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Ciclo di stampaggio a iniezione e tecniche di riduzione del tempo di ciclo

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Ciclo di stampaggio a iniezione immagine in evidenza

Se avete letto il mio precedente articolo sullo stampaggio a iniezione, probabilmente avete una conoscenza di base del processo di stampaggio a iniezione. processo di stampaggio a iniezione. Tuttavia, il ciclo di stampaggio a iniezione è un aspetto critico dell'intero processo di stampaggio a iniezione e merita di essere approfondito.

Successivamente, parleremo degli aspetti avanzati del ciclo di stampaggio a iniezione. Per chi opera nel settore degli stampi, la padronanza di queste conoscenze è essenziale. I progettisti di prodotti devono comprendere le fasi di base del ciclo di stampaggio a iniezione.

Preparativi prima del ciclo di stampaggio a iniezione

1. Ispezione del materiale

Esaminando l'imballaggio, la forma, le dimensioni e il colore dei prodotti. materiali per lo stampaggio a iniezioneIn questo modo è possibile assicurarsi che corrispondano al tipo e al modello richiesto per l'ordine, evitando l'uso di materiali non corretti. Controllate che non vi siano danni all'imballaggio o segni di contaminazione, soprattutto nel caso di materiali trasparenti.

2. Colorazione e miscelazione di materie plastiche

I materiali plastici sono solitamente disponibili in colori naturali, bianchi, bianchi sporco, giallo chiaro o trasparenti. Per soddisfare i requisiti di colore del prodotto, è necessario aggiungere masterbatch o polvere di colore prima dell'uso. In genere, il colore del prodotto viene regolato durante la fase iniziale della produzione di prova, con l'impostazione del rapporto tra polvere e masterbatch e la creazione di campioni limite di colore. Durante la produzione di massa, è necessario seguire attentamente la scheda dei requisiti del materiale e le istruzioni di lavoro per la miscelazione.

Punto chiave per la miscelazione

Prima di mescolare, pulire le pareti interne del mescolatore. I miscelatori utilizzati per i materiali colorati devono essere puliti con un detergente per muffe o cherosene. Se possibile, utilizzare i sacchetti di imballaggio originali dei materiali o assicurarsi che i sacchetti sostitutivi siano puliti e privi di polvere.

3. Essiccazione del materiale

L'eccesso di umidità nei materiali può causare problemi come segni di strombatura, bolle e avvallamenti sulla superficie del prodotto, con conseguente potenziale degrado e impatto sull'aspetto e sulla qualità. Pertanto, è necessario asciugare i materiali plastici prima dello stampaggio.

I diversi tipi di materiali plastici hanno livelli diversi di assorbimento dell'umidità, quindi sono classificati come assorbenti (ad esempio, ABS, PA, PC, PMMA) o non assorbenti (ad esempio, PE, PP, PS, PVC, POM). L'efficacia dell'essiccazione dipende da tre fattori: temperatura di essiccazione, tempo e spessore del materiale. I materiali possono riassorbire l'umidità dopo l'essiccazione, quindi se non vengono utilizzati per lungo tempo, devono essere nuovamente essiccati alle stesse condizioni.

4. Pulizia delle apparecchiature

Stampi, prodotti o ordini diversi possono utilizzare diversi tipi di materiali plastici o colori. Questi diversi materiali e colori non possono mescolarsi completamente quando vengono plastificati attraverso il cilindro della pressa a iniezione, causando potenziali problemi di qualità, come la facilità di rottura, la mancanza di elasticità, deviazioni significative del colore o la presenza di punti neri. La produzione di stampi potrebbe anche diventare instabile, con alcuni processi che diventano impraticabili (ad esempio, l'intasamento degli ugelli).

Pertanto, quando si cambia stampo, è fondamentale pulire accuratamente la macchina da qualsiasi materiale residuo di stampi o prodotti precedenti.

5. Preparazione dello stampo

Pulizia dalla muffa

Before injection molding, clean the mold’s surface, cavities, gaps around inserts, nozzles, and runners of any rust preventive oil to prevent it from sticking to the product or clogging the mold’s vents, affecting molding stability.

Per i prodotti rifiniti a specchio, i gusci elettroformati o gli stampi con requisiti estetici rigorosi dopo la lavorazione, evitare di usare tamponi di cotone, stracci o vecchi guanti per la pulizia, per evitare graffi sulla superficie dello stampo. In generale, risciacquare con un detergente per stampi e asciugare con una pistola ad aria compressa.

Durante il processo di pulizia, fare attenzione a non toccare la superficie dello stampo con la pistola ad aria compressa o altri oggetti. Quando si smonta lo stampo per la pulizia, riporre gli inserti smontati e le custodie dello stampo in apposite scatole di plastica e, se necessario, avvolgerli in schiuma o in un panno morbido per conservarli. Lo smontaggio e la pulizia dello stampo non devono essere eseguiti da personale non specializzato. È meglio pulire lo stampo prima di montarlo sulla macchina per facilitare la pulizia, garantire la qualità e risparmiare tempo durante il cambio stampo.

Allacciamento idrico

Per garantire l'aspetto e la produttività del prodotto, collegare lo stampo all'acqua, ai termoregolatori dello stampo e ai refrigeratori per mantenere una temperatura ideale e relativamente stabile con un'influenza esterna minima. Dopo aver collegato l'acqua e avviato il termoregolatore dello stampo, sono generalmente necessari 15-30 minuti per raggiungere la temperatura desiderata.

Collegamento dell'alimentatore del canale caldo:

Per gli stampi che utilizzano canali caldi, collegare l'alimentazione del canale caldo dopo aver montato lo stampo e preriscaldare per 15-30 minuti. Iniziare lo stampaggio a iniezione di prova solo dopo che il valore visualizzato sulla centralina del canale caldo ha raggiunto il valore impostato.

Fasi del ciclo di stampaggio a iniezione

1. Morsetto di bloccaggio

Il bloccaggio nello stampaggio a iniezione si riferisce al fissaggio e al mantenimento dello stampo chiuso prima delle fasi di iniezione e raffreddamento. Si tratta di applicare una forza specifica allo stampo per contrastare l'elevata pressione creata dal materiale plastico fuso durante l'iniezione.

Questa specifica quantità di forza viene chiamata forza di serraggio.

Sicuramente molti hanno sentito parlare di macchine per lo stampaggio a iniezione con un tonnellaggio di 1000 o 500 tonnellate. Tuttavia, è importante notare che queste tonnellate si riferiscono alla forza di chiusura massima esercitata dalla macchina, non al suo peso. In futuro condividerò un'introduzione dettagliata alla forza di chiusura e al suo significato nel processo di stampaggio a iniezione.

In senso generale, l'unità di bloccaggio svolge un ruolo fondamentale nel fissare in modo sicuro l'anima e la cavità di uno stampo. Questa unità comprende vari componenti essenziali, come la piastra fissa, la piastra mobile, i tiranti, il meccanismo a ginocchiera (nei sistemi di bloccaggio a ginocchiera) o i cilindri idraulici (nei sistemi di bloccaggio idraulici). Ogni elemento collabora armoniosamente per fornire la forza necessaria a trattenere e sigillare saldamente lo stampo.

2. Iniezione

Come già accennato, prima del ciclo di stampaggio a iniezione, il materiale plastico viene sottoposto a un processo di riscaldamento noto come plastificazione, che lo trasforma in uno stato fuso. Durante la fase di iniezione, la vite o lo stantuffo della pressa a iniezione si muove in avanti, spingendo il materiale plastico fuso attraverso l'ugello e nella cavità dello stampo.

Grazie all'orchestrazione di questo movimento regolato, viene garantito un flusso preciso e uniforme della plastica fusa nello stampo. Esercitando una pressione, la vite o lo stantuffo spingono la plastica fusa attraverso l'ugello e nella cavità dello stampo, riempiendola con la forma e il disegno desiderati.

Questa fase cruciale richiede un attento controllo della velocità, della pressione e dei tempi di iniezione per ottenere una qualità ottimale del pezzo. Il materiale plastico fuso assume la forma e le dimensioni della cavità dello stampo mentre vi scorre dentro. Il mantenimento di un corretto equilibrio tra velocità di iniezione, pressione e tempo di raffreddamento è importante per ottenere pezzi stampati di alta qualità e privi di difetti.

La fase di iniezione viene spesso chiamata anche processo di riempimento.

3. Abitazione o raffreddamento

Durante la fase di asciugatura o raffreddamento, lo stampo viene tenuto chiuso per mantenere la pressione sulla plastica in fase di solidificazione. In questo modo si evitano ritiri o deformazioni se il pezzo viene rimosso prematuramente dallo stampo. La durata del tempo di raffreddamento può variare in base a diversi fattori, tra cui il materiale utilizzato, la geometria del pezzo e altre considerazioni.

Un raffreddamento adeguato è fondamentale per ottenere pezzi stampati di alta qualità. Permette alla plastica di solidificarsi completamente, garantendo uniformità e resistenza in tutto il pezzo. Il processo di raffreddamento può essere migliorato con vari metodi, come l'uso di canali di raffreddamento o l'applicazione di tecniche di raffreddamento esterne come il raffreddamento ad aria o ad acqua.

4. Apertura dello stampo

In questa fase, il gruppo di chiusura della pressa a iniezione rilascia la forza di chiusura per separare l'anima e la cavità.

Il processo di apertura dello stampo inizia con il movimento della piastra mobile, che è collegata al lato mobile dello stampo. Il meccanismo di bloccaggio, come i cilindri idraulici o i meccanismi a ginocchiera, viene azionato per ritrarre la piastra mobile e separarla dalla piastra fissa. Questa azione crea uno spazio tra le metà dello stampo, consentendo la rimozione del pezzo stampato.

5. Espulsione

L'espulsione si riferisce al processo di rimozione del pezzo stampato dalla cavità dello stampo dopo che è stato rilasciato durante la fase di apertura dello stampo. Ecco una menzione speciale: Con la popolarità dell'automazione, la maggior parte delle aziende cinesi di stampaggio a iniezione utilizza robot automatici per ottenere i pezzi stampati.

Il processo di espulsione prevede in genere l'utilizzo di un sistema di espulsione costituito da perni o piastre di espulsione posizionati strategicamente all'interno dello stampo. I perni o le piastre di espulsione vengono azionati per spingere con forza le parti fuori dalla cavità dello stampo. Il design dello stampo include caratteristiche quali i fori per i perni di espulsione o le piastre di espulsione per facilitare il processo di espulsione.

Una volta aperto lo stampo, il sistema di espulsione viene inserito e i perni o le piastre di espulsione si estendono nelle cavità dello stampo. I perni o le piastre entrano in contatto con la parte stampata, applicando una forza sufficiente a spingerla fuori dalla cavità dello stampo. Il pezzo espulso viene quindi guidato e raccolto per un'ulteriore lavorazione o ispezione.

L'espulsione deve essere attentamente controllata per garantire che il pezzo venga espulso in modo sicuro ed efficace senza causare danni o deformazioni. La forza e la velocità di espulsione sono determinate in base alle caratteristiche specifiche del pezzo, come le dimensioni, la forma e le proprietà del materiale. Un'espulsione corretta può aiutare a prevenire l'incollaggio del pezzo, la distorsione o altri difetti.

In alcuni casi, nella progettazione dello stampo possono essere incorporati ulteriori meccanismi di espulsione ausiliari, come soffi d'aria, piastre di spogliazione o sistemi robotizzati, per agevolare il processo di espulsione, soprattutto per i pezzi complessi o delicati.

6. Chiusura dello stampo

Durante questa fase, l'unità di bloccaggio della pressa a iniezione esercita la forza necessaria per riavvicinare il nucleo e la cavità dello stampo. Questa fase assicura il corretto allineamento e la chiusura dello stampo, ponendo le basi per il ciclo successivo del processo di stampaggio a iniezione.

Fattori che influenzano il tempo di ciclo dello stampaggio a iniezione

Nell'industria dello stampaggio a iniezione, per qualsiasi progetto, le fabbriche di stampaggio a iniezione devono fare un preventivo delle parti lavorate prima di produrre lo stampo o dopo aver ricevuto uno stampo esistente da un cliente. Ciò richiede che la fabbrica stimi accuratamente il tempo di ciclo del prodotto per il progetto.

Anche con l'analisi del flusso, i tempi di ciclo rimangono delle stime. Sebbene l'analisi del flusso possa prevedere con notevole precisione i tempi di riempimento e raffreddamento, non può prevedere le condizioni dello stampo, della macchina e spesso le prestazioni dell'operatore. Né può prevedere le condizioni di processo di una determinata macchina, soprattutto di quelle più vecchie. Per questo motivo, la stima accurata del tempo di ciclo è fondamentale quando si fanno preventivi per lo stampaggio a iniezione.

Per i progetti con una bassa produzione annuale, la sottostima del tempo di ciclo non causerà perdite significative. Tuttavia, per i progetti con una produzione annuale molto elevata, l'accuratezza delle stime del tempo di ciclo diventa cruciale. Nel settore dello stampaggio a iniezione, il mantra di una fabbrica redditizia potrebbe essere "ciclo, tempo, ciclo, tempo, ciclo, tempo".

Fattori che influenzano il tempo di ciclo

Il tempo di ciclo totale di uno stampo è il tempo combinato delle 11 fasi seguenti. Quando si cerca di ridurre il tempo di ciclo, è necessario ottimizzare queste fasi singolarmente e considerare la loro interazione.

  1. Tempo di chiusura e bloccaggio dello stampo.
  2. Tempo di riempimento.
  3. Packing and holding time.
  4. Tempo di ritardo della vite.
  5. Tempo di plastificazione della vite.
  6. Tempo di rientro della vite dopo la rotazione.
  7. Tempo di raffreddamento.
  8. Ritardo di raffreddamento o tempo di inattività prima dell'apertura dello stampo.
  9. Tempo di apertura dello stampo.
  10. Tempo di espulsione del pezzo (e di cattura del robot).
  11. Tempo di ritorno del meccanismo di espulsione (e del robot).

Tecniche di riduzione del tempo di ciclo dello stampaggio a iniezione

Per le fabbriche di stampaggio a iniezione, la riduzione del ciclo di stampaggio a iniezione è un modo indiretto per aumentare i profitti. Per coloro che commissionano la produzione di prodotti, la riduzione del ciclo di iniezione può accelerare l'efficienza dell'immissione dei prodotti sul mercato. Tuttavia, ciò comporta la necessità di garantire la qualità del prodotto. Pertanto, trovare un punto di equilibrio in cui il ciclo di iniezione viene ridotto senza compromettere la qualità del prodotto è la direzione verso cui ogni professionista dello stampaggio a iniezione dovrebbe tendere.

Ottimizzazione della progettazione degli stampi

Uno stampo ben progettato può contribuire a ridurre i tempi di ciclo. Ciò include considerazioni come il corretto posizionamento della porta, l'ottimizzazione del canale di scorrimento e di raffreddamento e l'efficienza dei meccanismi di espulsione dei pezzi. Il software di analisi del flusso dello stampo può essere utilizzato per identificare i potenziali miglioramenti del progetto e ottimizzare la geometria dello stampo.

Ottimizzazione dei tempi di serraggio e apertura

Il ciclo di stampaggio a iniezione inizia e termina con il bloccaggio. Il bloccaggio avviene solitamente in quattro fasi: bloccaggio veloce, bloccaggio lento, protezione a bassa pressione e bloccaggio ad alta pressione. L'apertura prevede in genere tre fasi: apertura lenta-veloce-lenta. L'ottimizzazione della velocità e della posizione del bloccaggio e dell'apertura può ridurre i tempi. Le nuove macchine per lo stampaggio a iniezione sono dotate di un sistema idraulico di bloccaggio rigenerativo (bloccaggio differenziale) per ottenere velocità più elevate.

Ottimizzazione del tempo di iniezione

L'iniezione inizia dopo il bloccaggio ad alta pressione e può utilizzare un'iniezione a più stadi. Durante la fase di iniezione è possibile utilizzare velocità di iniezione elevate, purché non causino difetti come bolle o bruciature.

Ottimizzazione del tempo di mantenimento

Il mantenimento inizia dopo l'iniezione, di solito a una pressione inferiore a quella di iniezione. La sua funzione principale è quella di compensare il ritiro, riempiendo eventuali depressioni quando il materiale fuso si raffredda e si contrae, assicurando che il prodotto finito sia pieno (senza ammaccature) quando viene espulso. Una volta che il canale di colata si solidifica, la pressione di mantenimento diventa inefficace e può terminare. La pressione di mantenimento può variare in più fasi (in genere diminuendo gradualmente), divise per tempo. Il tempo di mantenimento complessivo può essere determinato pesando il prodotto o verificando che non presenti ammaccature. Iniziare con un tempo di mantenimento breve e aumentare leggermente a ogni iniezione, finché il peso del prodotto non aumenta più o il livello di ammaccature è accettabile.

Ottimizzazione del tempo di raffreddamento

Il "tempo di raffreddamento" impostato su una pressa a iniezione è il periodo che intercorre tra la fine della pressione di mantenimento e l'inizio dell'apertura dello stampo. L'obiettivo del "tempo di raffreddamento" è quello di continuare a raffreddare e fissare il prodotto in modo che non si deformi al momento dell'espulsione. Iniziare con un tempo di raffreddamento più lungo e ridurlo gradualmente a ogni iniezione, fino a quando il prodotto non si deforma più al momento dell'espulsione; a quel punto non è più necessario diminuire il tempo di mantenimento.

Ottimizzazione del tempo di ricarica

La carica inizia all'inizio del "tempo di raffreddamento". Se il tempo di carica è superiore al "tempo di raffreddamento", indica una capacità di plastificazione insufficiente, che influisce sul ciclo di produzione. L'aumento della capacità di plastificazione può ridurre il tempo di ciclo: A. Le viti a barriera possono aumentare la capacità di plastificazione. B. Le viti di grande diametro possono aumentare la capacità di plastificazione. C. L'aumento della profondità del canale della vite può aumentare la capacità di plastificazione. D. L'aumento della velocità della vite può aumentare la capacità di plastificazione (non per le plastiche sensibili al taglio come PVC e PET). E. La riduzione della contropressione può aumentare la velocità di plastificazione. F. L'uso di ugelli di chiusura idraulica consente di plastificare durante il bloccaggio e l'apertura. G. Utilizzare attrezzature in grado di plastificare durante tutto il ciclo, tranne che durante l'iniezione e la tenuta.

Ottimizzazione della temperatura della canna

L'utilizzo della temperatura più bassa del cilindro, che garantisce comunque un riempimento omogeneo dell'iniezione, può ridurre il "tempo di raffreddamento".

Ottimizzazione della forza di serraggio

Utilizzate la forza di serraggio più bassa possibile che non produce bagliori, riducendo il tempo necessario per il bloccaggio ad alta pressione e prolungando la vita dello stampo, dei tiranti, dei gomiti e della piastra della pressa a iniezione.

Ottimizzazione dell'efficienza di raffreddamento

L'ottimizzazione del design del canale dell'acqua dello stampo può migliorare l'efficienza dello scambio termico e l'uniformità di raffreddamento del prodotto, riducendo il tempo di raffreddamento. L'utilizzo del raffreddamento ad acqua ghiacciata può ridurre il "tempo di raffreddamento" se soddisfa i requisiti di qualità del prodotto.

Ottimizzazione del tempo di espulsione

Nelle macchine di stampaggio a iniezione di piccole dimensioni con bassa forza di espulsione, l'espulsione pneumatica può essere più veloce di quella idraulica. Il controllo idraulico, pneumatico o elettrico indipendente può consentire l'apertura e l'espulsione simultanea dello stampo. Per le espulsioni multiple, l'utilizzo dell'espulsione a vibrazione della pressa a iniezione consente di evitare che i perni di espulsione si ritraggano completamente ogni volta, riducendo i tempi di espulsione multipla.

FirstMold desidera ribadire a tutti i suoi colleghi: La riduzione del ciclo di stampaggio a iniezione deve essere ottimizzata garantendo al contempo che la qualità, le dimensioni, l'aspetto, la funzionalità e i materiali del prodotto rimangano inalterati. In caso contrario, qualsiasi sforzo di ottimizzazione sarà inutile.

Parametri chiave nel ciclo di stampaggio a iniezione

ParametroParametroParametroParametro
Pressione di iniezioneVelocità di iniezionePressione di mantenimentoTemperatura dello stampo
Velocità di rotazione della viteContropressioneTemperatura di fusioneSfogo della muffa
Forza di serraggioContenuto di umidità del materialeDimensione del colpoPosizione posteriore della vite
Pressione della cavitàTemperatura dell'acqua di raffreddamentoVelocità di iniezioneMeccanismo di espulsione dei pezzi
Sistema RunnerRapporto L/D della viteDimensione del canale di colataDesign della linea di raffreddamento

La terminologia professionale contenuta in questa tabella è piuttosto importante, e alcuni termini richiedono addirittura la padronanza da parte dei progettisti dei prodotti dell'acquirente. Selezioneremo alcuni termini chiave per introdurli in modo dettagliato in futuro.

Conclusione

La comprensione e il calcolo del ciclo di produzione dello stampaggio a iniezione sono utili alle fabbriche di stampaggio a iniezione per gestire in modo conforme ogni aspetto della produzione dei prodotti dei clienti. Sono Lee Young e consiglio vivamente questo articolo ai colleghi del settore o ai neofiti dello stampaggio a iniezione. Se avete domande, non esitate a condividerle nella sezione commenti di questo articolo.

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