde rezistența la curgere crește și pierderea de presiune este semnificativă, necesitând compensare. În general, injecția în mai multe-etape utilizează viteză mare și presiune ridicată în această secțiune.
④ Viteza de injecție și presiunea în a patra etapă. Pe baza relației corespunzătoare din figură, atunci când topitura atinge zona 4, grosimea peretelui poate varia sau rămâne constantă. Topitura a umplut practic cavitatea matriței. Deoarece topitura a obținut presiune și viteză ridicate în zona 3, tamponarea poate fi efectuată în această etapă pentru a obține o viteză de curgere liniară aproximativ uniformă a topiturii în toate părțile cavității matriței. Principiul general de proiectare este că la intrarea în zona 4, dacă grosimea peretelui crește, viteza și presiunea pot fi reduse; dacă grosimea peretelui scade, viteza poate fi redusă fără a reduce presiunea sau viteza poate rămâne neschimbată în timp ce presiunea este redusă sau nu în mod corespunzător. Pe scurt, în a patra etapă, procesul de injecție ar trebui să prezinte caracteristici de control în mai multe-etape, iar presiunea din cavitate ar trebui să crească rapid.
Figura prezintă un exemplu de proces de turnare prin injecție în mai multe-etape selectat pe baza analizei geometrice a produsului. Datorită cavității adânci și pereților subțiri ai produsului, cavitatea matriței formează un canal de curgere lung și îngust. Materialul topit trebuie să curgă rapid prin această zonă; în caz contrar, se va răci și se va solidifica cu ușurință, ceea ce duce la riscul de umplere incompletă a matriței. Prin urmare, trebuie utilizată injecția cu viteză mare-.
Cu toate acestea, injecția cu viteză mare-conferă energie cinetică semnificativă materialului topit. Când topitura ajunge la capătul cavității, va genera un impact inerțial mare, care poate duce la pierderi de energie și fulgerare. Prin urmare, debitul de topire ar trebui să fie încetinit pentru a reduce presiunea de turnare. Cu toate acestea, presiunea trebuie să atingă în continuare presiunea de menținere menționată în mod obișnuit (presiunea secundară, presiunea urmatoare) pentru a se asigura că golurile cauzate de contracția topiturii din cavitatea matriței sunt umplute înainte ca poarta să se solidifice. Acest lucru necesită mai multe viteze și presiuni de injecție în timpul procesului de turnare prin injecție. Cursa de măsurare a șuruburilor prezentată în figură este stabilită pe baza cantității de material utilizată pentru produs și a cantității de tampon. Șurubul de injecție se deplasează din poziția „97” în „20” pentru a umple partea-subțire a produsului. În această etapă, o viteză mare de 10 este setată pentru a preveni răcirea și solidificarea materialului topit din cauza timpului de curgere prelungit. Când șurubul se mișcă din poziția „20” → „15” → „2”, o viteză scăzută corespunzătoare de 5 este setată pentru a reduce debitul de topire și energia sa cinetică care afectează matrița. O presiune de injecție primară mai mare este setată atunci când șurubul se află în pozițiile „97”, „20” și „5” pentru a depăși rezistența de umplere a matriței, iar o presiune de injecție secundară mai mică este setată de la „5” la „2” pentru a reduce impactul energiei cinetice.
Imaginea prezintă un alt exemplu de comutare (tranziție) a vitezei în mai multe-etape a șurubului de injecție pe baza diferitelor viteze setate în funcție de condițiile procesului.
Turnarea prin injecție în mai multe-etape este una dintre cele mai avansate tehnologii de turnare prin injecție disponibile în prezent. În cercetarea proceselor de turnare prin injecție în mai multe-etape, determinarea segmentelor cursei șurubului în timpul injectării este relativ precisă, în timp ce selectarea presiunii de injecție și a vitezei de injecție în fiecare segment se bazează în mare parte pe experiență. Metoda empirică generală poate determina doar relația corespunzătoare dintre presiunea de injecție și viteza de injecție utilizată în fiecare segment. Practica obișnuită este de a determina această relație pe baza raportului dintre suprafața secțiunii transversale-a fiecărei părți a produsului turnat. După proiectarea procesului de turnare prin injecție în mai multe-etape, necesită ajustări repetate prin mai multe încercări pentru a obține valorile optime pentru presiunea de injecție și viteza de injecție selectate.