Implementácia viacstupňového{0}}procesu vstrekovania

Krivka viacstupňového{0}}procesu vstrekovania odráža vzťah medzi zdvihom podávania skrutky avstrekovací tlaka rýchlosť vstrekovania poskytovaná vstrekovacím lisom. Pri navrhovaní viacstupňového procesu vstrekovania je preto potrebné určiť dva kľúčové faktory: po prvé, zdvih závitovky a jej segmentáciu, a po druhé vstrekovací tlak a rýchlosť vstrekovania.

 

Obrázok znázorňuje typický výrobok (rozdelený do 4 sekcií) a jeho zodpovedajúci vzťah so segmentmi vstrekovacieho stroja. Vo všeobecnosti môžu byť pravidlá segmentácie určené na základe tejto korešpondencie a špecifické parametre procesu pre každý segment možno určiť podľa charakteristík hradlového systému.

V skutočnej výrobe možno použiť viacstupňové riadiace programy vstrekovania na racionálne nastavenie vstrekovacieho tlaku, rýchlosti vstrekovania, udržiavacieho tlaku a spôsobu plnenia taveniny pre každú fázu na základe štruktúry systému žľabu, typu vtoku a štruktúry plastového dielu. Pomáha to zlepšiť účinnosť plastifikácie, zlepšiť kvalitu produktu, znížiť chybovosť a predĺžiť životnosť foriem a strojov.

Odstupňované nastavenia

Pri navrhovaní viacstupňových{0}}procesov vstrekovania by sa mal výrobok najskôr analyzovať, aby sa určili oblasti pre každú fázu vstrekovania. Vo všeobecnosti sa delí na 3 až 5 zón na základe charakteristík tvaru produktu, variácií hrúbky steny a charakteristík toku taveniny. Oblasti s konzistentnými alebo minimálnymi rozdielmi v hrúbke steny sú označené ako jedna zóna; prechodové body medzi zónami pre viacstupňové vstrekovanie sú určené bodmi, kde tok materiálu mení smer alebo kde sa výrazne mení hrúbka steny; vrátkový systém je možné nastaviť ako samostatnú zónu. Na obrázku vyššie je výrobok rozdelený do zón na základe jeho vonkajších vlastností, pričom bod, v ktorom tok materiálu mení smer, slúži ako jeden prechodový bod (medzi zónou 2 a zónou 3) a bod, kde sa mení hrúbka steny, slúži ako ďalší prechodový bod (medzi zónou 3 a 4). Preto je tento plastový diel rozdelený na 4 zóny pre viacstupňové vstrekovanie: 3 zóny pre samotný produkt a 1 zóna pre vtokový systém.

V praktickej výrobe sa vo všeobecnosti považuje za vedeckejšie nastaviť pri lisovaní plastových dielov aspoň tri alebo štyri stupne vstrekovania. Bežec je prvým stupňom, brána je druhým stupňom, tretím stupňom je, keď je výrobok naplnený asi na 90 % a zostávajúca časť je štvrtý stupeň (nazývaný aj konečný stupeň).

Pre plastové diely s jednoduchou štruktúrou a nízkymi požiadavkami na kvalitu povrchu možno použiť trojstupňový{0}}proces vstrekovania. Avšak pre plastové diely so zložitou štruktúrou, početnými povrchovými defektmi a vysokými požiadavkami na kvalitu je potrebný program riadenia vstrekovania so štyrmi alebo viacerými stupňami.

V skutočnej výrobe sa musí konkrétny počet požadovaných stupňov vstrekovania určiť pomocou vedeckej analýzy a racionálneho nastavenia na základe faktorov, ako je štruktúra žľabu, typ brány, umiestnenie, počet a veľkosť, štruktúra dielu, požiadavky na produkt a účinnosť odvzdušňovania formy.

• 1) V prípade produktov s priamym vtokom možno použiť jednostupňové{1}} aj viacstupňové{2}} vstrekovacie metódy. Pre malé plastové diely s jednoduchou štruktúrou a nízkymi požiadavkami na presnosť možno použiť metódu riadenia s menej ako tromi stupňami vstrekovania.
• 2) Pre veľké plastové výrobky so zložitými štruktúrami a vysokými požiadavkami na presnosť by sa mal v zásade zvoliť viacstupňový proces vstrekovania so štyrmi alebo viacerými stupňami.

Nastavenie procesu vstrekovania

Pre produkt zobrazený na obrázku ho inžinieri rozdelili do sekcií na základe jeho tvarových charakteristík. Toto rozdelenie sa potom prejavuje v rôznych sekciách skrutky vstrekovacieho stroja. Dĺžku každého skrutkového segmentu potom možno odhadnúť na základe rozdelenia produktu do sekcií. Najprv sa odhadne požadovaný vstrekovaný objem (objem) pre každú sekciu po rozdelení produktu. Pomocou zodpovedajúcej metódy je možné vypočítať polohu skrutky v každom segmente. Napríklad, ak je objem sekcie n Ω, potom zdvih n-tého segmentu skrutky je:

Vo viacstupňovej praxi výroby vstrekovania plastov je postup na určenie procesu vstrekovania závitovky nasledovný:

• Objem vstrekovania prvého stupňa (tj koncová poloha vstrekovania prvého stupňa) je koncovým bodom vtoku v systéme vstrekovania. Okrem priamych brán takmer všetky ostatné používajú stredný tlak a strednú rýchlosť, prípadne stredný tlak a nízku rýchlosť. Koncová poloha vstrekovania druhého stupňa je od koncového bodu brány do 1/2 až 2/3 celého priestoru dutiny.
• Vstrekovanie druhého stupňa by malo používať vysoký tlak a vysokú rýchlosť, vysoký tlak a strednú rýchlosť alebo stredný tlak a strednú rýchlosť; konkrétne hodnoty závisia od štruktúry výrobku a použitého plastového materiálu.
• Úroveň vstrekovania tretieho stupňa by mala prednostne používať stredný tlak a strednú rýchlosť alebo stredný tlak a nízku rýchlosť a poloha je presne tam, kde je vyplnený zostávajúci priestor dutiny. Všetky tri vyššie opísané stupne patria k procesu plnenia taveniny.
• Posledná fáza vstrekovania patrí do fázy natlakovania a udržiavania tlaku. Spínací bod udržiavania tlaku je medzi koncovými polohami tejto fázy vstrekovania. Existujú dva spôsoby výberu bodu spínania: čas a poloha.

Keď začne vstrekovanie, spustí sa časovač vstrekovania a vypočítajú sa koncové polohy pre každý stupeň vstrekovania. Ak parametre vstrekovania zostanú nezmenené, v závislosti od tekutosti materiálu, pre materiály s lepšou tekutosťou dosiahne koncová poloha koncového stupňa bod spínania prídržného tlaku pred uplynutím časovača. V tomto bode sú procesy plnenia a tlakovania ukončené a vstrekovanie vstupuje do fázy udržiavacieho tlaku. Ak časovač ešte nevypršal, prestane počítať a priamo vstúpi do fázy udržiavacieho tlaku. Podobne v prípade materiálov s horšou tekutosťou, ak sa časovač ukončí predtým, ako koncová poloha vstrekovania konečnej fázy dosiahne bod prepnutia, nie je potrebné čakať na dosiahnutie polohy; proces priamo vstupuje do fázy udržiavacieho tlaku.

Okrem toho, pokiaľ ide o použitie viacstupňového pridržiavacieho tlaku, možno ho určiť podľa nasledujúcich metód: V prípade výrobkov s malým počtom výstužných rebier a nízkymi požiadavkami na rozmerovú presnosť a výrobkov vyrobených z materiálov s vysokou -viskózou použite jednostupňový{2}}prídržný tlak. Prídržný tlak je vyšší ako tlak počas procesu zvyšovania a čas zdržania je krátky; zatiaľ čo pri produktoch s väčším počtom výstužných rebier a nízkymi požiadavkami na rozmerovú presnosť sa vo všeobecnosti vyžaduje viacstupňový prídržný tlak.

Nastavenie vstrekovacieho tlaku a rýchlosti vstrekovania

① Vstrekovací tlak a rýchlosť vstrekovania vtokového systému. Vo všeobecnosti majú vtokové systémy malé žľaby, takže vyššie rýchlosti vstrekovania a tlaky (zvyčajne 60 % až 70 % maxima) sa používajú na rýchle naplnenie žľabov a vtokových kanálov, čím sa zvyšuje tlak taveniny v žľaboch a vytvára sa určitý potenciál plnenia formy. Pre formy s väčšími prierezmi bežcov-je možné nastaviť nižší vstrekovací tlak a rýchlosť; naopak, pre formy s menšími prierezmi žľabov-sú potrebné vyššie nastavenia.
② Rýchlosť vstrekovania a tlak v druhej fáze. Keď tavenina naplní žľaby a vtoky, čím sa prekoná odpor vtoku (malá prierezová plocha) a začne sa plniť dutina formy, je potrebná nižšia rýchlosť vstrekovania, aby sa prekonali nežiaduce vzory prúdenia a zlepšili sa charakteristiky prúdenia. V tomto štádiu môže byť rýchlosť vstrekovania znížená, zatiaľ čo zníženie tlaku je menšie; v prípade väčších prierezov brány- nemusí byť potrebné znížiť vstrekovací tlak.

③ Rýchlosť a tlak vstrekovania v tretej fáze. Ako je znázornené na obrázku z, tretí stupeň zodpovedá vstrekovacej zóne 3, ktorá je hlavnou časťou lisovaného dielu. V tomto bode tavenina úplne vyplnila dutinu formy. Na dosiahnutie ideálneho stavu difúzie je potrebné zrýchlené plnenie formy, takže vstrekovací stroj musí v tejto fáze poskytnúť vyšší vstrekovací tlak a rýchlosť. Tento úsek je tiež bodom obratu v prúdení taveniny, kde sa zvyšuje odpor prúdenia a je značná tlaková strata, čo si vyžaduje kompenzáciu. Vo všeobecnosti viacstupňové vstrekovanie využíva v tejto časti vysokú rýchlosť a vysoký tlak.
④ Rýchlosť a tlak vstrekovania vo štvrtej fáze. Na základe zodpovedajúceho vzťahu na obrázku, keď tavenina dosiahne zónu 4, hrúbka steny časti sa môže meniť alebo zostať konštantná. Tavenina v podstate vyplnila dutinu formy. Pretože tavenina získala vysoký tlak a rýchlosť v zóne 3, môže sa v tomto štádiu uskutočniť tlmenie, aby sa dosiahla približne rovnomerná lineárna rýchlosť toku taveniny vo všetkých častiach dutiny formy. Všeobecným princípom konštrukcie je, že pri vstupe do zóny 4, ak sa hrúbka steny zväčší, rýchlosť a tlak sa môžu znížiť; ak sa hrúbka steny zníži, rýchlosť sa môže znížiť bez zníženia tlaku alebo rýchlosť môže zostať nezmenená, zatiaľ čo tlak je primerane znížený alebo neznížený. Stručne povedané, vo štvrtej fáze by proces vstrekovania mal vykazovať viacstupňové riadiace charakteristiky a tlak v dutine by sa mal rýchlo zvyšovať.

 

Obrázok ukazuje príklad viacstupňového procesu vstrekovania, ktorý bol vybraný na základe geometrickej analýzy produktu. Vďaka hlbokej dutine a tenkým stenám výrobku tvorí dutina formy dlhý a úzky prietokový kanál. Roztavený materiál musí cez túto oblasť rýchlo pretekať; inak sa ľahko ochladí a stuhne, čo vedie k riziku neúplného vyplnenia formy. Preto by sa malo použiť-vysokorýchlostné vstrekovanie.

Vysokorýchlostné vstrekovanie však dodáva roztavenému materiálu významnú kinetickú energiu. Keď tavenina dosiahne koniec dutiny, vygeneruje veľký zotrvačný náraz, čo môže viesť k strate energie a blikaniu. Preto by sa rýchlosť toku taveniny mala spomaliť, aby sa znížil lisovací tlak. Tlak však musí stále dosahovať bežne uvádzaný prídržný tlak (sekundárny tlak, nadväzujúci tlak), aby sa zabezpečilo, že dutiny spôsobené zmršťovaním taveniny v dutine formy budú vyplnené skôr, ako vtok stuhne. To si vyžaduje viaceré rýchlosti a tlaky vstrekovania počas procesu vstrekovania. Dávkovací zdvih skrutky zobrazený na obrázku je nastavený na základe množstva materiálu použitého na produkt a množstva pufra. Vstrekovacia skrutka sa presunie z polohy „97“ do „20“, aby vyplnila tenkostennú{10}}časť produktu. V tomto štádiu sa nastaví vysoká rýchlosť 10, aby sa zabránilo ochladzovaniu a tuhnutiu roztaveného materiálu v dôsledku predĺženého času toku. Keď sa skrutka pohybuje z polohy „20“ → „15“ → „2“, nastaví sa zodpovedajúca nízka rýchlosť 5, aby sa znížila rýchlosť toku taveniny a jej kinetickej energie, ktorá pôsobí na formu. Vyšší tlak primárneho vstrekovania sa nastaví, keď je skrutka v polohách „97“, „20“ a „5“, aby sa prekonal odpor plnenia formy, a nižší tlak sekundárneho vstrekovania sa nastaví od „5“ do „2“, aby sa znížil vplyv kinetickej energie.

 

Obrázok ukazuje ďalší príklad viacstupňového prepínania rýchlosti (prechodu) vstrekovacej skrutky na základe rôznych rýchlostí nastavených podľa podmienok procesu.

Viac{0}}stupňové vstrekovanie je jednou z pokročilejších technológií vstrekovania, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii. Pri výskume viacstupňových procesov vstrekovania je určovanie segmentov zdvihu skrutky počas vstrekovania pomerne presné, pričom výber vstrekovacieho tlaku a rýchlosti vstrekovania v každom segmente je do značnej miery založený na skúsenostiach. Všeobecná empirická metóda môže určiť iba zodpovedajúci vzťah medzi vstrekovacím tlakom a rýchlosťou vstrekovania použitou v každom segmente. Zvyčajnou praxou je určiť tento vzťah na základe pomeru plochy prierezu- každej časti lisovaného výrobku. Po navrhnutí viacstupňového procesu vstrekovania si vyžaduje opakované úpravy prostredníctvom viacerých skúšok, aby sa dosiahli optimálne hodnoty pre zvolený vstrekovací tlak a rýchlosť vstrekovania.