Precizieturnare prin injecție, așa cum se înțelege în mod obișnuit, se referă la produsele turnate prin injecție-care îndeplinesc cerințe stricte pentru toleranțe dimensionale, toleranțe geometrice și rugozitatea suprafeței. Obținerea turnării prin injecție de precizie necesită mulți factori care contribuie, dar cei mai esențiali sunt cele patru elemente ale materiilor prime plastice, matrițe de injecție, procesul de turnare prin injecție și echipamente de turnare prin injecție (mașină de turnare prin injecție).
Materiale plastice turnate prin injecție-de precizie
Materialele plastice potrivite pentru turnarea prin injecție de precizie ar trebui să aibă caracteristici precum rezistență mecanică ridicată, stabilitate dimensională bună, rezistență excelentă la fluaj și o gamă largă de adaptabilitate la mediu. Următoarele patru tipuri de materiale plastice sunt utilizate în mod obișnuit pentru turnarea prin injecție de precizie:
① POM armat cu fibre de carbon (CF) sau POM armat cu fibră de sticlă (GF). Acest material se caracterizează printr-o bună rezistență la fluaj, rezistență la oboseală, rezistență la intemperii și proprietăți dielectrice și este ignifug-. Adăugarea de lubrifianți facilitează eliberarea mucegaiului.
② PA și PA66 armat cu fibră de sticlă. Caracteristici: rezistență puternică la impact și rezistență la uzură, proprietăți bune de curgere și pot fi turnate în produse cu o grosime a peretelui de 0,4 mm. PA66 armat cu fibră de sticlă are o rezistență bună la căldură (punct de topire 250 de grade), dar dezavantajul său este higroscopicitatea; în general, necesită condiționarea umidității după turnare.
③ Poliester armat cu PBT. Caracteristici: ciclu scurt de turnare. Comparația timpului de turnare este după cum urmează: PBT Mai mic sau egal cu POM ~ PA66 Mai mic sau egal cu PA6.
④ PC și PC ranforsat cu fibră de sticlă. Caracteristici: rezistență bună la uzură, rigiditate îmbunătățită după armare, stabilitate dimensională bună, rezistență bună la intemperii, ignifugare și modelabilitate bună.
Matrite de turnare prin injectie de precizie
Matrițele utilizate pentru turnarea prin injecție de precizie trebuie să aibă următoarele caracteristici:
① Precizie mare a matriței.
Acest lucru depinde în primul rând de dacă dimensiunile cavității matriței, poziționarea cavității sau precizia suprafeței de despărțire îndeplinesc cerințele.
② Prelucrabilitate și rigiditate bună.
În proiectarea structurii matriței, numărul de cavități nu trebuie să fie excesiv, iar placa de bază, placa de susținere și pereții cavității ar trebui să fie mai groase pentru a preveni deformarea elastică severă a pieselor la temperaturi ridicate și presiune înaltă.
③ Performanță bună de demulare a produsului.
În mod ideal, matrița ar trebui să aibă un număr mic de cavități, canale mai puține și mai scurte și o rugozitate a suprafeței mai mare decât matrițele obișnuite, ceea ce facilitează deformarea.
④ Oțel pentru matrițe de precizie.
Trebuie selectat oțel aliat de înaltă{0}rezistență; materialele utilizate pentru cavități și canale trebuie să fie supuse unui tratament termic strict și trebuie alese materiale cu duritate mare (piesele care formează trebuie să atingă aproximativ 52 HRC), rezistență bună la uzură și rezistență puternică la coroziune.
Mașină de turnat prin injecție de precizie
Caracteristici din punct de vedere al parametrilor tehnici
Pe baza presiunii de injecție, mașinile convenționale de turnat prin injecție funcționează la 147–177 MPa; mașinile de turnat prin injecție de precizie funcționează la 216–243 MPa; iar mașinile de turnat prin injecție de ultra-înaltă-presiune funcționează la 243–392 MPa. Mașinile de turnat prin injecție de precizie trebuie să utilizeze mașini de turnat prin injecție de-înaltă presiune din următoarele motive:
①
Pentru a îmbunătăți acuratețea și calitatea produselor de precizie, deoarece presiunea de injecție are cel mai semnificativ impact asupra ratei de contracție prin turnare a produsului. Când presiunea de injecție atinge 392 MPa, rata de contracție prin turnare a produsului este aproape zero. În acest moment, acuratețea produsului este afectată doar de mucegai sau de mediu. Testele au arătat că creșterea presiunii de injecție de la 98 MPa la 392 MPa crește rezistența mecanică cu 3%-33%.
②
Pentru a reduce grosimea peretelui produselor de precizie și a crește lungimea turnării. Luând ca exemplu PC-ul, o mașină convențională cu o presiune de injecție de 177 MPa poate turna produse cu o grosime a peretelui de 0,2–0,8 mm, în timp ce o mașină de precizie cu o presiune de injecție de 392 MPa poate modela produse cu o grosime între 0,15 și 0,6 mm. Mașinile de turnat prin injecție de ultra-înaltă-presiune pot produce produse cu un raport de lungime a fluxului mai mare.
③
Creșterea presiunii de injecție poate folosi pe deplin eficiența vitezei de injecție. Pentru a atinge viteza nominală de injecție, există doar două moduri: una este de a crește presiunea maximă de injecție a sistemului; celălalt este de a modifica parametrii șuruburilor pentru a crește raportul dintre lungime-la-diametru. Mașinile de turnat prin injecție de precizie necesită viteze mari de injecție. Luând ca exemplu mașina de turnare cu injecție de precizie DEMAG (60–420t) fabricată în Germania-, viteza sa de injecție poate atinge 1000 mm/s, iar șurubul poate atinge o accelerație de 12 m/s².
Caracteristicile mașinilor de turnat prin injecție de precizie în ceea ce privește controlul
① Cerințe pentru repetabilitatea (reproductibilitatea) parametrilor de turnare prin injecție.
② Cerințe pentru calitatea plastificării.
③ Controlul temperaturii uleiului hidraulic de lucru.
④ Cerințe pentru menținerea presiunii.
⑤ Cerințe pentru controlul temperaturii matriței.
Sistemul hidraulic (circuit de ulei) al unei mașini de turnare prin injecție de precizie
- ① Sistemul hidraulic trebuie să utilizeze componente proporționale, cum ar fi supape de presiune proporțională, supape de debit proporțional sau pompe servo variabile.
- ② În mecanismele de prindere cu presiune directă-, circuitele hidraulice pentru piesele de prindere și injecție ar trebui separate.
- ③ Datorită vitezei mari a mașinilor de turnat prin injecție de precizie, viteza de răspuns a sistemului hidraulic trebuie mărită.
- ④ Sistemul hidraulic al mașinilor de turnat prin injecție de precizie ar trebui să includă pe deplin ingineria integrată a sistemelor mecanice, electrice, hidraulice și de instrumentare.
Caracteristicile structurale ale mașinilor de turnat prin injecție de precizie
① Datorită presiunii mari de injecție a mașinilor de turnat prin injecție de precizie, rigiditatea sistemului de prindere este crucială, iar paralelismul plăcilor mobile și staționare trebuie controlat în intervalul de la 0,05 la 0,08 mm.
② Formele de joasă presiune-trebuie protejate, iar precizia forței de strângere trebuie controlată cu strictețe, deoarece amploarea forței de strângere afectează gradul de deformare a matriței, impactând în cele din urmă toleranțele dimensionale ale pieselor turnate.
③ Viteza de deschidere și închidere a matriței ar trebui să fie rapidă, în general în jur de 60 mm/s.
④ Componente de plastificare: șurubul, capul șurubului, inelul anti--retur și cilindrul trebuie să adopte o formă structurală care să ofere o capacitate puternică de plastificare, o omogenizare bună și o eficiență ridicată a injectării; cuplul de antrenare a șurubului ar trebui să fie mare și capabil de reglare continuă a vitezei. Pe baza acestui fapt, mașinile de turnat prin injecție de precizie utilizează adesea unități modulare pentru a se adapta la nevoile de producție ale diferitelor piese din plastic de precizie, așa cum se arată în figură.
Știm că, indiferent de tipul de mașină de turnat prin injecție de precizie, aceasta trebuie să fie capabilă să controleze în mod stabil repetabilitatea dimensională și repetabilitatea calității produselor turnate.
Principalii producători de mașini de turnat prin injecție de precizie
În domeniul dezvoltării mașinilor de turnare prin injecție de precizie, producătorii de top care reprezintă nivelul avansat mondial actual includ companii germane precum KraussMaffei, Demag și Arburg, precum și companii japoneze precum Nissei, JSW și Sumitomo Heavy Industries. Printre acestea, mașina de turnare prin injecție de precizie lansată de Arburg din Germania are un design de tip cutie-pentru mecanismul său de prindere, care îmbunătățește semnificativ precizia de prindere.
Probleme de contracție în piesele din plastic turnate prin injecție de precizie.
Există patru factori care afectează contracția pieselor din plastic turnate: contracția termică, contracția tranziției de fază, contracția orientării și contracția prin compresie.
Influența fiecărui factor de contracție asupra turnării prin injecție de precizie este analizată mai jos:
① Contracție termică
② Contracția tranziției de fază
③ Contracția de orientare
④ Contracția prin compresie
① Contracție termică:Contracția termică este o caracteristică termofizică inerentă a materialului de turnare și a materialului de matriță. Temperaturile mai ridicate ale matriței au ca rezultat temperaturi mai ridicate ale produsului, ceea ce duce la o contracție reală crescută. Prin urmare, temperatura matriței nu ar trebui să fie prea mare în turnarea prin injecție de precizie.
② Contracția tranziției de fază:În rășinile cristaline, în timpul procesului de orientare, are loc cristalizarea macromoleculelor, determinând contracția datorită scăderii volumului specific. Aceasta se numește contracție de tranziție de fază. Temperaturile mai mari ale matriței conduc la o cristalinitate mai mare și o contracție mai mare; totuși, pe de altă parte, cristalinitatea crescută crește densitatea produsului, reduce coeficientul de dilatare liniară și astfel reduce contracția. Prin urmare, rata reală de contracție este determinată de efectul combinat al acestor doi factori.
③ Contracția de orientare:Datorită întinderii forțate a lanțurilor moleculare în direcția curgerii, macromoleculele au tendința de a se re{0}}încolăci și de a se recupera în timpul răcirii, ceea ce duce la contracția în direcția de orientare. Gradul de orientare moleculară este legat de presiunea de injecție, viteza de injecție, temperatura rășinii și temperatura matriței, dar în principal cu viteza de injecție.
④ Contracția prin compresie:Majoritatea materialelor plastice sunt compresibile, ceea ce înseamnă că volumul lor specific se modifică semnificativ la presiune ridicată. La temperaturi normale, creșterea presiunii de injecție reduce volumul specific al produsului turnat, crește densitatea acestuia, reduce coeficientul de dilatare liniară și reduce semnificativ contracția. Corespunzător compresibilității, materialul de turnare are un efect de recuperare elastică, care reduce contracția produsului.