Давление впрыска
◎Параметры процесса литья под давлением (часть 2)
Давление впрыскаиспользуется для преодоления сопротивления расплава при его течении. Это сопротивление требует давления впрыска от машины для литья под давлением. Как показано на рисунке 2-1, во время литья под давлением давление самое высокое в форсунке для преодоления сопротивления потоку на всем пути расплава. Впоследствии давление впрыска постепенно снижается по направлению к передней части расплава по мере увеличения длины потока. Если полость формы имеет хорошую вентиляцию, конечное давление перед расплавом будет атмосферным.
На рис. 2-2 показано распределение давления расплава по пути его течения. По мере увеличения длины потока увеличивается и сопротивление, которое необходимо преодолеть на пути, и соответственно увеличивается и давление впрыска. Чтобы поддерживать постоянный градиент давления и обеспечивать равномерную скорость заполнения расплавом, давление впрыска должно увеличиваться соответственно с изменением длины потока, и, следовательно, давление на входе расплава должно быть соответственно увеличено.
Удержание давления
Ближе к концу процесса впрыска давление впрыска переключается на давление выдержки, переходя в фазу выдержки. На этапе выдержки термопластавтомат подает материал в полость из сопла, чтобы заполнить объем, освободившийся в результате усадки детали. Если полость заполнить без выдерживания давления, деталь усадится примерно на 25%, особенно на ребрах, где чрезмерная усадка оставит следы усадки. Давление удержания обычно составляет около 85% от максимального давления наполнения, но его следует определять с учетом конкретных обстоятельств.
На рисунке 2-3 показано управление процессом поддержания давления: 1 обозначает начало закачки; 2 указывает на попадание расплава в полость; 3 указывает на срабатывание реле удержания давления во время наполнения; 4 означает, что полость заполнена; 5 означает, что процесс заполнения вступил в стадию компенсации усадки; 6 означает, что компенсация усадки закончилась и началось охлаждение. Стадия пост-заполнения включает в себя два процесса: поддержание давления и охлаждение.
(Рисунок 2-3 Управление процессом поддержания давления)
Эксперименты показывают, что как слишком длительное, так и короткое время выдержки вредны для формования. Чрезмерное время выдержки приводит к неравномерному распределению давления, увеличению внутреннего напряжения в формованной детали и повышенной склонности к деформации, что может привести к растрескиванию под напряжением. И наоборот, недостаточное время выдержки приводит к недостаточному удержанию давления, сильной объемной усадке и плохому качеству поверхности.
Кривая давления выдержки состоит из двух частей: период выдержки постоянного давления продолжительностью примерно 2-3 секунды, называемый кривой постоянного давления выдержки; и постепенно уменьшающийся период сброса давления, составляющий примерно 1 секунду, называемый кривой давления удержания с задержкой. Кривая давления выдержки с задержкой оказывает значительное влияние на формованную деталь. Более длинная кривая постоянного давления выдержки приводит к меньшей усадке объема, и наоборот. Аналогичным образом, более крутой наклон и более короткая кривая давления выдержки с задержкой приводят к большей усадке объема, и наоборот. Сегментированная и удлиненная кривая давления выдержки с задержкой приводит к меньшей усадке объема, и наоборот.
В процессе заливки расплавленным пластиком, когда полость почти заполнена, движение шнека переключается с регулирования расхода на регулирование давления. Эта точка перехода называется контрольной точкой переключения давления удержания. Удержание переключения давления имеет решающее значение для управления процессом формования. Перед точкой переключения давления выдержки скорость и давление расплава высоки; после точки переключения давление шнека, толкающего расплав вперед, снижается. Если не выполнить переключение давления удержания, давление будет очень высоким, когда полость заполнена расплавом, что приведет к резкому увеличению давления впрыска, потребует большей силы зажима и даже приведет к таким дефектам, как блики (избыток материала). Переключение давления удержания в машинах для литья под давлением обычно выполняется в зависимости от положения впрыска; то есть при достижении винтом определенного положения происходит переключение удерживающего давления. Положение, время и давление удержания давления показаны на Рисунке 2-4.
Обратное давление винта
В процессе плавления и пластификации пластика расплав непрерывно движется к переднему концу бочки (дозаторной камеры), и его количество увеличивается, постепенно образуя давление, толкающее шнек назад. Чтобы предотвратить слишком быстрое втягивание шнека и обеспечить равномерное уплотнение расплава, к шнеку необходимо приложить давление в противоположном направлении. Это давление в противоположном направлении, которое препятствует втягиванию винта, называется противодавлением, как показано на Рисунке 2-6.
Противодавление, также известное как давление пластификации, контролируется путем регулировки дроссельного клапана возврата масла инжекторного цилиндра. В задней части цилиндра впрыска установлен обратный клапан, позволяющий регулировать скорость слива масла из цилиндра впрыска при вращении и втягивании винта, поддерживая определенное давление в цилиндре. Скорость втягивания винта (сопротивление) полностью-электродвигателя контролируется сервоклапаном переменного тока.
Правильная регулировка противодавления имеет значительные преимущества для качества литья под давлением. При литье под давлением правильная регулировка противодавления может обеспечить следующие преимущества:
① Он может уплотнять расплав в цилиндре, увеличивая плотность и улучшая стабильность объема впрыска, веса и размеров продукта.
② Он может «выдавливать» газ из расплава, уменьшая поверхностные пузырьки газа и внутренние пузырьки воздуха, улучшая однородность блеска.
③ Он замедляет скорость втягивания шнека, позволяя расплаву в цилиндре полностью пластифицироваться, повышая однородность смешивания цветного порошка/маточной смеси с расплавом и предотвращая смешивание цветов в продукте.
④ Соответствующее увеличение противодавления может улучшить усадку поверхности и растекание продукта по периметру.
⑤ Это может повысить температуру расплава, улучшить качество пластификации расплава, улучшить текучесть расплава во время заполнения формы и устранить следы холодного клея на поверхности изделия.
сила зажима
Усилие зажима устанавливается так, чтобы противостоять силе расширения расплавленного пластика на форме, а его величина определяется конкретными факторами, такими как давление впрыска. Однако на самом деле после того, как расплавленный пластик выбрасывается из сопла цилиндра машины для литья под давлением, он проходит через главный желоб, ответвительные желоба и ворота формы, прежде чем попасть в полость формы, что приводит к значительной потере давления на этом пути. На рис. 2-7(а) показано изменение давления впрыска на протяжении всего процесса от ствола до входа в форму. Как видно из изменения давления на рисунке 2-7(b), давление падает всего до 20% от начального давления впрыска в конце полости формы.
Температура ствола
Температуру расплава необходимо контролировать в определенном диапазоне. Если температура будет слишком низкой, плохая пластификация расплава скажется на качестве отливаемых деталей и увеличит сложность процесса; если температура слишком высока, сырье склонно к разложению. При фактическом литье под давлением температура расплава часто превышает температуру цилиндра. Разница связана со скоростью впрыска и свойствами материала и может достигать 30 градусов. Это связано с тем, что расплав подвергается сдвигу при прохождении через затвор, выделяя много тепла, как показано на рисунке 2-8.
(1 - Начинается нагрев барабана; 2 - Начинается пластификация шнека; 3 - Расплав достигает конца желоба; 4 - Расплав проходит через литник; 5 - Заполнение заканчивается)
Температура ствола является решающим фактором, влияющим на давление впрыска. Цилиндры машин для литья под давлением обычно имеют 5 или 6 зон нагрева, и каждый материал имеет подходящую температуру формования. Конкретные температуры формования можно найти в данных, предоставленных поставщиком. В Таблице 2-3 указаны температуры формования обычно используемых пластмасс.