Analisi degli elementi del processo di stampaggio ad iniezione per macchine per lo stampaggio ad iniezione verticale

1, tasso di restringimento del processo di stampaggio a iniezione della macchina di stampaggio a iniezione verticale
Le forme ei calcoli del ritiro durante lo stampaggio di materiali termoplastici in presse ad iniezione verticali sono come detto in precedenza. I fattori che influenzano il ritiro durante lo stampaggio di materiali termoplastici nelle presse ad iniezione verticali sono i seguenti:
1.1 Varietà di plastica per macchine per lo stampaggio a iniezione verticale: durante il processo di stampaggio di materie plastiche termoplastiche, a causa della presenza di variazioni di volume causate dalla cristallizzazione, forte sollecitazione interna, grande sollecitazione residua congelata nella plastica e forte orientamento molecolare, rispetto alle plastiche termoindurenti, il il tasso di restringimento è maggiore, con un'ampia gamma e un'evidente direzionalità. Inoltre, il tasso di restringimento dopo il trattamento di stampaggio, ricottura o regolazione dell'umidità è generalmente maggiore di quello delle plastiche termoindurenti.
Pressa ad iniezione verticale
1.2 Caratteristiche della macchina per lo stampaggio ad iniezione verticale Durante lo stampaggio di parti in plastica, il materiale fuso si raffredda immediatamente per formare un guscio solido a bassa densità quando viene a contatto con la superficie della cavità dello stampo. A causa della scarsa conduttività termica della plastica, lo strato interno della parte in plastica si raffredda lentamente e forma uno strato solido ad alta densità con grande restringimento. Quindi quelli con pareti spesse, raffreddamento lento e strati spessi ad alta densità tendono a contrarsi di più. Inoltre, la presenza o l'assenza di inserti e la disposizione e la quantità di inserti influenzano direttamente la direzione del flusso del materiale, la distribuzione della densità e la resistenza al restringimento, quindi le caratteristiche delle parti in plastica hanno un impatto maggiore sulle dimensioni e sulla direzione del restringimento.
1.3 La forma, le dimensioni e la distribuzione della porta di alimentazione della pressa ad iniezione verticale influenzano direttamente la direzione del flusso del materiale, la distribuzione della densità, il mantenimento della pressione e l'effetto di alimentazione e il tempo di stampaggio. La porta di alimentazione diretta e la grande sezione trasversale della porta di alimentazione (specialmente quelle con sezione trasversale più spessa) hanno un restringimento minore ma una maggiore direzionalità, mentre quelle con larghezza e lunghezza della porta di alimentazione più corte hanno una direzionalità minore. Quelli vicini all'ingresso di alimentazione o paralleli alla direzione del flusso del materiale subiranno un restringimento maggiore.
1.4 Condizioni di stampaggio: alta temperatura dello stampo, raffreddamento lento del materiale fuso, alta densità e grande restringimento, in particolare per i materiali cristallini a causa dell'elevata cristallinità e delle grandi variazioni di volume, con conseguente maggiore restringimento. La distribuzione della temperatura dello stampo è anche correlata al raffreddamento interno ed esterno e all'uniformità della densità delle parti in plastica, influenzando direttamente le dimensioni e la direzione del restringimento in ciascuna parte. Inoltre, il mantenimento della pressione e del tempo ha anche un impatto significativo sulla contrazione, con una pressione elevata e un tempo lungo che porta a una contrazione piccola ma direzionale. La pressione di iniezione è alta, la differenza di viscosità del materiale fuso è piccola, la sollecitazione di taglio interstrato è piccola e il rimbalzo elastico dopo la sformatura è grande, quindi anche il restringimento può essere moderatamente ridotto. La temperatura del materiale è elevata, il restringimento è elevato, ma la direzionalità è ridotta. Pertanto, la regolazione di fattori come la temperatura dello stampo, la pressione, la velocità di iniezione e il tempo di raffreddamento durante lo stampaggio possono anche modificare in modo appropriato il restringimento della parte in plastica. Durante la progettazione dello stampo, in base all'intervallo di restringimento di varie materie plastiche, allo spessore e alla forma della parete della parte in plastica, alle dimensioni e alla distribuzione della porta di alimentazione, il tasso di restringimento di ciascuna parte della parte in plastica viene determinato in base all'esperienza e quindi viene calcolata la dimensione della cavità. Quando è difficile controllare il tasso di restringimento delle parti in plastica di alta precisione, in genere è necessario utilizzare i seguenti metodi per progettare lo stampo:
① Per le macchine per lo stampaggio a iniezione verticale, prendere un tasso di restringimento inferiore per il diametro esterno delle parti in plastica e un tasso di restringimento maggiore per il diametro interno per lasciare spazio alla correzione dopo il test dello stampo.
② Determinare la forma, le dimensioni e le condizioni di stampaggio del sistema di colata attraverso il test dello stampo.
③ Il cambio dimensionale delle parti in plastica della pressa ad iniezione verticale da post-trattare deve essere determinato dopo 24 ore di sformatura durante la misurazione.
④ Correggere lo stampo in base all'effettiva situazione di restringimento.
⑤ Provare di nuovo lo stampo e regolare leggermente le condizioni di processo per regolare il valore di restringimento per soddisfare i requisiti della parte in plastica.
2, scorrevolezza del processo di stampaggio ad iniezione della macchina di stampaggio ad iniezione verticale
2.1 La fluidità dei termoplastici può generalmente essere analizzata da una serie di indici come peso molecolare, indice di fusione, lunghezza del flusso della spirale di Archimede, viscosità apparente e rapporto di flusso (lunghezza del flusso/spessore della parete della parte in plastica). Con piccolo peso molecolare, ampia distribuzione del peso molecolare, scarsa regolarità della struttura molecolare, elevato indice di fusione, lunga lunghezza del flusso a spirale, bassa viscosità apparente e ampio rapporto di flusso, la fluidità è buona. Per le materie plastiche con lo stesso nome di prodotto, è necessario verificare le istruzioni per determinare se la fluidità è adatta allo stampaggio a iniezione. In base ai requisiti di progettazione dello stampo, la scorrevolezza delle materie plastiche comunemente utilizzate può essere suddivisa approssimativamente in tre categorie:
① Buona scorrevolezza PA, PE, PS, PP, CA, poli (4) metilene;
② Resine della serie di polistirene a fluidità moderata (come ABS, AS), PMMA, POM, etere di polifenilene;
③ Scarsa fluidità PC, PVC rigido, etere di polifenilene, polisulfone, poliarilsulfone, fluoroplastica.
2.2 La fluidità della plastica in varie macchine per lo stampaggio a iniezione verticale varia anche a causa di vari fattori di stampaggio e i principali fattori che influenzano sono i seguenti:
① Quando la temperatura del materiale è elevata, la scorrevolezza aumenta, ma anche le diverse plastiche presentano differenze. La scorrevolezza di plastiche come PS (specialmente quelle con elevata resistenza all'urto e valore MFR), PP, PA, PMMA, polistirene modificato (come ABS, AS), PC, CA, ecc. varia notevolmente con la temperatura. Per PE e POM, l'aumento o la diminuzione della temperatura ha scarso effetto sulla loro fluidità. Quindi il primo dovrebbe regolare la temperatura per controllare la fluidità durante lo stampaggio.
② Quando la pressione di iniezione della pressa ad iniezione verticale a pressione aumenta, il materiale fuso è soggetto a una maggiore forza di taglio e aumenta anche la fluidità, in particolare PE e POM sono più sensibili. Pertanto, è consigliabile regolare la pressione di iniezione durante lo stampaggio per controllare la fluidità.
③ La forma, le dimensioni, la disposizione, il design del sistema di raffreddamento e la resistenza al flusso del materiale fuso (come levigatezza della superficie, spessore della sezione trasversale del canale del materiale, forma della cavità, sistema di scarico) del sistema di colata della struttura dello stampo della macchina per lo stampaggio a iniezione verticale direttamente influenzare l'effettivo flusso di materiale fuso nella cavità. Quei fattori che promuovono la riduzione della temperatura e aumentano la resistenza al flusso del materiale fuso ridurranno la sua resistenza al flusso. Quando si progetta lo stampo, è necessario selezionare una struttura ragionevole in base alla fluidità della plastica utilizzata. Durante lo stampaggio, è anche possibile controllare fattori come la temperatura del materiale, la temperatura dello stampo, la pressione di iniezione e la velocità di iniezione per regolare adeguatamente la situazione di riempimento per soddisfare le esigenze di stampaggio.
3, cristallinità del processo di stampaggio ad iniezione della macchina di stampaggio ad iniezione verticale
I termoplastici possono essere suddivisi in due categorie: plastiche cristalline e plastiche amorfe (dette anche amorfe) in base alla loro assenza di cristallizzazione durante la condensazione.
Il cosiddetto fenomeno di cristallizzazione si riferisce al fenomeno in cui le molecole di plastica si muovono in modo indipendente e sono completamente in uno stato disordinato da uno stato fuso a uno stato di condensazione, con il risultato che le molecole interrompono il libero movimento e seguono una posizione leggermente fissa, con una tendenza a disporsi le molecole in un modello regolare.
Lo standard di aspetto per distinguere questi due tipi di plastica dipende dalla trasparenza delle parti in plastica a pareti spesse. Generalmente i materiali cristallini sono opachi o semitrasparenti (come il POM), mentre i materiali amorfi sono trasparenti (come il PMMA). Esistono però anche delle eccezioni, come il poli(4) metilene, che è una plastica cristallina ma ha un'elevata trasparenza, e l'ABS, che è un materiale amorfo ma non trasparente.
Quando si progettano gli stampi e si selezionano le macchine per lo stampaggio a iniezione, è necessario prestare attenzione ai seguenti requisiti e precauzioni per la plastica cristallina:
① La quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura del materiale alla temperatura di formatura richiede l'uso di attrezzature con elevata capacità di plastificazione.
② Durante il raffreddamento e il riciclaggio, viene rilasciata una grande quantità di calore ed è necessario un raffreddamento sufficiente.
③ La differenza di peso specifico tra lo stato fuso e lo stato solido è grande, con conseguente grande ritiro dello stampaggio e suscettibilità al ritiro e alla porosità.
④ Raffreddamento rapido, bassa cristallinità, piccolo restringimento e alta trasparenza. La cristallinità è correlata allo spessore della parete delle parti in plastica, che porta a un raffreddamento lento, elevata cristallinità, grande restringimento e buone proprietà fisiche. Pertanto, la temperatura dello stampo deve essere controllata in base ai requisiti per i materiali cristallini.
⑤ Anisotropia significativa ed elevato stress interno. Le molecole che non si sono cristallizzate dopo la sformatura tendono a continuare a cristallizzarsi, rimangono in uno stato di squilibrio energetico e sono soggette a deformazioni e deformazioni.
⑥ L'intervallo di temperatura di cristallizzazione è ristretto ed è facile iniettare materiale non fuso nello stampo o bloccare la porta di alimentazione.
4, processo di stampaggio ad iniezione verticale della macchina per lo stampaggio ad iniezione per materie plastiche termosensibili e materie plastiche facilmente idrolizzabili
4.1 La termosensibilità si riferisce alla tendenza di alcune materie plastiche a cambiare colore, degradarsi e decomporsi all'aumentare della temperatura del materiale a causa della loro sensibilità al calore, tempo di riscaldamento prolungato ad alte temperature o piccola area della sezione trasversale della porta di alimentazione e taglio elevato azione. Le materie plastiche con questa caratteristica sono chiamate plastiche termosensibili. Come PVC rigido, cloruro di polivinilidene, copolimero di acetato di vinile, POM, politetrafluorocloroetilene, ecc. Le plastiche termosensibili producono sottoprodotti come monomeri, gas e solidi durante la decomposizione, in particolare alcuni gas di decomposizione che hanno effetti irritanti, corrosivi o tossici sul corpo umano, attrezzature e stampi. Pertanto, è necessario prestare attenzione alla progettazione degli stampi, alla selezione delle macchine per lo stampaggio a iniezione e allo stampaggio. Dovrebbe essere utilizzata una pressa a iniezione a vite e la sezione trasversale del sistema di colata dovrebbe essere grande. Lo stampo e la canna del materiale dovrebbero essere cromati e non dovrebbero esserci ritardi negli angoli. La temperatura di stampaggio deve essere rigorosamente controllata e alla plastica devono essere aggiunti stabilizzanti per indebolirne la sensibilità termica.
4.2 Alcune materie plastiche (come il PC), anche se contengono una piccola quantità di acqua, si decompongono a temperature e pressioni elevate. Questa proprietà è chiamata idrofilia e deve essere preriscaldata e asciugata.
5, macchina per lo stampaggio ad iniezione verticale processo di stampaggio ad iniezione stress cracking e frattura da fusione
5.1 Alcune materie plastiche sono sensibili alle sollecitazioni e sono soggette a sollecitazioni interne e fessurazioni durante lo stampaggio. Le parti in plastica possono rompersi sotto forze esterne o solventi. Pertanto, oltre all'aggiunta di additivi per migliorare la resistenza alla fessurazione delle materie prime, è necessario prestare attenzione alla secchezza e alla ragionevole selezione delle condizioni di formatura per ridurre lo stress interno e aumentare la resistenza alla fessurazione. E dovrebbe essere selezionata una forma di plastica ragionevole e non dovrebbero essere prese misure come l'impostazione di parti incorporate per ridurre al minimo la concentrazione dello stress il più possibile. Quando si progetta lo stampo, è necessario aumentare l'angolo di sformatura e selezionare porte di alimentazione e meccanismi di espulsione ragionevoli. Durante lo stampaggio, la temperatura del materiale, la temperatura dello stampo, la pressione di iniezione e il tempo di raffreddamento devono essere opportunamente regolati per evitare la sformatura quando la parte in plastica è troppo fredda e fragile. Dopo lo stampaggio, anche la parte in plastica dovrebbe subire un post-trattamento per migliorare la sua resistenza alla rottura, eliminare le sollecitazioni interne e impedire il contatto con i solventi.
5.2 Quando un polimero fuso con una certa portata del fuso passa attraverso il foro dell'ugello a una temperatura costante e la sua portata supera un certo valore, sulla superficie del fuso si verificano evidenti crepe trasversali, che si chiamano frattura del fuso e possono danneggiare l'aspetto e proprietà fisiche della parte in plastica. Pertanto, quando si selezionano polimeri con velocità di scorrimento del fuso elevate, è necessario aumentare la sezione trasversale di ugelli, guide e porte di alimentazione, ridurre la velocità di stampaggio a iniezione e aumentare la temperatura del materiale.
6, prestazioni termiche e velocità di raffreddamento del processo di stampaggio ad iniezione della macchina di stampaggio ad iniezione verticale
6.1 Le macchine per lo stampaggio ad iniezione verticale hanno diverse proprietà termiche come il calore specifico, la conduttività termica e la temperatura di deformazione termica per varie materie plastiche. Quando si plastifica con calore specifico elevato, è necessario un calore elevato e deve essere selezionata una macchina per lo stampaggio a iniezione con elevata capacità di plastificazione. Il tempo di raffreddamento della plastica con un'elevata temperatura di deformazione termica può essere breve e la sformatura precoce, ma la deformazione da raffreddamento dovrebbe essere prevenuta dopo la sformatura. Le materie plastiche con bassa conduttività termica hanno una bassa velocità di raffreddamento (come i polimeri ionici, che sono estremamente lenti), quindi è necessario un raffreddamento sufficiente per migliorare l'effetto di raffreddamento dello stampo. Gli stampi a canale caldo sono adatti per materie plastiche con basso calore specifico ed elevata conducibilità termica. Le materie plastiche con calore specifico elevato, bassa conducibilità termica, bassa temperatura di deformazione termica e bassa velocità di raffreddamento non favoriscono lo stampaggio ad alta velocità. È necessario scegliere macchine per lo stampaggio ad iniezione appropriate e rafforzare il raffreddamento dello stampo.
6.2 Macchina per lo stampaggio ad iniezione verticale: diverse materie plastiche devono mantenere una velocità di raffreddamento adeguata in base ai loro tipi, caratteristiche e forme. Pertanto, lo stampo della pressa ad iniezione verticale deve essere dotato di sistemi di riscaldamento e raffreddamento in base ai requisiti di stampaggio per mantenere una determinata temperatura dello stampo. Quando la temperatura del materiale aumenta la temperatura dello stampo, dovrebbe essere raffreddata per evitare la deformazione della parte in plastica dopo la sformatura, accorciare il ciclo di formatura e ridurre la cristallinità. Quando il calore residuo della plastica non è sufficiente a mantenere una certa temperatura nello stampo, è necessario installare un sistema di riscaldamento per mantenere lo stampo a una certa temperatura, al fine di controllare la velocità di raffreddamento, garantire la fluidità, migliorare le condizioni di riempimento o controllare il rallentare il raffreddamento delle parti in plastica, prevenire il raffreddamento irregolare interno ed esterno delle parti in plastica con pareti spesse e aumentare la cristallinità. Per materiali con buona fluidità, ampia area di formatura e temperatura del materiale non uniforme, a volte è necessario utilizzare il riscaldamento o il raffreddamento alternativamente o localmente in base alla situazione di stampaggio della parte in plastica. A tale scopo, lo stampo deve essere dotato di corrispondenti sistemi di raffreddamento o riscaldamento.
7, assorbimento di umidità del processo di stampaggio ad iniezione della macchina di stampaggio ad iniezione verticale
A causa di vari additivi nelle materie plastiche, hanno diversi gradi di affinità con l'acqua, quindi le materie plastiche possono essere suddivise approssimativamente in due tipi: igroscopiche, aderenti e non assorbenti. Il contenuto d'acqua nei materiali deve essere controllato entro l'intervallo consentito, altrimenti l'acqua diventerà gas o l'idrolisi si verificherà ad alta temperatura e pressione, con conseguente formazione di schiuma di resina, ridotta liquidità e scarso aspetto e proprietà meccaniche. Pertanto, le materie plastiche igroscopiche devono essere preriscaldate utilizzando metodi e specifiche di riscaldamento appropriati, come richiesto per evitare un ulteriore assorbimento di umidità durante l'uso.