★Wdrożenie wieloetapowego-procesu wtrysku
Teoria wieloetapowego formowania wtryskowego
Podczas wstrzyknięciastopionego tworzywa sztucznego do wnęki formy, stop jest poddawany złożonym siłom termodynamicznym i dynamicznym. Jak pokazano na rysunku, opisano charakterystykę przepływu stopu przy czterech różnych prędkościach wtrysku. Rysunek (a) przedstawia serpentynowe wzorce przepływu lub zjawisko „strumienia” występujące podczas-formowania wtryskowego z dużą prędkością; Rysunek (b) przedstawia stan przepływu przy średnio-wysokiej prędkości wtrysku, gdzie zjawisko „strumienia” na zasuwie jest zmniejszone, zasadniczo zbliżając się do stanu „przepływu rozprzestrzeniającego się”; Rysunek (c) przedstawia stan płynięcia przy średnio-niskiej prędkości wtrysku, gdzie stop zazwyczaj nie powoduje zjawiska „rozrzucania”, a stop może wypełnić formę przy niskiej-prędkości i stabilnym „przepływie rozprowadzającym”; Rysunek (d) przedstawia formowanie wtryskowe z małą-prędkością, co może prowadzić do trudności lub nawet niepowodzeń w wypełnianiu formy ze względu na zbyt małą prędkość napełniania.
Zazwyczaj ekstensywny przepływ stopionego polimeru w modelu ekstensyjnego przepływu również przebiega w trzech etapach: etap początkowy, w którym czoło stopu wykazuje przepływ promieniowy podczas przechodzenia przez bramę; etap pośredni, w którym czoło stopu-ma kształt łuku pod wpływem ciśnienia wtrysku; oraz końcowy etap równomiernego płynięcia, w którym lepkosprężysty stop pełni rolę krawędzi natarcia.
Charakterystyka przepływu stopu w początkowym etapie jest taka, że stop wypływający z bramy posiada pewną energię kinetyczną pod wpływem ciśnienia wtrysku i prędkości wtrysku. Wielkość tej energii kinetycznej (w tym momencie właśnie weszła ona do gniazda formy i nie ma na nią żadnego oporu przepływu) wpływa na charakterystykę przepływu promieniowego i wielkość dyfuzji czoła stopu. Kiedy siła ta jest szczególnie duża, może wystąpić zjawisko „odrzutu”; gdy energia kinetyczna tej siły jest odpowiednia, stop wypływa równomiernie we wszystkich kierunkach ze źródła, co skutkuje lepszym stanem dyfuzji.
W miarę postępu początkowego etapu stop będzie szybko się rozprzestrzeniał, a w momencie zetknięcia się ze ścianką gniazda formy wystąpią dwa zjawiska: a) kierunek przepływu zmienia się pod wpływem sił wywieranych przez ściankę gniazda formy; b) opór przepływu powstaje w wyniku chłodzenia i tarcia ścianki formy, co powoduje różnice prędkości przepływu stopu w różnych punktach. Ta charakterystyka płynięcia objawia się nierównymi prędkościami przepływu w różnych punktach stopu, z największą prędkością przepływu w rdzeniu stopu, a przepływ materiału krawędzi natarcia ma kształt łuku; jednocześnie przepływ w każdym punkcie powoduje nierówny opór i ograniczenia, a opór przepływu ma tendencję do zwiększania się wraz ze wzrostem odległości przepływu.
W trzecim etapie stopiony materiał szybko wpływa do gniazda formy, a lepkosprężysty stop działa jako czoło przepływu. W drugim i trzecim etapie formowania wtryskowego energia kinetyczna generowana przez ciśnienie wtrysku i prędkość wtrysku jest głównym czynnikiem wpływającym na charakterystykę wypełnienia formy. Rysunek przedstawia proces przepływu rozprężania i rozkład prędkości. Części formowane wtryskowo mają różne kształty, a na rysunku pokazano tylko jeden model. Charakterystyka płynięcia, straty energii podczas procesu napełniania formy i kształt produktu są ze sobą ściśle powiązane, a różne tworzywa sztuczne mają różną charakterystykę płynięcia.
1. Pleśń-niskotemperaturowa; 2. Zimna-zestalona warstwa plastiku; 3. Kierunek przepływu stopu; 4. Rozkład prędkości w formie niskotemperaturowej-.
Idealny stan płynięcia stopionego materiału we wnęce formy
Jak wspomniano powyżej, charakterystyka równomiernego rozprężającego się przepływu i początkowe etapy wypływu stopionego tworzywa sztucznego z przewężki nie powinny wykazywać zjawisk podobnych do „strumienia” lub charakterystyki rozpryskiwania. Wymaga to, aby stop nie posiadał zbyt dużej energii kinetycznej w początkowych etapach przepływu do wlewu (nadmierna energia kinetyczna może prowadzić do powstawania strumieni i wężowych wzorów); w połowie-etapu wypełniania formy rozszerzający się przepływ powinien mieć wystarczającą energię kinetyczną, aby pokonać opór przepływu i osiągnąć równomierny stan rozszerzania; w końcowym etapie napełniania formy lepkosprężysty stop musi szybko wypełnić formę, przezwyciężając rosnące opory przepływu wraz ze wzrostem odległości przepływu i osiągając z góry określone równomierne i stałe natężenie przepływu. W oparciu o zasady reologiczne ten idealny stan płynięcia może skutkować-formowaniem wtryskowym produktów o doskonałych właściwościach fizycznych i mechanicznych, eliminować naprężenia wewnętrzne i orientację w produkcie, eliminować zapadnięcia i linie płynięcia powierzchni oraz zwiększać równomierność połysku powierzchni produktu.
Wdrożenie wieloetapowego-procesu wtrysku
Wieloetapowe-formowanie wtryskowe polega zasadniczo na kontrolowaniu różnych prędkości wtrysku w momencie, gdy stopione tworzywo sztuczne wypełnia gniazdo formy, dzięki czemu stopione tworzywo sztuczne osiąga stan niemal-idealny podczas procesu napełniania. Ten idealny proces napełniania nie powoduje wad jakościowych produktu z tworzywa sztucznego, nie generuje naprężeń ani sił orientacji. Ogólnie rzecz biorąc, proces formowania wtryskowego kończy się w ciągu kilku sekund do kilkudziesięciu sekund, a wieloetapowy-proces formowania wtryskowego wymaga przekształcenia procesu napełniania w ciągłą sekwencję różnych stanów napełniania kontrolowanych przez zmianę prędkości wtrysku w tak krótkim czasie.
Zgodnie z wymogami pięciu-etapów rzeczywistego wieloetapowego procesu wtrysku-stosowane są różne objętości wtrysku, a energia kinetyczna stopu musi być zapewniona przez wtryskarkę. Obecne wtryskarki mogą już uzyskać segmentową, a nawet wielo-segmentową kontrolę wtrysku, jak pokazano na rysunku.
Jak pokazano na powyższym rysunku, można uzyskać kontrolę wtrysku w pięciu-segmentach, przy czym każdy segment ma inną objętość wtrysku. Objętość wtrysku kontrolowana przez skok wynosi:
- Gdzie ΩLnjest objętością wtrysku;
- Lnjest skokiem wtrysku;
- D jest średnicą ślimaka wtryskarki;
- p jest gęstością tworzywa sztucznego.
Dlatego w każdym segmencie można zastosować różne prędkości wtrysku i ciśnienia, aby uzyskać pożądaną energię kinetyczną stopionego materiału na tym etapie. Każdy segment odpowiada określonej strefie (n-strefie) w gnieździe formy. Chociaż energia kinetyczna przepływu zmienia się pod wpływem układu wlewowego, zmiany w objętościowym natężeniu przepływu powinny być minimalne.
W rzeczywistej produkcji prędkość wtrysku we wtryskarkach, które osiągają wtrysk wieloetapowy, jest kontrolowana wielostopniowo. Zwykle proces wtryskiwania można podzielić na trzy lub cztery strefy, jak pokazano na schemacie, a dla każdej strefy można ustawić odpowiednią prędkość wtrysku, aby uzyskać wieloetapowe-formowanie wtryskowe. Obecnie niektóre wtryskarki mają także wieloetapowe-wstępne-plastyfikowanie i wielostopniowe-utrzymanie ciśnienia.
Krzywa wieloetapowego-procesu formowania wtryskowego
Chociaż wtrysk wieloetapowy- opisuje stan stopionego materiału podczas napełniania formy, jego kontrolę realizuje wtryskarka. Z punktu widzenia zasady sterowania wtryskarki można wykorzystać zależność pomiędzy prędkością wtrysku (ciśnieniem wtrysku) a skokiem podawania ślimaka. Rysunek przedstawia typową krzywą dla wieloetapowego-procesu formowania wtryskowego, w którym podczas procesu wtryskiwania stosowane są różne ciśnienia i prędkości wtrysku do różnych ilości materiału.
1–5 - 5 różne prędkości wtrysku
Zalety wieloetapowego formowania wtryskowego-
W przypadku formowania wtryskowego, wtrysk o-szybkiej i-szybkiej prędkości ma swoje zalety i wady. Doświadczenie pokazuje, że-wtrysk o dużej prędkości ma zazwyczaj następujące zalety: krótszy czas wtrysku; zwiększona odległość przepływu; ulepszone wykończenie powierzchni produktu; zwiększona wytrzymałość linii spawów; i zapobieganie deformacjom podczas chłodzenia. Z drugiej strony, wtrysk o niskiej-prędkości ma ogólnie następujące zalety: skuteczne zapobieganie powstawaniu błysków; zapobieganie śladom płynięcia; zapobieganie problemom z odpowietrzaniem pleśni; zapobieganie uwięzieniu powietrza; oraz zapobieganie deformacji orientacji molekularnej.
Wieloetapowe-formowanie wtryskowe łączy w sobie zalety wtrysku-z dużą i małą-prędkością, aby sprostać wymaganiom coraz bardziej złożonych geometrii produktów z tworzyw sztucznych i drastycznych zmian-w przekrojach poprzecznych wlewów formy i wnęk. Może również skutecznie eliminować defekty, takie jak ślady wtrysku, skurcz, pęcherzyki, linie spawów i ślady przypaleń podczas procesu formowania.
Wieloetapowy-proces formowania wtryskowego przełamuje tradycyjną metodę wtrysku i utrzymywania ciśnienia, organicznie łącząc zalety wtrysku z dużą-i niską-prędkością. Wdrażając wieloetapową-kontrolę podczas procesu wtryskiwania, można przezwyciężyć wiele defektów w częściach formowanych wtryskowo. Na przykład rysunek przedstawia metodę wykorzystującą wtrysk z małą-prędkością na początku procesu wtryskiwania, wtrysk z dużą-szybkością podczas napełniania gniazda formy, a następnie ponowne wtryskiwanie z małą-prędkością pod koniec napełniania. Poprzez kontrolę i regulację prędkości wtrysku można zapobiegać różnym niepożądanym zjawiskom, takim jak zadziory, ślady po odpryskach, srebrne smugi lub ślady przypaleń.
a-d: cztery różne prędkości wtrysku
Praktyczne doświadczenie pokazuje, że kontrolowanie ciśnienia oleju, prędkości wtrysku, położenia ślimaka i prędkości ślimaka we wtryskarce za pomocą wielo-poziomowego sterowania programem może w znacznym stopniu poprawić wady wyglądu-produktów formowanych wtryskowo, takie jak skurcz, wypaczenie i wybrzuszenie.