فهم سرعة الحقن وضغط الحقن

يتضمن القولبة بالحقن عدة عوامل رئيسية مثل درجة الحرارة والوقت والضغط والسرعة والموضع. درجة الحرارة والوقت والموضع واضحة نسبيًا، ولكن سرعة الحقن وضغط الحقن أكثر تعقيدًا. تُعد سرعة الحقن، على وجه الخصوص، جانبًا صعبًا من جوانب عملية التشكيل للتحكم فيها، حيث إنها تفتقر إلى بيانات مرجعية موحدة مثل معلمات العملية الأخرى.

سنركز اليوم على فهم سرعة الحقن وضغط الحقن والعلاقة المتبادلة بينهما.

ما هي سرعة الحقن؟

عادةً ما تشير سرعة الحقن المحددة إلى السرعة الأمامية للولب. ومع ذلك، فإن المهم هو سرعة تدفق الذوبان داخل تجويف القالب، والتي تعتمد على مساحة المقطع العرضي في اتجاه التدفق.

إن العلاقة الوثيقة بين سرعة الحقن وجودة المنتج تجعلها معلمة حاسمة في قولبة الحقن. من خلال ضبط سرعات التعبئة بالقرب من البوابة، وفي الجسم الرئيسي، وفي نهاية التدفق، وضبط مواضع الحقن المقابلة، يمكن تصنيع منتجات ذات مظهر جيد وأقل إجهاد داخلي.

مفهوم سرعة الحقن متعدد المراحل

ينطوي التحكم في سرعة الحقن على تقسيم شوط الحقن اللولبي إلى عدة مراحل، بحيث تستخدم كل مرحلة سرعة حقن مناسبة.

خطوات ضبط سرعات الحقن متعدد المراحل (مثال بثلاث مراحل)

الخطوة الأولى: ابدأ بضبط V1 وV2 وV3 على نفس السرعة، ثم قم بزيادة سرعة الحقن تدريجيًا بزيادات قدرها 5% من حوالي 5%، مع ملاحظة المظهر. حدد بشكل تقريبي السرعات التي تنتج مظاهر جيدة بالقرب من البوابة وفي الجسم الرئيسي وفي نهاية التدفق. يمكن أيضًا استخدام بيانات التجربة الحالية لتحديد السرعات المناسبة لكل مرحلة.

الخطوة الثانية: استنادًا إلى تقدير مبدئي لضربات البرغي (S1، S2، S3)، أدخل السرعة V1 التي تعطي مظهرًا جيدًا حول البوابة بالنسبة لـ S1؛ بالنسبة لـ S2، أدخل السرعة V2 التي تعطي مظهرًا جيدًا في الجسم الرئيسي؛ بالنسبة لـ S3، أدخل السرعة V3 للحصول على مظهر جيد بالقرب من نهاية التدفق، وقم بإجراء حقن تجريبي.

الخطوة الثالثة: حرّك "S1" للأمام والخلف للعثور على أفضل موضع للحصول على مظهر جيد بالقرب من البوابة والجسم الرئيسي؛ ثم اضبط "S2" للعثور على أفضل موضع للجسم الرئيسي ونهاية التدفق. يمكن أن تساعد التعديلات على موضع التبديل (S3) أيضًا في التغلب على عيوب القولبة بالحقن مثل الوميض وضعف المظهر في نهاية التدفق.

مبادئ ضبط سرعة الحقن

1. يجب أن تكون السرعة السطحية للسائل ثابتة.

2. استخدم الحقن السريع لمنع الذوبان من التجمد أثناء الحقن.

3. يجب أن تراعي إعدادات سرعة الحقن الملء السريع في المناطق الحرجة (مثل العدائين) مع إبطاء السرعة عند البوابة.

4. تأكد من ملء تجويف القالب ثم توقف على الفور لمنع الملء الزائد والوميض والإجهاد المتبقي.

5. يجب أن يراعي تقسيم السرعة هندسة القالب وقيود التدفق الأخرى وعوامل عدم الاستقرار.

يتطلب الإعداد السليم للسرعة فهمًا واضحًا لعمليات القولبة بالحقن والمواد؛ وإلا سيكون من الصعب التحكم في جودة المنتج. نظرًا لصعوبة قياس سرعة تدفق الذوبان بشكل مباشر، يمكن حسابها بشكل غير مباشر عن طريق قياس سرعة تقدم اللولب أو ضغط التجويف (التأكد من عدم تسرب صمام الفحص).

تأثير هندسة القوالب على إعدادات سرعة الحقن

1. تتطلب المقاطع رقيقة الجدران سرعات حقن عالية.
2. تحتاج الأجزاء ذات الجدران السميكة إلى منحنى سرعة بطيئة وسريعة وبطيئة لتجنب العيوب.
3. لضمان معايير جودة المنتج، يجب أن يحافظ إعداد سرعة الحقن على ثبات سرعة التدفق الأمامي للذوبان. سرعة تدفق الذوبان أمر بالغ الأهمية لأنها تؤثر على المحاذاة الجزيئية وحالة سطح الأجزاء.
4. عندما تصل جبهة الذوبان إلى منطقة المقطع العرضي، يجب أن تتباطأ.
5. بالنسبة للقوالب ذات الانتشار الشعاعي، تأكد من زيادة متوازنة في تدفق الذوبان.
6. يجب ملء مسارات التدفق الطويلة بسرعة لتقليل تبريد مقدمة الذوبان.
7. يمكن أن يساعد ضبط سرعة الحقن في القضاء على العيوب الناتجة عن التدفق البطيء عند البوابة. عندما يمر الذوبان من خلال الفوهة والعدّاء للوصول إلى البوابة، قد يكون سطح مقدمة الذوبان قد برد وتصلب بالفعل، أو قد يتوقف الذوبان بسبب التضييق المفاجئ للعداء حتى يتم بناء ضغط كافٍ لدفع الذوبان عبر البوابة، مما يتسبب في ذروة الضغط عند البوابة.
8. يمكن أن يؤدي الضغط العالي إلى تلف المادة ويسبب عيوبًا في السطح مثل خطوط التدفق والاحتراق عند البوابة. يمكن معالجة هذه المشكلة عن طريق إبطاء السرعة قبل البوابة مباشرةً لمنع القص المفرط عند البوابة، ثم زيادة سرعة الحقن مرة أخرى إلى القيمة الأصلية. نظرًا لأن التحكم الدقيق في سرعة الحقن عند البوابة أمر صعب للغاية، فإن إبطاء السرعة في الجزء الأخير من العداء هو استراتيجية أفضل.

تحسين عيوب المنتجات من خلال سرعة الحقن

فلاش

يمكن أن يؤدي التحكم في السرعة في نهاية الحقن إلى تجنب أو تقليل العيوب مثل الوميض والحرق والهواء المحبوس. يمكن أن يؤدي إبطاء السرعة في نهاية الملء إلى منع الملء الزائد للتجويف، وتجنب الوميض وتقليل الإجهاد المتبقي. يمكن أيضًا معالجة الهواء المحبوس الناجم عن سوء التنفيس في نهاية مسار تدفق القالب أو مشاكل الملء عن طريق تقليل سرعة التنفيس، خاصةً في نهاية الحقن.

اللقطات القصيرة

تتسبب السرعات البطيئة جدًا عند البوابة أو انسداد التدفق الموضعي في حدوث لقطات قصيرة بسبب تصلب الذوبان. يمكن أن تؤدي زيادة سرعة الحقن بعد مرور البوابة مباشرةً أو عند وجود انسداد تدفق موضعي إلى حل هذه المشكلة. ترجع العيوب مثل علامات التدفق، وعلامات الاحتراق عند البوابة، والتفريغ في المواد الحساسة للحرارة إلى القص المفرط عند المرور عبر البوابة.

علامة سبلاي

وتعتمد نعومة الأجزاء على سرعة الحقن؛ والمواد المملوءة بالألياف الزجاجية حساسة بشكل خاص، وخاصة النايلون. ينجم التموج (التموج) عن عدم استقرار التدفق بسبب اختلافات اللزوجة. يعتمد نوع العيب - سواء كان تموجًا أو رذاذًا غير متساوٍ - على مستوى عدم استقرار التدفق.

علامة النفث

لمنع حدوث نفث، يجب أن يضمن إعداد سرعة الحقن الملء السريع لمنطقة العداء ثم المرور البطيء عبر البوابة. يعد تحديد هذه النقطة الانتقالية للسرعة أمرًا بالغ الأهمية. إذا كانت مبكرة جدًا، سيزداد وقت الملء بشكل مفرط؛ وإذا كانت متأخرة جدًا، يمكن أن يؤدي القصور الذاتي للتدفق المفرط إلى النفث. وكلما انخفضت لزوجة الذوبان وارتفعت درجة حرارة البرميل، كلما كان الميل إلى النفث أكثر وضوحًا. هناك حاجة إلى الحقن عالي السرعة والضغط العالي في البوابات الصغيرة، وبالتالي يكون عاملًا مهمًا يسبب عيوب التدفق.

علامة الحوض

يمكن تحسين علامة الحوض من خلال نقل ضغط أكثر فعالية وانخفاض ضغط أقل. تعمل درجة حرارة القالب المنخفضة وسرعة تقدم اللولب البطيئة على تقصير طول التدفق إلى حد كبير، وهو ما يجب تعويضه بسرعة حقن عالية. يقلل التدفق عالي السرعة من فقدان الحرارة، وبسبب حرارة القص العالية الناتجة عن الاحتكاك، يسبب زيادة في درجة حرارة الذوبان، مما يؤدي إلى إبطاء معدل سماكة الطبقات الخارجية للجزء.

ضغط نظام الحقن وضغط نظام الحقن والحقن

يتم توفير ضغط الحقن بواسطة النظام الهيدروليكي لماكينة التشكيل بالحقن. يعمل ضغط النظام أو ينتقل إلى أسطوانة الحقن الهيدروليكية، ومن هناك، من خلال المسمار، ينتقل إلى ذوبان الحقن. ثم يتحرك المصهور من الفوهة إلى القناة الرئيسية للقالب ويتم حقنه في تجويف القالب.

أدوار ضغط ماكينة الحقن وضغط النظام

ضغط ماكينة الحقن: أثناء الحقن، يجب تعريض البلاستيك لضغط حقن مرتفع للتغلب على مقاومة التدفق وملء تجويف القالب. لا يؤثر مستوى ضغط الحقن على جودة المنتجات المصبوبة ودقة أبعادها فحسب، بل يؤثر أيضًا على أداء ذوبان البلاستيك واستقرار عملية الحقن.

ضغط النظام: يؤثر حجم ضغط النظام تأثيرًا مباشرًا على دقة وثبات واستهلاك الطاقة في عملية القولبة بالحقن.

الاختلافات بين ضغط ماكينة الحقن وضغط النظام

وظائف مختلفة

يعمل ضغط الحقن في المقام الأول على الذوبان المحقون في القالب للتغلب على اللزوجة ومقاومة التدفق للبلاستيك. يعمل ضغط النظام على أسطوانة الحقن، ويتحول إلى ضغط حقن، مما يوفر الطاقة الحركية اللحظية لدفع الزيت الهيدروليكي.

طرق التعديل المختلفة:

يتم ضبط ضغط الحقن عن طريق نظام تحكم PID، بينما يتم ضبط ضغط النظام بشكل أساسي عن طريق دائرة التحكم في النظام الهيدروليكي ووحدة التعزيز الخاصة به.

أوقات استجابة مختلفة:

يتم ضبط ضغط الحقن بسرعة، مع أزمنة استجابة بالمللي ثانية، مما يسمح لنظام التحكم بالاستجابة السريعة لقيم الضغط الحالية. تكون تعديلات ضغط النظام أبطأ، مما يتطلب وقتًا لضغط النظام الهيدروليكي لتحقيق الضغط العالي المطلوب.

معادلة حساب ضغط الحقن

1. معادلة حساب ضغط الحقن لماكينة القولبة بالحقن هي P = K × Q / S
   • P: ضغط الحقن، بوحدة MPa
   • K: معامل ضغط الحقن، يختلف باختلاف المواد البلاستيكية المختلفة
   • س: مُعدَّل التدفُّق اللحظي لمادة الحقن، بوحدة g/s
   • S: المساحة المسقطة للجزء، بالسنتيمتر المربع.
2. تحديد معامل ضغط الحقن K. أ. خصائص المواد: تتميز المواد المختلفة بخصائص تدفق ذوبان مختلفة، وبالتالي تتطلب قيم K مختلفة لضغط الحقن. في الإنتاج، يجب اختيار قيمة K المناسبة بناءً على خصائص المادة. ب. عملية الحقن والمعدات: تختلف قيمة K أيضًا باختلاف عمليات ومعدات الحقن المختلفة. لذلك، في الإنتاج، يجب اختيار قيمة K المناسبة وفقًا لأداء ماكينة الحقن ومتطلبات عملية الحقن.

حساب ضغط الحقن (Pi) وضغط النظام (ضغط المضخة)

معادلة ضغط الحقن Pi (كجم/سم2): Pi = P * A / Ao

باي ضغط الحقن

P: ضغط المضخة

ج: المساحة الفعالة لأسطوانة الحقن

Ao: مساحة المقطع العرضي للمسمار

A = π * D^2 / 4؛ D: القطر؛ π: باي = 3.14159

مثال 1: ضغط المضخة المعروف، حساب ضغط الحقن؟

ضغط المضخة = 75 كجم/سم2، المساحة الفعالة لأسطوانة الحقن = 150 سم2، مساحة المقطع العرضي للولب = 15.9 سم2 (القطر 45 مم).

المعادلة 2πR2 = 3.1415 * (45 مم / 2)^2 = 1589.5 مم2 Pi = 75 * 150 / 15.9 = 707 كجم/سم2

مثال 2: ضغط الحقن المعروف، حساب ضغط المضخة؟

ضغط الحقن المطلوب = 900 كجم/سم2، المساحة الفعالة لأسطوانة الحقن = 150 سم2، مساحة المقطع العرضي للولب = 15.9 سم2 (القطر 45)

ضغط المضخة P = Pi * Ao / A = 900 * 15.9 / 150 = 95.4 كجم/سم2

العلاقة بين ضغط الحقن والسرعة

إن العلاقة بين ضغط الحقن والسرعة تفاعلية وتؤثر بشكل مباشر على قولبة الحقن. وبوجه عام، عند نفس سرعة الحقن، يعمل ضغط الحقن الأعلى على تحسين قدرة تدفق البلاستيك، مما يعزز دقة الأبعاد ونعومة سطح المنتج. ومع ذلك، يمكن أن يتسبب ضغط الحقن المفرط في زيادة قوة القالب. سيؤدي ذلك إلى حدوث فجوات وزيادة الحمل على ماكينة الحقن، مما يؤدي إلى زعزعة استقرار عملية الحقن. لذلك، في الممارسة العملية، يجب تعديل ضغط الحقن وسرعته بناءً على متطلبات الإنتاج المحددة وخصائص المواد لتحقيق أفضل نتائج صب.

الخاتمة

قد لا تخدش الأفكار حول سرعة الحقن والضغط التي تم تناولها في هذه المقالة سوى السطح فقط. على سبيل المثال، أثناء التعرف على هذه العوامل، يجب على محترفي القولبة بالحقن أيضًا فهم الرسوم البيانية لمنحنى الحقن.

أنا لي يونغ. أشارك رؤى من الإنترنت والكتب حول القولبة بالحقن والقوالب، بالإضافة إلى خبرة عملية في القولبة بالحقن. إذا وجدت المحتوى الخاص بي مثيرًا للاهتمام أو لديك أي أسئلة، فلا تتردد في الاتصال بي على [email protected] للمزيد من المناقشة.