Verständnis von Einspritzgeschwindigkeit und Einspritzdruck

Beim Spritzgießen spielen mehrere Schlüsselfaktoren wie Temperatur, Zeit, Druck, Geschwindigkeit und Position eine Rolle. Temperatur, Zeit und Position sind relativ einfach, aber die Einspritzgeschwindigkeit und der Einspritzdruck sind komplexer. Insbesondere die Einspritzgeschwindigkeit ist ein schwierig zu kontrollierender Aspekt des Spritzgießprozesses, da sie nicht wie andere Prozessparameter über standardisierte Referenzdaten verfügt.

Heute werden wir uns auf das Verständnis der Einspritzgeschwindigkeit, des Einspritzdrucks und ihrer Wechselbeziehung konzentrieren.

Was ist die Einspritzgeschwindigkeit?

Üblicherweise bezieht sich die eingestellte Einspritzgeschwindigkeit auf die Vorschubgeschwindigkeit der Schnecke. Entscheidend ist jedoch die Fließgeschwindigkeit der Schmelze in der Werkzeugkavität, die von der Querschnittsfläche in Fließrichtung abhängt.

Die enge Beziehung zwischen Einspritzgeschwindigkeit und Produktqualität macht sie zu einem kritischen Parameter beim Spritzgießen. Durch die Einstellung der Füllgeschwindigkeiten in der Nähe des Anschnitts, im Hauptkörper und am Fließende und die Anpassung der entsprechenden Einspritzpositionen können Produkte mit gutem Aussehen und minimalen inneren Spannungen hergestellt werden.

Konzept der mehrstufigen Einspritzgeschwindigkeit

Bei der Steuerung der Einspritzgeschwindigkeit wird der Einspritzhub der Schnecke in mehrere Stufen unterteilt, wobei in jeder Stufe eine geeignete Einspritzgeschwindigkeit verwendet wird.

Schritte zur Einstellung von mehrstufigen Einspritzgeschwindigkeiten (Beispiel mit drei Stufen)

Erster Schritt: Stellen Sie zunächst V1, V2 und V3 auf dieselbe Geschwindigkeit ein und erhöhen Sie dann die Einspritzgeschwindigkeit schrittweise in 5%-Schritten, wobei Sie das Erscheinungsbild beobachten. Ermitteln Sie grob die Geschwindigkeiten, die in der Nähe des Anschnitts, im Hauptkörper und am Fließende ein gutes Erscheinungsbild ergeben. Vorhandene Versuchsdaten können ebenfalls verwendet werden, um geeignete Geschwindigkeiten für jede Stufe zu bestimmen.

Zweiter Schritt: Ausgehend von einer ersten Schätzung der Schneckenhübe (S1, S2, S3) geben Sie für S1 die Geschwindigkeit V1 ein, die ein gutes Erscheinungsbild um den Anschnitt herum ergibt; für S2 geben Sie die Geschwindigkeit V2 ein, die ein gutes Erscheinungsbild im Hauptkörper ergibt; für S3 geben Sie die Geschwindigkeit V3 ein, die ein gutes Erscheinungsbild in der Nähe des Fließendes ergibt, und führen eine Probeeinspritzung durch.

Dritter Schritt: Bewegen Sie "S1" nach vorne und hinten, um die beste Position für ein gutes Erscheinungsbild in der Nähe des Tores und des Hauptkörpers zu finden; stellen Sie dann "S2" ein, um die beste Position für den Hauptkörper und das Strömungsende zu finden. Die Einstellung der Schaltposition (S3) kann ebenfalls dazu beitragen, die Spritzgießfehler wie z. B. Gratbildung und schlechtes Aussehen am Ende des Flusses.

Grundsätze der Einstellung der Einspritzgeschwindigkeit

1. Die Oberflächengeschwindigkeit der Flüssigkeit sollte konstant sein.

2. Verwenden Sie die Schnellinjektion, um zu verhindern, dass die Schmelze während der Injektion gefriert.

3. Bei der Einstellung der Einspritzgeschwindigkeit sollte berücksichtigt werden, dass kritische Bereiche (z. B. Angusskanäle) schnell gefüllt werden, während die Einspritzgeschwindigkeit am Anguss verlangsamt wird.

4. Vergewissern Sie sich, dass der Formhohlraum gefüllt ist und stoppen Sie dann sofort, um Überfüllung, Gratbildung und Eigenspannungen zu vermeiden.

5. Die Geschwindigkeitssegmentierung muss die Formgeometrie, andere Strömungsbeschränkungen und Instabilitätsfaktoren berücksichtigen.

Die korrekte Einstellung der Geschwindigkeit erfordert ein klares Verständnis der Spritzgießverfahren und -materialien, da die Produktqualität sonst nur schwer zu kontrollieren ist. Da die Fließgeschwindigkeit der Schmelze nur schwer direkt gemessen werden kann, lässt sie sich indirekt durch Messung der Schneckenvorschubgeschwindigkeit oder des Werkzeuginnendrucks berechnen (um sicherzustellen, dass das Rückschlagventil nicht undicht ist).

Der Einfluss der Werkzeuggeometrie auf die Einstellung der Einspritzgeschwindigkeit

1. Dünnwandige Profile erfordern hohe Einspritzgeschwindigkeiten.
2. Dickwandige Teile benötigen eine langsam-schnell-langsam-Geschwindigkeitskurve, um Defekte zu vermeiden.
3. Um die Produktqualität zu gewährleisten, sollte die Einspritzgeschwindigkeit so eingestellt werden, dass die Fließgeschwindigkeit an der Schmelzefront konstant bleibt. Die Fließgeschwindigkeit der Schmelze ist entscheidend, da sie die molekulare Ausrichtung und die Oberflächenbeschaffenheit der Teile beeinflusst.
4. Wenn die Schmelzfront eine Querschnittsfläche erreicht, sollte sie sich verlangsamen.
5. Bei Werkzeugen mit radialer Diffusion ist auf eine gleichmäßige Erhöhung des Schmelzflusses zu achten.
6. Lange Fließwege müssen schnell gefüllt werden, um die Abkühlung der Schmelzfront zu verringern.
7. Eine Anpassung der Einspritzgeschwindigkeit kann dazu beitragen, Fehler zu vermeiden, die durch einen langsamen Fluss am Anschnitt verursacht werden. Wenn die Schmelze die Düse und den Angusskanal durchläuft, um den Anschnitt zu erreichen, kann die Oberfläche der Schmelzefront bereits abgekühlt und erstarrt sein, oder die Schmelze kann durch eine plötzliche Verengung des Angusskanals ins Stocken geraten, bis genügend Druck aufgebaut ist, um die Schmelze durch den Anschnitt zu drücken, was eine Druckspitze am Anschnitt verursacht.
8. Hoher Druck kann das Material beschädigen und Oberflächendefekte wie Fließlinien und Versengungen am Anschnitt verursachen. Dieses Problem kann durch eine Verlangsamung kurz vor dem Anschnitt gelöst werden, um eine übermäßige Scherung am Anschnitt zu verhindern, und durch eine anschließende Erhöhung der Einspritzgeschwindigkeit zurück auf den ursprünglichen Wert. Da eine genaue Steuerung der Einspritzgeschwindigkeit am Anschnitt sehr schwierig ist, ist eine Verlangsamung im letzten Abschnitt des Kanals eine bessere Strategie.

Verbesserung von Produktfehlern durch Einspritzgeschwindigkeit

Blitzlicht

Die Steuerung der Geschwindigkeit am Ende der Einspritzung kann Fehler wie Gratbildung, Anbrennen und Lufteinschlüsse vermeiden oder reduzieren. Eine Verlangsamung am Ende der Füllung kann eine Überfüllung der Kavität verhindern, wodurch Grate vermieden und Eigenspannungen reduziert werden. Lufteinschlüsse, die durch eine schlechte Entlüftung am Ende des Fließwegs der Form oder durch Füllprobleme verursacht werden, können ebenfalls durch eine Verringerung der Entlüftungsgeschwindigkeit, insbesondere am Ende der Einspritzung, behoben werden.

Kurze Schüsse

Zu langsame Geschwindigkeiten am Anschnitt oder örtliche Fließblockaden führen zu kurzen Schüssen aufgrund der Verfestigung der Schmelze. Eine Erhöhung der Einspritzgeschwindigkeit kurz nach dem Anschnitt oder bei örtlicher Fließblockade kann dieses Problem lösen. Defekte wie Fließspuren, Verbrennungsspuren am Anschnitt und Delaminierung bei wärmeempfindlichen Materialien sind auf übermäßige Scherung beim Passieren des Anschnitts zurückzuführen.

Spreizung Mark

Die Glätte der Teile hängt von der Einspritzgeschwindigkeit ab; mit Glasfasern gefüllte Materialien sind besonders empfindlich, insbesondere Nylon. Welligkeit wird durch Fließinstabilität aufgrund von Viskositätsschwankungen verursacht. Die Art des Defekts - ob Welligkeit oder ungleichmäßiger Nebel - hängt vom Grad der Fließinstabilität ab.

Strahlenmarke

Um ein Abspritzen zu verhindern, muss die Einspritzgeschwindigkeit so eingestellt werden, dass sich der Angussbereich schnell füllt und dann langsam durch den Anschnitt läuft. Die Bestimmung dieses Übergangspunktes ist entscheidend. Wird er zu früh gewählt, verlängert sich die Füllzeit übermäßig; wird er zu spät gewählt, kann eine übermäßige Trägheit des Flusses zu Spritzern führen. Je niedriger die Viskosität der Schmelze und je höher die Zylindertemperatur, desto ausgeprägter ist die Tendenz zum Jetting. Bei kleinen Anschnitten ist eine Hochgeschwindigkeits- und Hochdruckeinspritzung erforderlich, was ein wesentlicher Faktor für Fließfehler ist.

Senke Mark

Die Einfallstelle kann durch eine effektivere Druckübertragung und einen geringeren Druckabfall verbessert werden. Eine niedrige Werkzeugtemperatur und eine langsame Schneckenvorschubgeschwindigkeit verkürzen die Fließlänge stark, was durch eine hohe Einspritzgeschwindigkeit kompensiert werden muss. Eine hohe Fließgeschwindigkeit verringert die Wärmeverluste und führt aufgrund der hohen Scherwärme durch Reibung zu einem Anstieg der Schmelzetemperatur, wodurch sich die Verdickungsrate der äußeren Schichten des Teils verlangsamt.

Einspritzsystemdruck und Einspritzdruck

Der Einspritzdruck wird durch das Hydrauliksystem der Spritzgießmaschine bereitgestellt. Der Systemdruck wirkt oder überträgt sich auf den Einspritzzylinder und wird von dort über die Schnecke auf die Einspritzschmelze übertragen. Die Schmelze bewegt sich dann von der Düse in den Hauptkanal des Werkzeugs und wird in den Formhohlraum eingespritzt.

Die Rolle des Drucks der Einspritzmaschine und des Systemdrucks

Druck der Einspritzmaschine: Beim Einspritzen muss der Kunststoff einem hohen Einspritzdruck ausgesetzt werden, um den Fließwiderstand zu überwinden und den Formhohlraum zu füllen. Die Höhe des Einspritzdrucks wirkt sich nicht nur auf die Qualität und Maßgenauigkeit der geformten Produkte aus, sondern auch auf die Leistung der Kunststoffschmelze und die Stabilität des Einspritzvorgangs.

Systemdruck: Die Höhe des Systemdrucks wirkt sich direkt auf die Präzision, die Stabilität und den Energieverbrauch des Spritzgießprozesses aus.

Unterschiede zwischen dem Druck der Einspritzmaschine und dem Systemdruck

Verschiedene Funktionen

Der Einspritzdruck wirkt in erster Linie auf die in das Werkzeug eingespritzte Schmelze, um die Viskosität und den Fließwiderstand des Kunststoffs zu überwinden. Der Systemdruck wirkt auf den Einspritzzylinder und wird in Einspritzdruck umgewandelt, der die unmittelbare kinetische Energie zum Antrieb des Hydrauliköls liefert.

Verschiedene Anpassungsmethoden:

Der Einspritzdruck wird über ein PID-Regelsystem eingestellt, während der Systemdruck hauptsächlich über den Steuerkreis des Hydrauliksystems und dessen Verstärkungseinheit eingestellt wird.

Unterschiedliche Reaktionszeiten:

Der Einspritzdruck passt sich schnell an, mit Reaktionszeiten im Millisekundenbereich, so dass das Steuersystem sofort auf die aktuellen Druckwerte reagieren kann. Systemdruckanpassungen sind langsamer und benötigen Zeit, um das Hydrauliksystem unter Druck zu setzen, um den gewünschten hohen Druck zu erreichen.

Formel zur Berechnung des Einspritzdrucks

1. Die Berechnungsformel für den Einspritzdruck einer Spritzgießmaschine lautet: P = K × Q / S
   • P: Einspritzdruck, in MPa
   • K: Einspritzdruckkoeffizient, variiert bei verschiedenen Kunststoffen
   • Q: Momentane Durchflussrate des Injektionsmaterials in g/s
   • S: Projizierte Fläche des Teils, in Quadratzentimetern.
2. Bestimmung des Einspritzdruckkoeffizienten K a. Materialeigenschaften: Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Fließeigenschaften und erfordern daher unterschiedliche K-Werte für den Einspritzdruck. In der Produktion sollte der geeignete K-Wert auf der Grundlage der Materialeigenschaften gewählt werden. b. Einspritzverfahren und Ausrüstung: Der K-Wert variiert auch bei verschiedenen Einspritzverfahren und -geräten. Daher sollte bei der Produktion der geeignete K-Wert entsprechend der Leistung der Injektionsmaschine und den Anforderungen des Injektionsverfahrens gewählt werden.

Berechnung von Einspritzdruck (Pi) und Systemdruck (Pumpendruck)

Einspritzdruck Formel Pi (KG/CM2): Pi = P * A / Ao

Pi: Einspritzdruck

P: Pumpendruck

A: Effektive Fläche des Einspritzzylinders

Ao: Querschnittsfläche der Schraube

A = π * D^2 / 4; D: Durchmesser; π: Pi = 3,14159

Beispiel 1: Pumpendruck bekannt, Einspritzdruck berechnen?

Pumpendruck = 75 KG/CM2, effektive Fläche des Einspritzzylinders = 150 CM2, Querschnittsfläche der Schnecke = 15,9 CM2 (Durchmesser 45mm).

Formel: 2πR2 = 3,1415 * (45mm / 2)^2 = 1589,5 mm2 Pi = 75 * 150 / 15,9 = 707 KG/CM2

Beispiel 2: Bekannter Einspritzdruck, Pumpendruck berechnen?

Erforderlicher Einspritzdruck = 900 KG/CM2, wirksame Fläche des Einspritzzylinders = 150 CM2, Querschnittsfläche der Schnecke = 15,9 CM2 (Durchmesser 45)

Pumpendruck P = Pi * Ao / A = 900 * 15,9 / 150 = 95,4 KG/CM2

Verhältnis zwischen Einspritzdruck und Geschwindigkeit

Die Beziehung zwischen Einspritzdruck und Geschwindigkeit ist interaktiv und wirkt sich direkt auf das Spritzgießen aus. Im Allgemeinen verbessert ein höherer Einspritzdruck bei gleicher Einspritzgeschwindigkeit die Fließfähigkeit des Kunststoffs, wodurch die Maßgenauigkeit und die Oberflächenglätte des Produkts verbessert werden. Ein zu hoher Einspritzdruck kann jedoch eine zu hohe Formkraft verursachen. Dadurch entstehen Spalten und die Belastung der Spritzgießmaschine wird erhöht, was den Einspritzvorgang destabilisiert. In der Praxis müssen daher Einspritzdruck und -geschwindigkeit auf der Grundlage der spezifischen Produktionsanforderungen und Materialeigenschaften angepasst werden, um optimale Gussergebnisse zu erzielen.

Schlussfolgerung

Die in diesem Artikel behandelten Erkenntnisse über Einspritzgeschwindigkeit und -druck können nur an der Oberfläche kratzen. So sollten Spritzgießer, die sich mit diesen Faktoren befassen, auch die Kurvenverläufe der Einspritzung kennen.

Ich bin Lee Young. Ich gebe Einblicke aus dem Internet und aus Büchern über Spritzgießen und Formen, kombiniert mit praktischer Spritzgießerfahrung. Wenn Sie meine Inhalte interessant finden oder Fragen haben, können Sie mich gerne kontaktieren unter [email protected] um weiter zu diskutieren.