Proces formowania wtryskowego obejmuje głównie plastyfikowanie, zamykanie formy,-zaciskanie formy pod wysokim ciśnieniem,zastrzyk, utrzymywanie ciśnienia, chłodzenie i kształtowanie oraz otwieranie formy i usuwanie produktu, jak pokazano na rysunku 1-8. Powyższy proces powtarza się cyklicznie, jak pokazano na rysunku 1-9, dzięki czemu produkcja metodą wtrysku może przebiegać w sposób ciągły.
Główne etapy powyższego procesu obejmują:
Plastyfikacja tworzyw sztucznych (topienie)
Plastyfikacja odnosi się do procesu przygotowawczego przed formowaniem, a jego główne wymagania to: podgrzanie tworzywa sztucznego do stabilnej temperatury; temperatura i składniki muszą być jednakowe i zapewniać wystarczającą ilość stopu w określonym czasie; tworzywo sztuczne musi być kontrolowane w najniższej temperaturze.
Kiedy śruba znajduje się w stanie wstępnego{{0}plastyfikacji, po obrocie-w przód i w tył-z powrotem, tworzywo sztuczne jest stopniowo wyciskane z tylnej części śruby, a nagromadzenie gromadzi się w przestrzeni z przodu śruby, tworząc stopiony materiał, który wytworzy ciśnienie w zaworze zwrotnym. To ciśnienie nazywa się ciśnieniem wstecznym. Podczas obrotu ślimaka, obracanie się do tyłu odbywa się pod odpowiednim ciśnieniem roboczym lub siłą ściskającą, a obrót trwa aż do zatrzymania zmierzonego skoku sterującego ślimaka. Proces ten nazywany jest pomiarem lub kwantyfikacją.
Ze względu na różne stopnie plastyfikacji spowodowane różnymi drogami ogrzewania materiały mają również trzy stany agregacji: stały naturalny stan agregacji, lepki stan płynięcia i stan pół-stały oraz stan stopiony. Odpowiednio do ślimaka, jest on podzielony na stałą sekcję transportową, sekcję ściskającą i sekcję dozującą. Materiał ulega absorpcji i przekazywaniu ciepła poprzez przewodzenie podczas procesu podawania. Na tym etapie głównym efektem działania ślimaka jest działanie transportujące. Ciepło materiału pochodzi głównie z nagrzewania cylindra i ciepła generowanego przez obrót ślimaka, co może skrócić cykl formowania i zwiększyć prędkość ślimaka w celu poprawy jakości.
Wypełnienie wnęki formy
Po podgrzaniu, sprężeniu, uplastycznieniu i przepłynięciu tworzywa sztucznego do cylindra wtryskarki, ślimak wstrzyknie stop do wnęki formy poprzez układ wtryskowy. Proces ten nazywany jest wypełnianiem formy.
Proces napełniania dzieli się na trzy etapy: etap przepływu, etap utrzymywania ciśnienia i otwarcie gniazda formy. Po rozpoczęciu napełniania formy osiągany jest czas od otwarcia gniazda formy do około 95% wypełnienia. Następnie po zakończeniu mogą wystąpić problemy podczas napełniania, a wydajność produkcji może być niska. Jednakże w rzeczywistych sytuacjach mogą wystąpić defekty, gdy warunki formowania nie są odpowiednie.
① Zbyt duża prędkość, przedwczesne ścinanie. Kiedy plastik zostanie ścięty i zmieni się w wyniku szybkiego użytkowania, będzie miał postać rurową w warunkach dna beczki. Ponieważ opór przepływu cieczy jest niski, lokalna lepkość wzrośnie pod wpływem adhezji, co może spowodować zmianę stopnia stopienia i temperatury. Dlatego na etapie kontroli przepływu napełnianie odbywa się pod stosunkowo niskim ciśnieniem we wnęce. Ponadto na etapie kontroli przepływu, ze względu na-szybkie wypełnianie, opór skrawania stopu jest znacznie zmniejszony w oczekiwanym jasnym obszarze, podczas gdy efekt działania chłodzącego jest niejasny, a stopień wykorzystania chłodzenia jest niejasny. Jest to wada wybierania-wysokiej szybkości.
② Zbyt mała prędkość, niewystarczające ciepło powoduje niewystarczającą kontrolę prędkości. Gdy prędkość jest zbyt mała, przyczepność cylindra jest większa, opór przepływu jest większy, a ciśnienie przepływu jest większe. Ze względu na długi czas kontaktu stopionego tworzywa sztucznego z formą przepływ staje się wolniejszy, ciepło rozprasza się szybciej i wydaje się niewystarczające, rozpraszanie ciepła jest poważne i pojawia się w postaci zamrożonej warstwy, w połączeniu z przyczepnością wielu warstw lepkich warstw płynących, warstwa zestalająca staje się grubsza, co dodatkowo zwiększa opór warstwy lepkiej i opór przepływu.
Utrzymanie ciśnienia
Celem etapu docisku jest ciągłe wywieranie nacisku na stopione tworzywo sztuczne za pomocą ślimaka, zagęszczanie stopu i zwiększanie gęstości tworzywa sztucznego w celu skompensowania jego skurczu. Na etapie docisku ciśnienie wsteczne jest wysokie, ponieważ wnęka formy jest już wypełniona stopionym tworzywem sztucznym. Podczas procesu zagęszczania ślimak wtryskarki może poruszać się do przodu tylko powoli i nieznacznie, a natężenie przepływu tworzywa sztucznego jest również stosunkowo wolne; przepływ ten nazywany jest przepływem pod ciśnieniem trzymania. Ponieważ stopione tworzywo sztuczne szybko krzepnie w wyniku chłodzenia przez ścianki formy podczas etapu utrzymywania ciśnienia, lepkość stopu również szybko wzrasta, powodując znaczny opór we wnęce formy. W późniejszych etapach docisku gęstość stopionego tworzywa sztucznego nadal rośnie, a część z tworzywa sztucznego stopniowo nabiera kształtu. Etap docisku trwa do momentu zestalenia się i uszczelnienia zasuwy, w którym to momencie ciśnienie wnęki formy osiąga najwyższą wartość.
Na etapie docisku, ze względu na stosunkowo wysokie ciśnienie, tworzywo sztuczne wykazuje częściowo ściśliwe właściwości. W obszarach o wyższym ciśnieniu tworzywo sztuczne jest gęstsze; w obszarach o niższym ciśnieniu tworzywo sztuczne jest bardziej porowate i mniej gęste. Dlatego rozkład gęstości zmienia się wraz z lokalizacją i czasem. Podczas procesu utrzymywania ciśnienia natężenie przepływu tworzywa sztucznego jest wyjątkowo niskie i przepływ nie odgrywa już dominującej roli; głównym czynnikiem wpływającym na proces docisku staje się ciśnienie. Podczas procesu utrzymywania ciśnienia tworzywo sztuczne wypełnia wnękę formy, a stopniowo krzepnący stop pełni rolę ośrodka przenoszenia ciśnienia. Ciśnienie we wnęce formy jest przenoszone na powierzchnię ścianki wnęki formy przez tworzywo sztuczne i istnieje tendencja do otwierania formy, dlatego do zaciśnięcia formy wymagana jest wystarczająca siła docisku. W normalnych okolicznościach siła rozprężania nieznacznie otworzy formę, co pomaga w odpowietrzeniu formy; jeśli jednak siła rozprężania jest zbyt duża, łatwo jest spowodować zadziory, przelanie, a nawet otwarcie formy. Dlatego przy wyborze wtryskarki należy wybrać wtryskarkę o odpowiednio dużej sile zwarcia, aby zapobiec dodatniemu rozszerzaniu i skutecznie utrzymać ciśnienie.
Chłodzenie i kształtowanie
W formach wtryskowych bardzo ważna jest konstrukcja układu chłodzenia. Dzieje się tak dlatego, że uformowanemu produktowi z tworzywa sztucznego można zapobiec odkształceniu pod wpływem siły zewnętrznej po wyjęciu z formy jedynie wtedy, gdy zostanie on schłodzony i zestalony do określonej sztywności. Ponieważ czas chłodzenia stanowi około 70–80% całego cyklu formowania, dobrze-zaprojektowany system chłodzenia może znacznie skrócić czas formowania, poprawić wydajność formowania wtryskowego i obniżyć koszty. Źle zaprojektowany system chłodzenia wydłuży czas formowania i zwiększy koszty; nierównomierne chłodzenie może dodatkowo powodować wypaczenia i deformacje produktów z tworzyw sztucznych.
Według eksperymentów ciepło stopu wchodzącego do formy jest rozpraszane mniej więcej w dwóch częściach: 5% ciepła jest przekazywane do atmosfery poprzez promieniowanie i konwekcję, a pozostałe 95% jest przewodzone ze stopu do formy. Wewnątrz formy, za pośrednictwem rur wody chłodzącej, ciepło przekazywane jest z tworzywa sztucznego znajdującego się we wnęce formy poprzez przewodzenie ciepła do rur wody chłodzącej, a następnie odprowadzane z chłodziwem na drodze konwekcji cieplnej. Niewielka ilość ciepła, która nie jest odprowadzana przez wodę chłodzącą, jest nadal przewodzona w formie, dopóki nie rozproszy się w powietrzu w kontakcie ze środowiskiem zewnętrznym.
Cykl formowania wtryskowego składa się z czasu zamknięcia formy, czasu napełniania stopu, czasu utrzymywania ciśnienia, czasu chłodzenia i czasu wyjęcia z formy. Największy udział ma czas chłodzenia, około 70–80%. Dlatego czas chłodzenia bezpośrednio wpływa na długość cyklu formowania i wielkość produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych. Na etapie rozformowywania temperaturę produktu z tworzywa sztucznego należy obniżyć poniżej temperatury odkształcenia cieplnego, aby zapobiec relaksacji na skutek naprężeń szczątkowych lub wypaczenia i odkształcenia spowodowanego siłami rozformowania.
Demontaż części z tworzyw sztucznych
Rozformowanie części z tworzywa sztucznego to ostatni etap cyklu formowania wtryskowego, czyli ręczne lub mechaniczne usunięcie części z tworzywa sztucznego z formy. Chociaż część z tworzywa sztucznego została-utwardzona na zimno, wyjęcie z formy nadal ma znaczący wpływ na jej jakość. Niewłaściwe metody wyjmowania z formy mogą prowadzić do nierównomiernego naprężenia części z tworzywa sztucznego podczas wyjmowania, powodując wypaczenie, deformację i inne wady podczas wyrzucania. Istnieją dwie główne metody rozformowywania: wyjmowanie z formy za pomocą kołka wypychającego i wyjmowanie z formy z płytą zgarniającą. Projektując formę, należy wybrać odpowiednią metodę wyjmowania z formy w oparciu o właściwości strukturalne produktu, aby zapewnić jakość części z tworzywa sztucznego.