Pressione di iniezione
◎Parametri del processo di stampaggio a iniezione (parte 2)
Pressione di iniezioneviene utilizzato per vincere la resistenza del fuso durante il suo scorrimento. Questa resistenza richiede la pressione di iniezione della macchina per lo stampaggio a iniezione. Come mostrato nella Figura 2-1, la pressione è massima in corrispondenza dell'ugello di iniezione durante lo stampaggio a iniezione per superare la resistenza al flusso lungo tutto il percorso del materiale fuso. Successivamente la pressione di iniezione diminuisce gradualmente verso la parte anteriore del materiale fuso man mano che aumenta la lunghezza del flusso. Se la cavità dello stampo ha una buona ventilazione, la pressione finale nella parte anteriore del materiale fuso è la pressione atmosferica.
La Figura 2-2 mostra la distribuzione della pressione di fusione lungo il percorso del flusso. All'aumentare della lunghezza del flusso aumenta anche la resistenza da superare lungo il percorso e di conseguenza aumenta anche la pressione di iniezione. Per mantenere un gradiente di pressione costante e garantire una velocità di riempimento del materiale fuso uniforme, la pressione di iniezione deve essere aumentata di conseguenza con la variazione della lunghezza del flusso e quindi la pressione all'ingresso del materiale fuso deve essere aumentata di conseguenza.
Mantenendo la pressione
Verso la fine del processo di iniezione, la pressione di iniezione passa alla pressione di mantenimento, entrando nella fase di mantenimento. Durante la fase di attesa, la macchina per lo stampaggio a iniezione alimenta il materiale nella cavità dall'ugello per riempire il volume lasciato libero dal ritiro del pezzo. Se la cavità viene riempita senza mantenere pressione, la parte si restringerà di circa il 25%, soprattutto in corrispondenza delle nervature dove un restringimento eccessivo lascerà segni di ritiro. La pressione di mantenimento è generalmente pari a circa l'85% della pressione di riempimento massima, ma deve essere determinata in base alle circostanze specifiche.
La Figura 2-3 mostra il controllo del processo di mantenimento della pressione: 1 indica l'inizio dell'iniezione; 2 indica che la massa fusa entra nella cavità; 3 indica che durante il riempimento è intervenuto un pressostato; 4 indica che la cavità è piena; 5 indica che il processo di riempimento è entrato nella fase di compensazione del ritiro; 6 indica che la compensazione del ritiro è terminata e il raffreddamento è iniziato. La fase di post-riempimento comprende due processi: mantenimento della pressione e raffreddamento.
(Figura 2-3 Controllo del processo di mantenimento della pressione)
Gli esperimenti dimostrano che sia tempi di attesa eccessivamente lunghi che brevi sono dannosi per lo stampaggio. Un tempo di tenuta eccessivo porta a una distribuzione non uniforme della pressione, a un aumento dello stress interno nella parte stampata e a una maggiore suscettibilità alla deformazione, causando potenzialmente fessurazioni da stress. Al contrario, un tempo di mantenimento insufficiente comporta un mantenimento inadeguato della pressione, una grave contrazione del volume e una scarsa qualità della superficie.
La curva della pressione di mantenimento è composta da due parti: un periodo di mantenimento della pressione costante di circa 2-3 secondi, chiamato curva della pressione di mantenimento costante; e un periodo di rilascio della pressione che diminuisce gradualmente di circa 1 secondo, chiamato curva di pressione di mantenimento ritardata. La curva della pressione di mantenimento ritardata ha un impatto significativo sul pezzo stampato. Una curva di pressione di mantenimento costante più lunga si traduce in una minore contrazione del volume e viceversa. Allo stesso modo, una pendenza più ripida e una curva di pressione di mantenimento ritardata più breve determinano una maggiore contrazione del volume e viceversa. Una curva di pressione di mantenimento ritardata segmentata e allungata determina una minore contrazione del volume e viceversa.
Durante il processo di riempimento della plastica fusa, quando la cavità è quasi piena, il movimento della coclea passa dal controllo della portata al controllo della pressione. Questo punto di transizione è chiamato punto di controllo di commutazione della pressione di mantenimento. Il mantenimento della commutazione della pressione è fondamentale per il controllo del processo di stampaggio. Prima del punto di commutazione della pressione di mantenimento, la velocità di avanzamento e la pressione del materiale fuso sono elevate; dopo il punto di commutazione, la pressione della vite che spinge in avanti il materiale fuso è inferiore. Se la commutazione della pressione di mantenimento non viene eseguita, la pressione sarà molto elevata quando la cavità è piena di materiale fuso, provocando un forte aumento della pressione di iniezione, richiedendo una maggiore forza di bloccaggio e causando persino difetti come bava (materiale in eccesso). La commutazione della pressione di mantenimento nelle macchine per lo stampaggio a iniezione viene generalmente eseguita in base alla posizione di iniezione; cioè, quando la vite raggiunge una determinata posizione, si verifica la commutazione della pressione di mantenimento. La posizione, i tempi e la pressione della commutazione della pressione di mantenimento sono mostrati nella Figura 2-4.
Riavvitare la pressione
Durante il processo di fusione e plastificazione della plastica, la massa fusa si sposta continuamente verso l'estremità anteriore del cilindro (camera di dosaggio) e la quantità aumenta, formando gradualmente una pressione che spinge la vite all'indietro. Per evitare che la vite si ritiri troppo velocemente e per garantire una compattazione uniforme del materiale fuso, è necessario fornire alla vite una pressione nella direzione opposta. Questa pressione nella direzione opposta che impedisce alla vite di ritrarsi è chiamata contropressione, come mostrato nella Figura 2-6.
La contropressione, nota anche come pressione di plastificazione, viene controllata regolando la valvola a farfalla di ritorno dell'olio del cilindro di iniezione. Una valvola di contropressione è installata nella parte posteriore del cilindro di iniezione per regolare la velocità di scarico dell'olio del cilindro di iniezione durante la rotazione e la retrazione della vite, mantenendo una certa pressione nel cilindro. La velocità di retrazione della vite (resistenza) del motore completamente elettrico- è controllata da una servovalvola CA.
La regolazione corretta della contropressione presenta vantaggi significativi per la qualità dello stampaggio a iniezione. Nello stampaggio a iniezione, la regolazione adeguata della contropressione può ottenere i seguenti vantaggi:
① Può compattare la massa fusa nel cilindro, aumentando la densità e migliorando la stabilità del volume di iniezione, del peso del prodotto e delle dimensioni.
② Può "spremere" il gas dalla fusione, riducendo le bolle di gas superficiali e le bolle d'aria interne, migliorando l'uniformità della brillantezza.
③ Rallenta la velocità di retrazione della vite, consentendo alla fusione nel cilindro di plastificarsi completamente, aumentando l'uniformità di miscelazione della polvere di colore/masterbatch con la fusione e impedendo la miscelazione del colore nel prodotto.
④ Aumentando opportunamente la contropressione è possibile migliorare il ritiro superficiale e il flusso perimetrale del prodotto.
⑤ Può aumentare la temperatura della fusione, migliorare la qualità di plastificazione della fusione, migliorare la fluidità della fusione durante il riempimento dello stampo ed eliminare i segni di colla fredda sulla superficie del prodotto.
forza di serraggio
La forza di bloccaggio è impostata per resistere alla forza di espansione della plastica fusa sullo stampo e la sua entità è determinata da fattori specifici come la pressione di iniezione. Tuttavia, in realtà, dopo che la plastica fusa è stata espulsa dall'ugello del cilindro della macchina per lo stampaggio a iniezione, passa attraverso il canale principale, i canali di derivazione e gli ingressi dello stampo prima di entrare nella cavità dello stampo, con conseguente significativa perdita di pressione lungo il percorso. La Figura 2-7(a) mostra la variazione della pressione di iniezione durante tutto il processo, dalla canna fino all'ingresso nello stampo. Come si può vedere dalla variazione di pressione nella Figura 2-7(b), la pressione scende solo al 20% della pressione di iniezione iniziale all'estremità della cavità dello stampo.
Temperatura della botte
La temperatura di fusione deve essere controllata entro un certo intervallo. Se la temperatura è troppo bassa, una scarsa plastificazione del fuso influirà sulla qualità delle parti stampate e aumenterà la difficoltà del processo; se la temperatura è troppo elevata, le materie prime tendono a decomporsi. Nello stampaggio a iniezione vero e proprio, la temperatura di fusione è spesso superiore alla temperatura del cilindro. La differenza è legata alla velocità di iniezione e alle proprietà del materiale e può arrivare fino a 30 gradi. Questo perché la massa fusa è soggetta a taglio mentre passa attraverso il punto di iniezione, generando molto calore, come mostrato nella Figura 2-8.
(1 - Inizia il riscaldamento del barile; 2 - Inizia la plastificazione della vite; 3 - Il fuso raggiunge la fine del canale; 4 - Il fuso passa attraverso il cancello; 5 - Il riempimento termina)
La temperatura della canna è un fattore cruciale che influenza la pressione di iniezione. I cilindri delle macchine per lo stampaggio a iniezione hanno tipicamente 5 o 6 zone di riscaldamento e ciascun materiale ha la sua temperatura di stampaggio adeguata. Le temperature di stampaggio specifiche possono essere trovate nei dati forniti dal fornitore. La Tabella 2-3 elenca le temperature di stampaggio per le plastiche di uso comune.