Analiza elementów procesu wtrysku na wtryskarkach pionowych

1, Szybkość skurczu procesu formowania wtryskowego pionowej wtryskarki
Formy i obliczenia skurczu podczas formowania tworzyw termoplastycznych we wtryskarkach pionowych są takie, jak wspomniano wcześniej. Czynnikami wpływającymi na skurcz podczas formowania tworzyw termoplastycznych we wtryskarkach pionowych są:
1.1 Odmiany tworzyw sztucznych do pionowych wtryskarek: Podczas procesu formowania tworzyw termoplastycznych, ze względu na zmiany objętości spowodowane krystalizacją, silne naprężenia wewnętrzne, duże naprężenia szczątkowe zamrożone w tworzywie sztucznym oraz silną orientację cząsteczkową, w porównaniu z tworzywami termoutwardzalnymi, współczynnik skurczu jest większy, z szerokim zakresem i oczywistą kierunkowością. Ponadto stopień skurczu po formowaniu, wyżarzaniu lub regulacji wilgotności jest na ogół większy niż w przypadku tworzyw termoutwardzalnych.
Pionowa wtryskarka
1.2 Charakterystyka pionowej wtryskarki Podczas formowania części z tworzywa sztucznego stopiony materiał natychmiast ochładza się, tworząc stałą skorupę o niskiej gęstości, gdy wchodzi w kontakt z powierzchnią wnęki formy. Ze względu na słabą przewodność cieplną tworzywa sztucznego wewnętrzna warstwa części z tworzywa sztucznego powoli stygnie i tworzy stałą warstwę o dużej gęstości i dużym skurczu. Tak więc te z grubymi ścianami, powolnym chłodzeniem i grubymi warstwami o dużej gęstości mają tendencję do większego kurczenia się. Ponadto obecność lub brak wkładek oraz układ i ilość wkładek bezpośrednio wpływają na kierunek przepływu materiału, rozkład gęstości i odporność na skurcz, dlatego też właściwości części z tworzyw sztucznych mają większy wpływ na wielkość i kierunek skurczu.
1.3 Kształt portu zasilającego, rozmiar i rozmieszczenie pionowej wtryskarki wpływają bezpośrednio na kierunek przepływu materiału, rozkład gęstości, utrzymywanie ciśnienia i efekt podawania oraz czas formowania. Bezpośredni port zasilający i duży przekrój portu zasilającego (zwłaszcza te o grubszym przekroju poprzecznym) mają mniejszy skurcz, ale większą kierunkowość, podczas gdy te z krótszą szerokością i długością portu zasilającego mają mniejszą kierunkowość. Te znajdujące się blisko wlotu zasilającego lub równolegle do kierunku przepływu materiału doznają większego skurczu.
1.4 Warunki formowania: Wysoka temperatura formy, powolne chłodzenie stopionego materiału, wysoka gęstość i duży skurcz, szczególnie w przypadku materiałów krystalicznych ze względu na wysoką krystaliczność i duże zmiany objętości, co powoduje większy skurcz. Rozkład temperatury formy jest również związany z wewnętrznym i zewnętrznym chłodzeniem oraz jednorodnością gęstości części z tworzywa sztucznego, co bezpośrednio wpływa na wielkość i kierunek skurczu w każdej części. Ponadto utrzymywanie ciśnienia i czasu ma również znaczący wpływ na skurcz, przy czym wysokie ciśnienie i długi czas prowadzą do niewielkiego, ale kierunkowego skurczu. Ciśnienie wtrysku jest wysokie, różnica lepkości stopionego materiału jest niewielka, naprężenie ścinające między warstwami jest małe, a sprężyste odbicie po wyjęciu z formy jest duże, więc skurcz można również umiarkowanie zmniejszyć. Temperatura materiału jest wysoka, skurcz jest duży, ale kierunkowość jest niewielka. Dlatego czynniki regulujące, takie jak temperatura formy, ciśnienie, prędkość wtrysku i czas chłodzenia podczas formowania, mogą również odpowiednio zmienić skurcz części z tworzywa sztucznego. Podczas projektowania formy, w oparciu o zakres skurczu różnych tworzyw sztucznych, grubość ścianki i kształt części z tworzywa sztucznego, rozmiar i rozmieszczenie portu zasilającego, szybkość skurczu każdej części części z tworzywa sztucznego jest określana na podstawie doświadczenia i następnie obliczany jest rozmiar wnęki. Gdy trudno jest kontrolować stopień skurczu precyzyjnych części z tworzyw sztucznych, do zaprojektowania formy należy ogólnie zastosować następujące metody:
① W przypadku wtryskarek pionowych należy przyjąć mniejszy współczynnik skurczu dla zewnętrznej średnicy części z tworzywa sztucznego i większy dla średnicy wewnętrznej, aby pozostawić miejsce na korektę po przetestowaniu formy.
② Określ formę, rozmiar i warunki formowania systemu odlewania poprzez testowanie formy.
③ Zmiana wielkości części plastikowych pionowej wtryskarki, które mają być poddane dodatkowej obróbce, musi zostać określona po 24 godzinach od rozformowania podczas pomiaru.
④ Popraw formę zgodnie z rzeczywistą sytuacją skurczu.
⑤ Wypróbuj ponownie formę i nieznacznie dostosuj warunki procesu, aby dostosować wartość skurczu, aby spełnić wymagania części z tworzywa sztucznego.
2, płynność procesu formowania wtryskowego pionowej maszyny do formowania wtryskowego
2.1 Płynność tworzyw termoplastycznych można ogólnie analizować na podstawie szeregu wskaźników, takich jak masa cząsteczkowa, liczba płynięcia, długość płynięcia po spirali Archimedesa, lepkość pozorna i współczynnik płynięcia (długość płynięcia/grubość ścianki części z tworzywa sztucznego). Przy małej masie cząsteczkowej, szerokim rozkładzie masy cząsteczkowej, słabej regularności struktury molekularnej, wysokim wskaźniku płynięcia, długiej spiralnej długości przepływu, niskiej pozornej lepkości i dużym stosunku przepływu, płynność jest dobra. W przypadku tworzyw sztucznych o tej samej nazwie produktu należy sprawdzić instrukcje, aby określić, czy płynność jest odpowiednia do formowania wtryskowego. Zgodnie z wymaganiami projektowymi form, płynność powszechnie stosowanych tworzyw sztucznych można z grubsza podzielić na trzy kategorie:
① Dobra płynność PA, PE, PS, PP, CA, poli(4)metylen;
② Żywice polistyrenowe o umiarkowanej płynności (takie jak ABS, AS), PMMA, POM, eter polifenylenowy;
③ Słaba płynność PC, twarde PCW, polieter fenylenowy, polisulfon, poliarylosulfon, fluoroplastiki.
2.2 Płynność tworzywa sztucznego w różnych pionowych wtryskarkach również różni się w zależności od różnych czynników formowania, a głównymi czynnikami wpływającymi są:
① Gdy temperatura materiału jest wysoka, płynność wzrasta, ale różne tworzywa sztuczne również mają różnice. Płynność tworzyw sztucznych takich jak PS (zwłaszcza tych o wysokiej udarności i wartości MFR), PP, PA, PMMA, polistyrenu modyfikowanego (takiego jak ABS, AS), PC, CA itp. jest bardzo zróżnicowana w zależności od temperatury. W przypadku PE i POM wzrost lub spadek temperatury ma niewielki wpływ na ich płynność. Tak więc ten pierwszy powinien dostosować temperaturę, aby kontrolować płynność podczas formowania.
② Gdy ciśnienie wtrysku pionowej wtryskarki ciśnieniowej wzrasta, stopiony materiał jest poddawany większej sile ścinającej, a płynność również wzrasta, zwłaszcza PE i POM są bardziej wrażliwe. Dlatego zaleca się regulację ciśnienia wtrysku podczas formowania, aby kontrolować płynność.
③ Forma, rozmiar, rozmieszczenie, konstrukcja układu chłodzenia i opór przepływu stopionego materiału (taki jak gładkość powierzchni, grubość przekroju poprzecznego kanału materiału, kształt wnęki, układ wydechowy) systemu odlewania konstrukcji formy wtryskarki pionowej bezpośrednio wpływać na rzeczywisty przepływ stopionego materiału we wnęce. Te czynniki, które sprzyjają obniżeniu temperatury i zwiększeniu oporów przepływu stopionego materiału, zmniejszą jego opory przepływu. Podczas projektowania formy należy wybrać rozsądną konstrukcję w oparciu o płynność użytego tworzywa sztucznego. Podczas formowania można również kontrolować takie czynniki, jak temperatura materiału, temperatura formy, ciśnienie wtrysku i prędkość wtrysku, aby odpowiednio dostosować sytuację napełniania do potrzeb formowania.
3, krystaliczność procesu formowania wtryskowego wtryskarki pionowej
Tworzywa termoplastyczne można podzielić na dwie kategorie: tworzywa krystaliczne i tworzywa amorficzne (znane również jako amorficzne) na podstawie braku krystalizacji podczas kondensacji.
Tak zwane zjawisko krystalizacji odnosi się do zjawiska, w którym cząsteczki tworzywa sztucznego poruszają się niezależnie i znajdują się w stanie całkowicie nieuporządkowanym od stanu stopionego do stanu kondensacji, w wyniku czego cząsteczki zatrzymują swobodny ruch i przyjmują nieco ustaloną pozycję, z tendencją do układania się molekuły w regularny model.
Standard wyglądu służący do rozróżnienia tych dwóch rodzajów tworzyw sztucznych zależy od przezroczystości grubościennych części z tworzyw sztucznych. Zasadniczo materiały krystaliczne są nieprzezroczyste lub półprzezroczyste (takie jak POM), podczas gdy materiały amorficzne są przezroczyste (takie jak PMMA). Istnieją jednak wyjątki, takie jak poli(4)metylen, który jest krystalicznym tworzywem sztucznym, ale ma wysoką przezroczystość, oraz ABS, który jest materiałem amorficznym, ale nie jest przezroczysty.
Przy projektowaniu form i doborze wtryskarek należy zwrócić uwagę na następujące wymagania i środki ostrożności dotyczące tworzyw krystalicznych:
① Ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury materiału do temperatury formowania wymaga użycia sprzętu o dużej zdolności plastyfikującej.
② Podczas chłodzenia i recyklingu uwalniana jest duża ilość ciepła i konieczne jest odpowiednie chłodzenie.
③ Różnica ciężaru właściwego między stanem stopionym a stanem stałym jest duża, co powoduje duży skurcz formowania i podatność na skurcz i porowatość.
④ Szybkie chłodzenie, niska krystaliczność, mały skurcz i wysoka przezroczystość. Krystaliczność jest związana z grubością ścianek części z tworzywa sztucznego, co prowadzi do powolnego chłodzenia, wysokiej krystaliczności, dużego skurczu i dobrych właściwości fizycznych. Dlatego temperatura formy musi być kontrolowana zgodnie z wymaganiami dotyczącymi materiałów krystalicznych.
⑤ Znaczna anizotropia i wysokie naprężenia wewnętrzne. Cząsteczki, które nie wykrystalizowały po wyjęciu z formy, mają tendencję do dalszej krystalizacji, pozostają w stanie nierównowagi energii i są podatne na odkształcenia i wypaczenia.
⑥ Zakres temperatury krystalizacji jest wąski i łatwo jest wstrzyknąć niestopiony materiał do formy lub zablokować port zasilający.
4, Pionowy proces formowania wtryskowego wtryskarki do termoczułych tworzyw sztucznych i łatwo ulegających hydrolizie tworzyw sztucznych
4.1 Wrażliwość termiczna odnosi się do tendencji niektórych tworzyw sztucznych do zmiany koloru, degradacji i rozkładu wraz ze wzrostem temperatury materiału z powodu ich wrażliwości na ciepło, przedłużonego czasu nagrzewania w wysokich temperaturach lub małego pola przekroju poprzecznego portu zasilającego oraz wysokiego ścinania działanie. Tworzywa sztuczne o tej charakterystyce nazywane są tworzywami termoczułymi. Takich jak twardy PCW, polichlorek winylidenu, kopolimer octanu winylu, POM, politetrafluorochloroetylen itp. Termoczułe tworzywa sztuczne wytwarzają podczas rozkładu produkty uboczne, takie jak monomery, gazy i ciała stałe, zwłaszcza niektóre gazy rozkładu, które mają drażniący, żrący lub toksyczny wpływ na ludzkie ciało, sprzęt i formy. Dlatego należy zwrócić uwagę na projektowanie form, dobór wtryskarek i formowanie. Należy zastosować wtryskarkę ślimakową, a przekrój układu odlewniczego powinien być duży. Beczka formy i materiału powinna być chromowana i nie powinno być żadnych opóźnień narożnych. Temperatura formowania musi być ściśle kontrolowana, a do tworzywa sztucznego należy dodawać stabilizatory, aby osłabić jego wrażliwość termiczną.
4.2 Niektóre tworzywa sztuczne (takie jak PC), nawet jeśli zawierają niewielką ilość wody, ulegną rozkładowi pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia. Ta właściwość nazywa się hydrofilowością i musi być wstępnie ogrzana i wysuszona.
5, Pionowa wtryskarka proces formowania wtryskowego pękanie naprężeniowe i pękanie stopu
5.1 Niektóre tworzywa sztuczne są wrażliwe na naprężenia i są podatne na naprężenia wewnętrzne i pękanie podczas formowania. Plastikowe części mogą pękać pod wpływem sił zewnętrznych lub rozpuszczalników. Dlatego oprócz dodawania dodatków poprawiających odporność surowców na pękanie należy zwrócić uwagę na suchość i rozsądny dobór warunków formowania w celu zmniejszenia naprężeń wewnętrznych i zwiększenia odporności na pękanie. Należy wybrać rozsądny kształt plastyczny i nie należy podejmować środków, takich jak ustawianie osadzonych części, aby maksymalnie zminimalizować koncentrację naprężeń. Podczas projektowania formy należy zwiększyć kąt rozformowania i wybrać rozsądne porty zasilające i mechanizmy wyrzucania. Podczas formowania należy odpowiednio dostosować temperaturę materiału, temperaturę formy, ciśnienie wtrysku i czas chłodzenia, aby uniknąć wyjęcia z formy, gdy część z tworzywa sztucznego jest zbyt zimna i krucha. Po formowaniu część z tworzywa sztucznego powinna również zostać poddana obróbce końcowej, aby poprawić jej odporność na pękanie, wyeliminować naprężenia wewnętrzne i uniemożliwić kontakt z rozpuszczalnikami.
5.2 Kiedy stopiony polimer o określonej szybkości płynięcia przechodzi przez otwór dyszy w stałej temperaturze, a jego prędkość przepływu przekracza określoną wartość, na powierzchni stopu pojawiają się oczywiste pęknięcia poprzeczne, które nazywa się pękaniem stopu i mogą uszkodzić wygląd i właściwości fizyczne części z tworzywa sztucznego. Dlatego przy doborze polimerów o wysokich wskaźnikach szybkości płynięcia konieczne jest zwiększenie przekroju dysz, kanałów i portów zasilających, zmniejszenie prędkości formowania wtryskowego oraz podwyższenie temperatury materiału.
6, Wydajność cieplna i szybkość chłodzenia procesu formowania wtryskowego pionowej wtryskarki
6.1 Pionowe wtryskarki mają różne właściwości termiczne, takie jak ciepło właściwe, przewodność cieplna i temperatura odkształcenia termicznego dla różnych tworzyw sztucznych. Podczas plastyfikacji z wysokim ciepłem właściwym wymagane jest wysokie ciepło i należy wybrać wtryskarkę o dużej zdolności uplastyczniania. Czas chłodzenia tworzyw sztucznych o wysokiej temperaturze odkształcenia termicznego może być krótki i wcześnie wyjęty z formy, ale należy zapobiegać deformacji chłodzenia po wyjęciu z formy. Tworzywa sztuczne o niskiej przewodności cieplnej mają niską szybkość stygnięcia (takie jak polimery jonowe, które są bardzo wolne), dlatego konieczne jest wystarczające chłodzenie, aby wzmocnić efekt chłodzenia formy. Formy gorącokanałowe nadają się do tworzyw sztucznych o niskim cieple właściwym i wysokiej przewodności cieplnej. Tworzywa sztuczne o wysokim cieple właściwym, niskim przewodnictwie cieplnym, niskiej temperaturze odkształcenia termicznego i niskiej prędkości chłodzenia nie sprzyjają formowaniu z dużą prędkością. Konieczne jest dobranie odpowiednich wtryskarek oraz wzmocnienie chłodzenia formy.
6.2 Pionowa wtryskarka: Różne tworzywa sztuczne muszą zachowywać odpowiednią szybkość chłodzenia zgodnie z ich rodzajem, właściwościami i kształtami. Tak więc pionowa forma wtryskarki musi być wyposażona w systemy ogrzewania i chłodzenia zgodnie z wymaganiami formowania, aby utrzymać określoną temperaturę formy. Gdy temperatura materiału zwiększa temperaturę formy, należy ją schłodzić, aby zapobiec deformacji części z tworzywa sztucznego po wyjęciu z formy, skrócić cykl formowania i zmniejszyć krystaliczność. Gdy ciepło resztkowe tworzywa jest niewystarczające do utrzymania określonej temperatury w formie, należy zainstalować system grzewczy utrzymujący formę w określonej temperaturze, w celu kontrolowania szybkości chłodzenia, zapewnienia płynności, poprawy warunków napełniania lub kontrolowania powolne chłodzenie części z tworzyw sztucznych, zapobieganie nierównomiernemu chłodzeniu wewnętrznemu i zewnętrznemu grubościennych części z tworzyw sztucznych oraz zwiększanie krystaliczności. W przypadku materiałów o dobrej płynności, dużej powierzchni formowania i nierównej temperaturze materiału czasami konieczne jest stosowanie ogrzewania lub chłodzenia naprzemiennie lub lokalnie, w zależności od sytuacji formowania części z tworzywa sztucznego. W tym celu forma powinna być wyposażona w odpowiednie układy chłodzenia lub ogrzewania.
7, Absorpcja wilgoci w procesie formowania wtryskowego wtryskarki pionowej
Ze względu na różne dodatki w tworzywach sztucznych mają one różne stopnie powinowactwa do wody, dlatego tworzywa sztuczne można z grubsza podzielić na dwa rodzaje: higroskopijne, przylegające i niechłonne. Zawartość wody w materiałach musi być kontrolowana w dopuszczalnym zakresie, w przeciwnym razie woda stanie się gazem lub nastąpi hydroliza pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia, co spowoduje pienienie się żywicy, zmniejszoną płynność oraz zły wygląd i właściwości mechaniczne. Dlatego higroskopijne tworzywa sztuczne muszą być wstępnie podgrzane przy użyciu odpowiednich metod ogrzewania i specyfikacji zgodnie z wymaganiami, aby zapobiec dalszemu wchłanianiu wilgoci podczas użytkowania.