Spuitgieten heeft te maken met verschillende sleutelfactoren zoals temperatuur, tijd, druk, snelheid en positie. Temperatuur, tijd en positie zijn relatief eenvoudig, maar injectiesnelheid en injectiedruk zijn complexer. Vooral de injectiesnelheid is een moeilijk te controleren aspect van het spuitgietproces, omdat er geen gestandaardiseerde referentiegegevens voor zijn zoals voor andere procesparameters.
Vandaag richten we ons op het begrijpen van injectiesnelheid, injectiedruk en hun onderlinge relatie.
Wat is injectiesnelheid?
Meestal verwijst de ingestelde injectiesnelheid naar de voorwaartse snelheid van de schroef. Cruciaal is echter de stroomsnelheid van de smelt binnen de matrijsholte, die afhangt van de dwarsdoorsnede in de stromingsrichting.
Door de nauwe relatie tussen de injectiesnelheid en de productkwaliteit is dit een kritieke parameter bij het spuitgieten. Door de vulsnelheden in te stellen bij de gate, in de hoofdbehuizing en aan het vloei-uiteinde en de corresponderende injectieposities aan te passen, kunnen producten met een goed uiterlijk en minimale interne spanning worden gemaakt.
Concept van meertrapsinjectiesnelheid
De regeling van de injectiesnelheid houdt in dat de injectieslag van de schroef in verschillende fasen wordt verdeeld, waarbij elke fase een geschikte injectiesnelheid gebruikt.
Stappen om injectiesnelheden in meerdere fasen in te stellen (voorbeeld met drie fasen)
Eerste stap: Begin met V1, V2 en V3 op dezelfde snelheid in te stellen en verhoog dan geleidelijk de injectiesnelheid met stappen van 5% vanaf ongeveer 5% en observeer het uiterlijk. Bepaal grofweg de snelheden die een goed uiterlijk geven bij de poort, in de hoofdmassa en aan het stromingseinde. Bestaande testgegevens kunnen ook worden gebruikt om de juiste snelheden voor elke fase te bepalen.
Tweede stap: Voer op basis van een eerste schatting van de schroefslagen (S1, S2, S3) de snelheid V1 in die een goed uiterlijk oplevert rond de poort voor S1; voer voor S2 de snelheid V2 in die een goed uiterlijk oplevert in de hoofdmassa; voer voor S3 de snelheid V3 in voor een goed uiterlijk in de buurt van het stromingseinde en voer een proefinjectie uit.
Derde stap: Beweeg "S1" naar voren en naar achteren om de beste positie te vinden voor een goed uiterlijk bij de poort en het hoofdlichaam; pas vervolgens "S2" aan om de beste positie te vinden voor het hoofdlichaam en het stromingseinde. Aanpassingen aan de schakelpositie (S3) kunnen ook helpen bij het overwinnen van spuitgietfouten zoals knipperen en een slecht uiterlijk aan het einde van de stroom.
Principes van het instellen van de injectiesnelheid
1. De oppervlaktesnelheid van de vloeistof moet constant zijn.
2. Gebruik een snelle injectie om te voorkomen dat de smelt bevriest tijdens het injecteren.
3. Bij het instellen van de injectiesnelheid moet rekening worden gehouden met snel vullen in kritieke gebieden (zoals lopers), terwijl bij de gate langzamer moet worden gewerkt.
4. Zorg ervoor dat de matrijsholte gevuld is en stop dan onmiddellijk om overvulling, uitvloeiing en restspanning te voorkomen.
5. Snelheidssegmentatie moet rekening houden met de vormgeometrie, andere stromingsbeperkingen en instabiliteitsfactoren.
De juiste instelling van de snelheid vereist een goed begrip van spuitgietprocessen en materialen, anders is de productkwaliteit moeilijk te controleren. Omdat de smeltsnelheid moeilijk direct te meten is, kan die indirect berekend worden door de schroefdoorvoersnelheid of de holtedruk te meten (om te controleren of de terugslagklep niet lekt).
De invloed van matrijsgeometrie op de instellingen van de injectiesnelheid
- Dunwandige secties vereisen hoge injectiesnelheden.
- Dikwandige onderdelen hebben een langzame-snelle snelheidscurve nodig om defecten te voorkomen.
- Om productkwaliteitsnormen te garanderen, moet de instelling van de injectiesnelheid de stroomsnelheid van de smelt vooraan constant houden. De stroomsnelheid van de smelt is cruciaal omdat deze de moleculaire uitlijning en oppervlaktegesteldheid van de onderdelen beïnvloedt.
- Als het smeltfront een dwarsdoorsnede bereikt, moet het vertragen.
- Zorg bij mallen met radiale diffusie voor een evenwichtige toename van de smeltstroom.
- Lange stromingstrajecten moeten snel worden gevuld om de afkoeling van het smeltfront te beperken.
- Door de injectiesnelheid aan te passen, kunnen defecten die worden veroorzaakt door een langzame stroming bij de gate worden geëlimineerd. Wanneer de smelt door de sproeier en de runner gaat om de gate te bereiken, kan het oppervlak van het smeltfront al afgekoeld en gestold zijn, of de smelt kan stagneren door een plotselinge vernauwing van de runner totdat er genoeg druk is opgebouwd om de smelt door de gate te duwen, wat een drukpiek bij de gate veroorzaakt.
- Hoge druk kan het materiaal beschadigen en oppervlaktedefecten zoals vloeilijnen en schroeiplekken bij de gate veroorzaken. Dit probleem kan worden aangepakt door vlak voor de gate af te remmen om overmatige afschuiving bij de gate te voorkomen en vervolgens de injectiesnelheid weer op te voeren naar de oorspronkelijke waarde. Omdat het heel moeilijk is om de injectiesnelheid bij de Gate nauwkeurig te regelen, is het een betere strategie om te vertragen in het laatste deel van de runner.
Productdefecten verbeteren door injectiesnelheid
Flash
Door de snelheid aan het einde van de injectie te regelen, kunnen defecten zoals vlamvorming, schroeien en ingesloten lucht worden voorkomen of verminderd. Vertragen aan het einde van het vullen kan overvulling van de caviteit voorkomen, waardoor flash wordt vermeden en restspanning wordt verminderd. Opgesloten lucht die wordt veroorzaakt door slechte ontluchting aan het einde van het vloeipad van de matrijs of vulproblemen kunnen ook worden aangepakt door de ontluchtingssnelheid te verlagen, vooral aan het einde van de injectie.
Korte shots
Te lage snelheden bij de gate of plaatselijke stromingsblokkades veroorzaken Short shots door stolling van de smelt. Dit probleem kan worden opgelost door de injectiesnelheid te verhogen net na het passeren van de gate of op plaatsen waar de stroming wordt geblokkeerd. Defecten zoals vloeisporen, brandplekken bij de gate en delaminatie in hittegevoelige materialen zijn te wijten aan overmatige afschuiving bij het passeren van de gate.
Speldmarkering
De gladheid van de onderdelen hangt af van de injectiesnelheid; materialen gevuld met glasvezels zijn bijzonder gevoelig, vooral nylon. Speling (golven) wordt veroorzaakt door stromingsinstabiliteit als gevolg van viscositeitsvariaties. Het type defect - golvend of een ongelijkmatige nevel - hangt af van de mate van stromingsinstabiliteit.
Jetting-markering
Om jetting te voorkomen, moet de instelling van de injectiesnelheid zorgen voor een snelle vulling van het runnergebied en vervolgens een langzame doorgang door de gate. Het identificeren van dit snelheidsovergangspunt is cruciaal. Als het te vroeg is, wordt de vultijd overdreven verlengd; als het te laat is, kan een te grote traagheid van de stroming leiden tot jetting. Hoe lager de smeltviscositeit en hoe hoger de vattemperatuur, hoe sterker de neiging tot jetting. Injectie met hoge snelheid en hoge druk is nodig bij kleine openingen en is dus een belangrijke factor voor vloeistoring.
Gootsteen
De zinkmarkering kan worden verbeterd door een effectievere drukoverdracht en een kleinere drukval. Een lage matrijstemperatuur en een trage schroefvijzelsnelheid verkorten de vloeilengte aanzienlijk, wat moet worden gecompenseerd door een hoge injectiesnelheid. Vloeien met hoge snelheid vermindert warmteverlies en veroorzaakt door de hoge afschuifwarmte door wrijving een verhoging van de smelttemperatuur, waardoor de verdikkingssnelheid van de buitenlagen van het onderdeel wordt vertraagd.
Druk van het injectiesysteem en injectiedruk
De injectiedruk wordt geleverd door het hydraulische systeem van de spuitgietmachine. De systeemdruk werkt of wordt overgebracht naar de hydraulische cilinder van de injectie en wordt van daaruit via de schroef overgebracht naar de injectiesmelt. De smelt gaat dan van het mondstuk in het hoofdkanaal van de matrijs en wordt in de matrijsholte geïnjecteerd.
De rol van de druk van de injectiemachine en de systeemdruk
Druk van de injectiemachine: Tijdens het injecteren moet de kunststof aan een hoge injectiedruk worden onderworpen om de stromingsweerstand te overwinnen en de matrijsholte te vullen. Het niveau van de injectiedruk beïnvloedt niet alleen de kwaliteit en de maatnauwkeurigheid van de spuitgietproducten, maar ook de prestaties van de kunststofsmelt en de stabiliteit van het injectieproces.
Systeemdruk: De grootte van de systeemdruk heeft een directe invloed op de precisie, de stabiliteit en het energieverbruik van het spuitgietproces.
Verschillen tussen de druk van de injectiemachine en de systeemdruk
Verschillende functies
De injectiedruk werkt voornamelijk op de smelt die in de matrijs wordt geïnjecteerd om de viscositeit en stromingsweerstand van de kunststof te overwinnen. De systeemdruk werkt op de injectiecilinder en verandert in injectiedruk, waardoor de onmiddellijke kinetische energie wordt geleverd om de hydraulische olie aan te drijven.
Verschillende aanpassingsmethoden:
De inspuitdruk wordt geregeld via een PID-regelsysteem, terwijl de systeemdruk voornamelijk wordt geregeld door het regelcircuit van het hydraulische systeem en de bekrachtigingsunit.
Verschillende reactietijden:
De inspuitdruk wordt snel aangepast, met reactietijden in milliseconden, zodat het regelsysteem snel kan reageren op actuele drukwaarden. Aanpassingen van de systeemdruk zijn langzamer en vereisen tijd om het hydraulische systeem op druk te brengen om de gewenste hoge druk te bereiken.
Berekeningsformule injectiedruk
- De berekeningsformule voor de inspuitdruk van een spuitgietmachine is: P = K × Q / S
- P: inspuitdruk, in MPa
- K: injectiedrukcoëfficiënt, varieert met verschillende kunststoffen
- V: Momentane stroomsnelheid van injectiemateriaal, in g/s
- S: Geprojecteerd oppervlak van het onderdeel, in vierkante centimeters.
- Bepaling van de injectiedrukcoëfficiënt K a. Materiaaleigenschappen: Verschillende materialen hebben verschillende smeltstroomkarakteristieken, waardoor verschillende K-waarden voor injectiedruk nodig zijn. Bij de productie moet de juiste K-waarde worden gekozen op basis van de eigenschappen van het materiaal. b. Injectieproces en -apparatuur: De K-waarde varieert ook naargelang het injectieproces en de injectieapparatuur. Daarom moet bij de productie de juiste K-waarde worden gekozen op basis van de prestaties van de injectiemachine en de eisen van het injectieproces.
Berekening van inspuitdruk (Pi) en systeemdruk (pompdruk)
Inspuitdrukformule Pi (KG/CM2): Pi = P * A / Ao
Pi: Injectiedruk
P: Pompdruk
A: Effectieve oppervlakte van de injectiecilinder
Ao: Dwarsdoorsnede van de schroef
A = π * D^2 / 4; D: Diameter; π: Pi = 3,14159
Voorbeeld 1: Pompdruk bekend, inspuitdruk berekenen?
Pompdruk = 75 KG/CM2, effectieve oppervlakte van de injectiecilinder = 150 CM2, dwarsdoorsnede van de schroef = 15,9 CM2 (diameter 45 mm).
Formule: 2πR2 = 3,1415 * (45mm / 2)^2 = 1589,5 mm2 Pi = 75 * 150 / 15,9 = 707 KG/CM2
Voorbeeld 2: Bekende inspuitdruk, pompdruk berekenen?
Vereiste inspuitdruk = 900 KG/CM2, effectieve oppervlakte van de inspuitcilinder = 150 CM2, dwarsdoorsnede van de schroef = 15,9 CM2 (diameter 45)
Pompdruk P = Pi * Ao / A = 900 * 15,9 / 150 = 95,4 KG/CM2
Relatie tussen inspuitdruk en snelheid
De relatie tussen injectiedruk en -snelheid is interactief en heeft een directe invloed op spuitgieten. Over het algemeen verbetert een hogere injectiedruk bij dezelfde injectiesnelheid het vloeivermogen van de kunststof, waardoor de maatnauwkeurigheid en de gladheid van het oppervlak van het product toenemen. Een te hoge injectiedruk kan echter een te grote matrijskracht veroorzaken. Hierdoor ontstaan openingen en wordt de injectiemachine zwaarder belast, waardoor het injectieproces wordt gedestabiliseerd. Daarom moeten in de praktijk de injectiedruk en -snelheid worden aangepast op basis van specifieke productievereisten en materiaaleigenschappen om optimale spuitgietresultaten te verkrijgen.
Conclusie
De inzichten in injectiesnelheid en -druk die in dit artikel aan bod komen, zijn slechts een tipje van de sluier. Terwijl ze meer leren over deze factoren, moeten spuitgietprofessionals bijvoorbeeld ook de grafieken van injectiekrommen begrijpen.
Ik ben Lee Young. Ik deel inzichten van het internet en boeken over spuitgieten en matrijzen, gecombineerd met praktische spuitgietervaring. Als je mijn inhoud interessant vindt of vragen hebt, neem dan gerust contact met me op via [email protected] om verder te praten.
NL 
EN 
ES 
FR 
DE 
IT 
PT 
PL 
AR 
JA 
KO 
ZH