Lo stampaggio a iniezione coinvolge diversi fattori chiave come temperatura, tempo, pressione, velocità e posizione. Temperatura, tempo e posizione sono relativamente semplici, ma la velocità e la pressione di iniezione sono più complesse. La velocità di iniezione, in particolare, è un aspetto del processo di stampaggio difficile da controllare, poiché non dispone di dati di riferimento standardizzati come altri parametri di processo.
Oggi ci concentreremo sulla comprensione della velocità di iniezione, della pressione di iniezione e delle loro interrelazioni.
Che cos'è la velocità di iniezione?
In genere, la velocità di iniezione impostata si riferisce alla velocità di avanzamento della vite. Tuttavia, ciò che è fondamentale è la velocità di flusso della massa fusa all'interno della cavità dello stampo, che dipende dalla sezione trasversale nella direzione del flusso.
La stretta relazione tra velocità di iniezione e qualità del prodotto ne fa un parametro critico nello stampaggio a iniezione. Impostando le velocità di riempimento vicino al gate, nel corpo principale e all'estremità del flusso e regolando le posizioni di iniezione corrispondenti, è possibile realizzare prodotti con un buon aspetto e una sollecitazione interna minima.
Concetto di velocità di iniezione multistadio
Il controllo della velocità di iniezione prevede la suddivisione della corsa di iniezione della vite in diversi stadi, ciascuno dei quali utilizza una velocità di iniezione adeguata.
Fasi di impostazione delle velocità di iniezione multistadio (esempio con tre stadi)
Primo passo: Iniziare impostando V1, V2 e V3 alla stessa velocità, quindi aumentare gradualmente la velocità di iniezione con incrementi di 5% a partire da circa 5%, osservando l'aspetto. Identificare approssimativamente le velocità che producono un buon aspetto vicino alla porta, nel corpo principale e all'estremità del flusso. I dati di prova esistenti possono essere utilizzati anche per determinare le velocità appropriate per ogni fase.
Secondo passo: Sulla base di una stima iniziale delle corse della vite (S1, S2, S3), immettere la velocità V1 che produce un buon aspetto intorno alla porta per S1; per S2, immettere la velocità V2 che produce un buon aspetto nel corpo principale; per S3, immettere la velocità V3 per un buon aspetto vicino all'estremità del flusso e condurre un'iniezione di prova.
Terzo passo: Spostare "S1" in avanti e indietro per trovare la posizione migliore per ottenere un buon aspetto vicino alla porta e al corpo principale; quindi, regolare "S2" per trovare la posizione migliore per il corpo principale e l'estremità del flusso. Anche le regolazioni della posizione di commutazione (S3) possono aiutare a superare difetti di stampaggio a iniezione come il flash e l'aspetto scadente all'estremità del flusso.
Principi di impostazione della velocità di iniezione
1. La velocità superficiale del fluido deve essere costante.
2. Utilizzare l'iniezione rapida per evitare che la massa fusa si congeli durante l'iniezione.
3. Le impostazioni della velocità di iniezione devono tenere conto del riempimento rapido nelle aree critiche (come i corridori) e del rallentamento al cancello.
4. Assicurarsi che la cavità dello stampo sia riempita e quindi fermarsi immediatamente per evitare il riempimento eccessivo, l'infiammabilità e le tensioni residue.
5. La segmentazione della velocità deve tenere conto della geometria dello stampo, di altre limitazioni del flusso e dei fattori di instabilità.
La corretta impostazione della velocità richiede una chiara comprensione dei processi di stampaggio a iniezione e dei materiali; in caso contrario, sarà difficile controllare la qualità del prodotto. Poiché la velocità del flusso di colata è difficile da misurare direttamente, può essere calcolata indirettamente misurando la velocità di avanzamento della vite o la pressione della cavità (assicurandosi che la valvola di non ritorno non perda).
L'influenza della geometria dello stampo sulle impostazioni della velocità di iniezione
- Le sezioni a parete sottile richiedono velocità di iniezione elevate.
- I pezzi a parete spessa necessitano di una curva di velocità lenta-veloce-lenta per evitare difetti.
- Per garantire gli standard di qualità del prodotto, l'impostazione della velocità di iniezione deve mantenere costante la velocità di flusso del fronte di fusione. La velocità di scorrimento della massa fusa è fondamentale perché influisce sull'allineamento molecolare e sulle condizioni superficiali dei pezzi.
- Quando il fronte di fusione raggiunge un'area trasversale, dovrebbe rallentare.
- Per gli stampi con diffusione radiale, garantire un aumento equilibrato del flusso di fusione.
- I percorsi di flusso lunghi devono essere riempiti rapidamente per ridurre il raffreddamento del fronte di fusione.
- La regolazione della velocità di iniezione può contribuire a eliminare i difetti causati da un flusso lento al gate. Quando la colata passa attraverso l'ugello e il canale per raggiungere il gate, la superficie del fronte di colata potrebbe essersi già raffreddata e solidificata, oppure la colata potrebbe bloccarsi a causa di un improvviso restringimento del canale fino a quando non si crea una pressione sufficiente per spingere la colata attraverso il gate, causando un picco di pressione al gate.
- L'alta pressione può danneggiare il materiale e causare difetti superficiali come linee di flusso e bruciature al gate. Questo problema può essere affrontato rallentando appena prima del gate per evitare un taglio eccessivo al gate, quindi aumentando la velocità di iniezione fino al valore originale. Poiché è molto difficile controllare con precisione la velocità di iniezione al gate, la strategia migliore è quella di rallentare nella parte finale del canale.
Miglioramento dei difetti del prodotto grazie alla velocità di iniezione
Flash
Il controllo della velocità alla fine dell'iniezione può evitare o ridurre difetti come flash, bruciature e aria intrappolata. Il rallentamento della velocità alla fine del riempimento può impedire il riempimento eccessivo della cavità, evitando la formazione di bolle e riducendo le tensioni residue. Anche l'aria intrappolata, causata da un cattivo sfiato alla fine del percorso di flusso dello stampo o da problemi di riempimento, può essere affrontata riducendo la velocità di sfiato, soprattutto alla fine dell'iniezione.
Colpi brevi
Velocità troppo basse al gate o blocchi localizzati del flusso causano scatti brevi dovuti alla solidificazione della massa fusa. L'aumento della velocità di iniezione subito dopo il passaggio del gate o in presenza di un blocco localizzato del flusso può risolvere questo problema. Difetti come segni di flusso, bruciature al gate e delaminazione in materiali sensibili al calore sono dovuti a un taglio eccessivo durante il passaggio attraverso il gate.
Segno di strombatura
La scorrevolezza dei pezzi dipende dalla velocità di iniezione; i materiali caricati con fibre di vetro sono particolarmente sensibili, soprattutto il nylon. La stortura (ondulazione) è causata dall'instabilità del flusso dovuta a variazioni di viscosità. Il tipo di difetto, che sia un'ondulazione o una nebbia irregolare, dipende dal livello di instabilità del flusso.
Segno di getto
Per evitare il getto, l'impostazione della velocità di iniezione deve garantire un rapido riempimento dell'area del canale e quindi un lento passaggio attraverso la porta. L'identificazione di questo punto di transizione della velocità è fondamentale. Se troppo presto, il tempo di riempimento aumenterà eccessivamente; se troppo tardi, l'eccessiva inerzia del flusso può portare al jetting. Quanto più bassa è la viscosità della massa fusa e quanto più alta è la temperatura del cilindro, tanto più marcata è la tendenza al jetting. L'iniezione ad alta velocità e ad alta pressione è necessaria in corrispondenza di piccole porte e rappresenta quindi un fattore significativo per i difetti di flusso.
Segno del lavandino
L'indice di caduta può essere migliorato grazie a un trasferimento più efficace della pressione e a una minore caduta di pressione. La bassa temperatura dello stampo e la bassa velocità di avanzamento della vite riducono notevolmente la lunghezza del flusso, che deve essere compensata da un'elevata velocità di iniezione. Il flusso ad alta velocità riduce la perdita di calore e, a causa dell'elevato calore di taglio dovuto all'attrito, provoca un aumento della temperatura della massa fusa, rallentando il tasso di ispessimento degli strati esterni del pezzo.
Pressione del sistema di iniezione e pressione di iniezione
La pressione di iniezione è fornita dal sistema idraulico della pressa a iniezione. La pressione del sistema agisce o si trasferisce al cilindro idraulico di iniezione e da qui, attraverso la vite, viene trasmessa alla massa fusa. La massa fusa passa quindi dall'ugello al canale principale dello stampo e viene iniettata nella cavità dello stampo.
Ruolo della pressione della macchina di iniezione e della pressione del sistema
Pressione della macchina di iniezione: Durante l'iniezione, la plastica deve essere sottoposta a un'elevata pressione di iniezione per superare la resistenza al flusso e riempire la cavità dello stampo. Il livello di pressione di iniezione influisce non solo sulla qualità e sulla precisione dimensionale dei prodotti stampati, ma anche sulle prestazioni del materiale plastico fuso e sulla stabilità del processo di iniezione.
Pressione del sistema: L'entità della pressione del sistema influisce direttamente sulla precisione, sulla stabilità e sul consumo energetico del processo di stampaggio a iniezione.
Differenze tra la pressione della macchina di iniezione e la pressione del sistema
Funzioni diverse
La pressione di iniezione agisce principalmente sulla massa fusa iniettata nello stampo per vincere la viscosità e la resistenza al flusso della plastica. La pressione del sistema agisce sul cilindro di iniezione, trasformandosi in pressione di iniezione e fornendo l'energia cinetica istantanea per azionare l'olio idraulico.
Diversi metodi di regolazione:
La pressione di iniezione è regolata da un sistema di controllo PID, mentre la pressione del sistema è regolata principalmente dal circuito di controllo dell'impianto idraulico e dalla sua unità di sovralimentazione.
Tempi di risposta diversi:
La pressione di iniezione si regola rapidamente, con tempi di risposta in millisecondi, consentendo al sistema di controllo di rispondere prontamente ai valori di pressione correnti. Le regolazioni della pressione del sistema sono più lente e richiedono tempo per pressurizzare il sistema idraulico e raggiungere l'alta pressione desiderata.
Formula di calcolo della pressione di iniezione
- La formula di calcolo per la pressione di iniezione di una pressa ad iniezione è: P = K × Q / S
- P: pressione di iniezione, in MPa
- K: coefficiente di pressione di iniezione, variabile a seconda della plastica.
- D: Portata istantanea del materiale di iniezione, in g/s
- S: Area proiettata del pezzo, in centimetri quadrati.
- Determinazione del coefficiente di pressione di iniezione K a. Proprietà del materiale: Materiali diversi hanno caratteristiche di flusso di fusione diverse e richiedono quindi valori K diversi per la pressione di iniezione. Nella produzione, il valore K appropriato deve essere scelto in base alle caratteristiche del materiale. b. Processo di iniezione e attrezzatura: Il valore K varia anche in base ai diversi processi e attrezzature di iniezione. Pertanto, nella produzione, il valore K appropriato deve essere scelto in base alle prestazioni della macchina di iniezione e ai requisiti del processo di iniezione.
Calcolo della pressione di iniezione (Pi) e della pressione di sistema (pressione della pompa)
Formula della pressione di iniezione Pi (KG/CM2): Pi = P * A / Ao
Pi: Pressione di iniezione
P: Pressione della pompa
A: Area effettiva del cilindro di iniezione
Ao: Area della sezione trasversale della vite
A = π * D^2 / 4; D: Diametro; π: Pi greco = 3,14159
Esempio 1: Conoscere la pressione della pompa, calcolare la pressione di iniezione?
Pressione della pompa = 75 KG/CM2, area effettiva del cilindro di iniezione = 150 CM2, area della sezione trasversale della vite = 15,9 CM2 (diametro 45 mm).
Formula: 2πR2 = 3,1415 * (45mm / 2)^2 = 1589,5 mm2 Pi = 75 * 150 / 15,9 = 707 KG/CM2
Esempio 2: Pressione di iniezione nota, calcolare la pressione della pompa?
Pressione di iniezione richiesta = 900 KG/CM2, area effettiva del cilindro di iniezione = 150 CM2, area della sezione trasversale della vite = 15,9 CM2 (Diametro 45)
Pressione della pompa P = Pi * Ao / A = 900 * 15,9 / 150 = 95,4 KG/CM2
Relazione tra pressione di iniezione e velocità
Il rapporto tra pressione e velocità di iniezione è interattivo e influisce direttamente sullo stampaggio a iniezione. In genere, a parità di velocità di iniezione, una pressione di iniezione più elevata migliora la capacità di scorrimento della plastica, aumentando la precisione dimensionale e la levigatezza della superficie del prodotto. Tuttavia, una pressione di iniezione eccessiva può causare una forza eccessiva dello stampo. Questo creerà dei vuoti e aumenterà il carico sulla macchina di iniezione, destabilizzando il processo di iniezione. Pertanto, nella pratica, la pressione e la velocità di iniezione devono essere regolate in base ai requisiti di produzione specifici e alle caratteristiche del materiale per ottenere risultati di stampaggio ottimali.
Conclusione
Le nozioni sulla velocità e sulla pressione di iniezione trattate in questo articolo sono solo una parte della superficie. Per esempio, oltre a conoscere questi fattori, i professionisti dello stampaggio a iniezione dovrebbero anche comprendere i grafici delle curve di iniezione.
Sono Lee Young. Condivido le informazioni tratte da Internet e dai libri sullo stampaggio a iniezione e sugli stampi, insieme all'esperienza pratica di stampaggio a iniezione. Se trovate interessanti i miei contenuti o avete domande, non esitate a contattarmi all'indirizzo [email protected] per discuterne ulteriormente.
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