Vstrekovací tlak
◎Parametre procesu vstrekovania (časť 2)
Vstrekovací tlakslúži na prekonanie odporu taveniny pri jej prúdení. Tento odpor si vyžaduje vstrekovací tlak zo vstrekovacieho stroja. Ako je znázornené na obrázku 2-1, tlak je najvyšší vo vstrekovacej dýze počas vstrekovania, aby sa prekonal odpor prúdenia po celej dráhe taveniny. Následne vstrekovací tlak postupne klesá smerom k prednej časti taveniny, ako sa zvyšuje dĺžka toku. Ak má dutina formy dobré odvetrávanie, konečný tlak na prednej strane taveniny je atmosférický tlak.
Obrázok 2-2 znázorňuje rozloženie tlaku taveniny pozdĺž jej dráhy toku. So zväčšujúcou sa dĺžkou prietoku sa zvyšuje aj odpor, ktorý je potrebné cestou prekonať, a zodpovedajúcim spôsobom sa zvyšuje aj vstrekovací tlak. Aby sa udržal konštantný tlakový gradient, aby sa zabezpečila rovnomerná rýchlosť plnenia taveniny, musí sa vstrekovací tlak úmerne zvýšiť so zmenou dĺžky toku, a preto sa musí zodpovedajúcim spôsobom zvýšiť tlak na vstupe taveniny.
Udržiavanie tlaku
Pred koncom procesu vstrekovania sa vstrekovací tlak prepne na udržiavací tlak a vstupuje do fázy udržiavania. Počas fázy zdržania vstrekovací stroj podáva materiál do dutiny z dýzy, aby vyplnil objem uvoľnený zmršťovaním dielu. Ak je dutina vyplnená bez prídržného tlaku, diel sa zmrští približne o 25%, najmä na rebrách, kde nadmerné zmrštenie zanechá stopy zmrštenia. Zádržný tlak je vo všeobecnosti asi 85 % maximálneho plniaceho tlaku, ale mal by sa určiť na základe konkrétnych okolností.
Obrázok 2-3 zobrazuje riadenie procesu udržiavania tlaku: 1 označuje začiatok vstrekovania; 2 ukazuje, že tavenina vstupuje do dutiny; 3 ukazuje, že počas plnenia sa vyskytol tlakový spínač; 4 ukazuje, že dutina je plná; 5 ukazuje, že proces plnenia vstúpil do fázy kompenzácie zmrštenia; 6 znamená, že kompenzácia zmršťovania sa skončila a začalo sa chladenie. Fáza dodatočného plnenia zahŕňa dva procesy: udržiavanie tlaku a chladenie.
(Obrázok 2-3 Riadenie procesu udržiavania tlaku)
Experimenty ukazujú, že príliš dlhé aj krátke doby držania sú škodlivé pre tvarovanie. Nadmerná doba držania vedie k nerovnomernému rozloženiu tlaku, zvýšenému vnútornému napätiu v lisovanej časti a zvýšenej náchylnosti na deformáciu, čo môže spôsobiť praskanie napätím. Naopak, nedostatočná doba držania vedie k neadekvátnemu udržaniu tlaku, silnému zmršťovaniu objemu a zlej kvalite povrchu.
Krivka udržiavacieho tlaku pozostáva z dvoch častí: perióda udržiavania konštantného tlaku približne 2-3 sekundy, nazývaná krivka konštantného udržiavacieho tlaku; a postupne sa znižujúcu periódu uvoľňovania tlaku približne 1 sekundu, ktorá sa nazýva krivka oneskoreného udržiavacieho tlaku. Krivka oneskoreného prítlaku má významný vplyv na lisovaný diel. Dlhšia krivka konštantného udržiavacieho tlaku má za následok menšie zmršťovanie objemu a naopak. Podobne strmší sklon a kratšia krivka oneskoreného udržiavacieho tlaku má za následok väčšie zmrštenie objemu a naopak. Segmentovaná a predĺžená krivka oneskoreného udržiavacieho tlaku vedie k menšiemu zmršťovaniu objemu a naopak.
Počas procesu plnenia roztaveného plastu, keď je dutina takmer plná, sa pohyb skrutky prepne z regulácie prietoku na reguláciu tlaku. Tento prechodový bod sa nazýva kontrolný bod prepínania udržiavacieho tlaku. Prepínanie prídržného tlaku je rozhodujúce pre riadenie procesu formovania. Pred bodom spínania udržiavacieho tlaku je rýchlosť a tlak taveniny vysoký; po prepnutí je tlak skrutky, ktorý tlačí taveninu dopredu, nižší. Ak sa nevykonáva prepínanie prídržného tlaku, tlak bude veľmi vysoký, keď je dutina plná taveniny, čo spôsobí prudké zvýšenie vstrekovacieho tlaku, čo si vyžaduje väčšiu upínaciu silu, a dokonca vedie k defektom, ako je napríklad prasknutie (nadbytočný materiál). Spínanie prídržného tlaku vo vstrekovacích strojoch sa vo všeobecnosti vykonáva podľa polohy vstrekovania; to znamená, že keď skrutka dosiahne určitú polohu, dôjde k prepínaniu prídržného tlaku. Poloha, časovanie a tlak spínania prídržného tlaku sú znázornené na obrázku 2-4.
Skrutkujte spätný tlak
Počas procesu tavenia a plastifikácie plastu sa tavenina nepretržite pohybuje smerom k prednému koncu valca (dávkovacej komory) a množstvo sa zvyšuje a postupne vytvára tlak, ktorý tlačí skrutku dozadu. Aby sa zabránilo príliš rýchlemu zatiahnutiu skrutky a aby sa zabezpečilo rovnomerné zhutnenie taveniny, je potrebné vyvinúť na skrutku tlak v opačnom smere. Tento tlak v opačnom smere, ktorý bráni zatiahnutiu skrutky, sa nazýva spätný tlak, ako je znázornené na obrázku 2-6.
Spätný tlak, tiež známy ako plastifikačný tlak, sa riadi nastavením spätného škrtiaceho ventilu oleja vstrekovacieho valca. V zadnej časti vstrekovacieho valca je nainštalovaný protitlakový ventil na nastavenie rýchlosti vypúšťania oleja zo vstrekovacieho valca počas otáčania a zaťahovania skrutky, čím sa udržiava určitý tlak vo valci. Rýchlosť (odpor) zaťahovania skrutky-elektrického motora je riadená AC servoventilom.
Správne nastavenie protitlaku má významné výhody pre kvalitu vstrekovania. Pri vstrekovaní je možné vhodným nastavením protitlaku dosiahnuť tieto výhody:
① Môže zhutniť taveninu vo valci, zvýšiť hustotu a zlepšiť stabilitu vstrekovaného objemu, hmotnosti produktu a rozmerov.
② Môže „vytlačiť“ plyn z taveniny, čím sa znížia povrchové bubliny plynu a vnútorné vzduchové bubliny, čím sa zlepší rovnomernosť lesku.
③ Spomaľuje rýchlosť zaťahovania skrutky, čo umožňuje úplné zmäkčenie taveniny vo valci, zvyšuje rovnomernosť miešania farebného prášku/predzmesi s taveninou a zabraňuje miešaniu farieb v produkte.
④ Vhodné zvýšenie protitlaku môže zlepšiť povrchové zmršťovanie a obvodový tok produktu.
⑤ Môže zvýšiť teplotu taveniny, zlepšiť kvalitu plastifikácie taveniny, zlepšiť tekutosť taveniny počas plnenia formy a odstrániť stopy studeného lepidla na povrchu produktu.
zvieracia sila
Upínacia sila je nastavená tak, aby odolávala expanznej sile roztaveného plastu na formu a jej veľkosť je určená špecifickými faktormi, ako je vstrekovací tlak. V skutočnosti však roztavený plast po vytlačení z valcovej dýzy vstrekovacieho stroja prechádza cez hlavný žľab, odbočné žľaby a brány formy pred vstupom do dutiny formy, čo má za následok značnú stratu tlaku na ceste. Obrázok 2-7(a) zobrazuje zmenu vstrekovacieho tlaku počas procesu od valca po vstup do formy. Ako je možné vidieť zo zmeny tlaku na obrázku 2-7(b), tlak klesne len na 20 % počiatočného vstrekovacieho tlaku na konci dutiny formy.
Teplota suda
Teplota taveniny musí byť kontrolovaná v určitom rozsahu. Ak je teplota príliš nízka, zlá plastifikácia taveniny ovplyvní kvalitu lisovaných dielov a zvýši náročnosť procesu; ak je teplota príliš vysoká, suroviny sú náchylné na rozklad. Pri skutočnom vstrekovaní je teplota taveniny často vyššia ako teplota valca. Rozdiel súvisí s rýchlosťou vstrekovania a vlastnosťami materiálu a môže dosiahnuť až 30 stupňov. Je to preto, že tavenina je pri prechode cez bránu vystavená šmyku, pričom vzniká veľké množstvo tepla, ako je znázornené na obrázku 2-8.
(1 - Začne sa zahrievanie sudov; 2 - Začne sa plastifikácia skrutiek; 3 - Tavenina dosiahne koniec žľabu; 4 - Tavenina prejde bránou; 5 - Končí sa plnenie)
Teplota hlavne je rozhodujúcim faktorom ovplyvňujúcim vstrekovací tlak. Sudy vstrekovacích strojov majú zvyčajne 5 alebo 6 vyhrievacích zón a každý materiál má svoju vhodnú teplotu tvarovania. Konkrétne teploty formovania nájdete v údajoch poskytnutých dodávateľom. Tabuľka 2-3 uvádza formovacie teploty pre bežne používané plasty.