Indsprøjtningstryk
◎Sprøjtestøbningsprocesparametre (del 2)
Indsprøjtningstrykbruges til at overvinde smeltens modstand under dens strømning. Denne modstand nødvendiggør sprøjtetrykket fra sprøjtestøbemaskinen. Som vist i figur 2-1 er trykket højest ved indsprøjtningsdysen under sprøjtestøbning for at overvinde strømningsmodstanden gennem smeltens bane. Efterfølgende falder indsprøjtningstrykket gradvist mod forsiden af smelten, efterhånden som flowlængden øges. Hvis formhulrummet har god udluftning, er det endelige tryk forrest på smelten atmosfærisk tryk.
Figur 2-2 viser fordelingen af smeltetrykket langs dens strømningsvej. I takt med at flowlængden øges, stiger den modstand, der skal overvindes undervejs, også, og indsprøjtningstrykket stiger tilsvarende. For at opretholde en konstant trykgradient for at sikre ensartet smeltepåfyldningshastighed, skal indsprøjtningstrykket øges tilsvarende med ændringen af flowlængden, og derfor skal trykket ved smelteindløbet øges tilsvarende.
Holder tryk
Nær slutningen af injektionsprocessen skifter injektionstrykket til holdetrykket og går ind i holdefasen. Under holdefasen tilfører sprøjtestøbemaskinen materiale ind i hulrummet fra dysen for at fylde det volumen, der er forladt af delens krympning. Hvis hulrummet fyldes uden at holde tryk, vil delen krympe med ca. 25%, især ved ribbenene, hvor for kraftig krympning vil efterlade krympemærker. Holdetrykket er generelt omkring 85 % af det maksimale påfyldningstryk, men dette bør bestemmes ud fra de specifikke omstændigheder.
Figur 2-3 viser trykholdeprocesstyringen: 1 angiver starten af injektionen; 2 angiver, at smelten kommer ind i hulrummet; 3 angiver, at der er opstået en trykholdekontakt under påfyldning; 4 angiver, at hulrummet er fuldt; 5 angiver, at påfyldningsprocessen er gået ind i svindkompensationsstadiet; 6 angiver, at krympekompensationen er afsluttet, og afkølingen er begyndt. Efterfyldningsfasen omfatter to processer: trykholding og afkøling.
(Figur 2-3 Trykholdeproceskontrol)
Forsøg viser, at både for lange og korte holdetider er skadelige for støbning. For lang holdetid fører til ujævn trykfordeling, øget indre spænding i den støbte del og øget modtagelighed for deformation, hvilket potentielt kan forårsage spændingsrevner. Omvendt resulterer utilstrækkelig holdetid i utilstrækkelig trykfastholdelse, alvorlig volumenkrympning og dårlig overfladekvalitet.
Holdetrykskurven består af to dele: en konstant trykholdeperiode på cirka 2-3 sekunder, kaldet konstantholdetrykskurven; og en gradvist aftagende trykudløsningsperiode på ca. 1 sekund, kaldet den forsinkede holdetrykkurve. Den forsinkede holdetrykkurve har en væsentlig indflydelse på den støbte del. En længere konstant holdetrykskurve resulterer i mindre volumenkrympning og omvendt. Tilsvarende resulterer en stejlere hældning og kortere forsinket holdetrykkurve i større volumenkrympning og omvendt. En segmenteret og langstrakt forsinket holdetrykkurve resulterer i mindre volumenkrympning og omvendt.
Under påfyldningsprocessen af smeltet plast, når hulrummet er næsten fyldt, skifter skruens bevægelse fra flowhastighedskontrol til trykregulering. Dette overgangspunkt kaldes holdetrykskiftekontrolpunktet. Holdetrykskift er afgørende for at kontrollere støbeprocessen. Før holdetrykskiftepunktet er smeltens fremadgående hastighed og tryk høje; efter skiftepunktet er skruens tryk, der skubber smelten fremad, lavere. Hvis holdetrykskift ikke udføres, vil trykket være meget højt, når hulrummet er fyldt med smelte, hvilket forårsager en kraftig stigning i indsprøjtningstrykket, kræver større spændekraft og endda fører til defekter såsom flash (overskydende materiale). Holdetrykskift i sprøjtestøbemaskiner udføres generelt i henhold til sprøjtepositionen; det vil sige, at når skruen når en bestemt position, sker der holdetrykskift. Positionen, timingen og trykket for at holde trykskift er vist i figur 2-4.
Skru modtryk
Under smelte- og plastificeringsprocessen af plast bevæger smelten sig kontinuerligt mod forenden af cylinderen (doseringskammeret), og mængden øges, og der dannes gradvist et tryk, der skubber skruen bagud. For at forhindre skruen i at trække sig for hurtigt tilbage og for at sikre ensartet komprimering af smelten, skal der tilføres et tryk i den modsatte retning til skruen. Dette tryk i den modsatte retning, der forhindrer skruen i at trække sig tilbage, kaldes modtryk, som vist i figur 2-6.
Modtryk, også kendt som plastificeringstryk, styres ved at justere returoliegasspjældets ventil på indsprøjtningscylinderen. En modtryksventil er installeret på bagsiden af indsprøjtningscylinderen for at justere olieudledningshastigheden af indsprøjtningscylinderen under skruens rotation og tilbagetrækning, hvilket opretholder et vist tryk i cylinderen. Skruetilbagetrækningshastigheden (modstanden) af den helt-elektriske motor styres af en AC-servoventil.
Korrekt justering af modtrykket har betydelige fordele for sprøjtestøbningskvaliteten. Ved sprøjtestøbning kan en passende justering af modtrykket opnå følgende fordele:
① Det kan komprimere smelten i tønden, øge densiteten og forbedre stabiliteten af injektionsvolumen, produktvægt og dimensioner.
② Det kan "presse" gas ud af smelten, hvilket reducerer overfladegasbobler og indre luftbobler, hvilket forbedrer glansens ensartethed.
③ Det sænker skruens tilbagetrækningshastighed, hvilket gør det muligt for smelten i cylinderen at blødgøres fuldstændigt, hvilket øger ensartetheden af farvepulver/masterbatch med smelten og forhindrer farveblanding i produktet.
④ En passende forøgelse af modtrykket kan forbedre overfladekrympning og perimeterflow af produktet.
⑤ Det kan øge smeltens temperatur, forbedre blødgøringskvaliteten af smelten, forbedre smeltens flydeevne under formpåfyldning og eliminere kolde limmærker på overfladen af produktet.
klemkraft
Klemkraften er indstillet til at modstå ekspansionskraften af smeltet plast på formen, og dens størrelse bestemmes af specifikke faktorer såsom injektionstryk. Men i virkeligheden, efter at den smeltede plast er slynget ud af sprøjtestøbemaskinens cylinderdyse, passerer den gennem støbeformens hovedløber, grenløbere og porte, før den kommer ind i støbeformens hulrum, hvilket resulterer i betydeligt tryktab undervejs. Figur 2-7(a) viser ændringen i indsprøjtningstrykket gennem hele processen fra cylinderen til indføring i formen. Som det kan ses af trykændringen i figur 2-7(b), falder trykket til kun 20 % af det indledende injektionstryk for enden af formhulrummet.
Tøndetemperatur
Smeltetemperaturen skal styres inden for et bestemt område. Hvis temperaturen er for lav, vil dårlig plastificering af smelten påvirke kvaliteten af de støbte dele og øge processens vanskelighed; hvis temperaturen er for høj, er råvarerne tilbøjelige til at nedbrydes. Ved egentlig sprøjtestøbning er smeltetemperaturen ofte højere end tøndetemperaturen. Forskellen er relateret til injektionshastigheden og materialets egenskaber og kan nå op til 30 grader. Dette skyldes, at smelten udsættes for forskydning, når den passerer gennem porten, hvilket genererer meget varme, som vist i figur 2-8.
(1 - Tøndeopvarmning begynder; 2 - Skruens plastificering begynder; 3 - Smelten når enden af løberen; 4 - Smelten passerer gennem porten; 5 - Påfyldningen slutter)
Tøndetemperaturen er en afgørende faktor, der påvirker indsprøjtningstrykket. Sprøjtestøbemaskinetønder har typisk 5 eller 6 varmezoner, og hvert materiale har sin passende støbetemperatur. Specifikke støbetemperaturer kan findes i data leveret af leverandøren. Tabel 2-3 viser støbetemperaturerne for almindeligt anvendte plastmaterialer.