Injeksjonstrykk
◎Parametre for sprøytestøping (del 2)
Injeksjonstrykkbrukes til å overvinne motstanden til smelten under strømningen. Denne motstanden nødvendiggjør injeksjonstrykket fra sprøytestøpemaskinen. Som vist i figur 2-1, er trykket høyest ved injeksjonsdysen under sprøytestøping for å overvinne strømningsmotstanden gjennom smeltens bane. Deretter avtar injeksjonstrykket gradvis mot fronten av smelten ettersom strømningslengden øker. Hvis formhulrommet har god ventilasjon, er slutttrykket foran på smelten atmosfærisk trykk.
Figur 2-2 viser fordelingen av smeltetrykket langs strømningsbanen. Ettersom strømningslengden øker, øker også motstanden som må overvinnes underveis, og injeksjonstrykket øker tilsvarende. For å opprettholde en konstant trykkgradient for å sikre jevn smeltefyllingshastighet, må injeksjonstrykket økes tilsvarende med endringen av strømningslengden, og derfor må trykket ved smelteinnløpet økes tilsvarende.
Holder trykk
Nær slutten av injeksjonsprosessen bytter injeksjonstrykket til holdetrykket og går inn i holdefasen. Under holdefasen mater sprøytestøpemaskinen materiale inn i hulrommet fra dysen for å fylle volumet som forlates ved krympingen av delen. Hvis hulrommet fylles uten å holde trykk, vil delen krympe med ca. 25 %, spesielt ved ribbene hvor for mye krymping vil etterlate krympemerker. Holdetrykket er generelt ca. 85 % av det maksimale fyllingstrykket, men dette bør bestemmes ut fra de spesifikke omstendighetene.
Figur 2-3 viser trykkholdingsprosesskontrollen: 1 indikerer starten av injeksjonen; 2 indikerer at smelten kommer inn i hulrommet; 3 indikerer at en trykkholdebryter har oppstått under fylling; 4 indikerer at hulrommet er fullt; 5 indikerer at fyllingsprosessen har gått inn i krympekompensasjonsstadiet; 6 indikerer at krympekompensasjonen er avsluttet og avkjølingen har begynt. Etterfyllingstrinnet inkluderer to prosesser: trykkholding og kjøling.
(Figur 2-3 Trykkholdingsprosesskontroll)
Eksperimenter viser at både for lange og korte holdetider er skadelige for støping. For lang holdetid fører til ujevn trykkfordeling, økt indre spenning i den støpte delen og økt mottakelighet for deformasjon, som potensielt kan forårsake spenningssprekker. Omvendt resulterer utilstrekkelig holdetid i utilstrekkelig trykkretensjon, kraftig volumkrymping og dårlig overflatekvalitet.
Holdetrykkkurven består av to deler: en konstant trykkholdeperiode på omtrent 2-3 sekunder, kalt konstantholdetrykkkurven; og en gradvis avtagende trykkfrigjøringsperiode på omtrent 1 sekund, kalt den forsinkede holdetrykkkurven. Den forsinkede holdetrykkkurven har en betydelig innvirkning på den støpte delen. En lengre konstant holdetrykkkurve resulterer i mindre volumkrymping, og omvendt. Tilsvarende resulterer en brattere skråning og kortere forsinket holdetrykkkurve i større volumkrymping, og omvendt. En segmentert og forlenget forsinket holdetrykkkurve resulterer i mindre volumkrymping, og omvendt.
Under fyllingsprosessen av smeltet plast, når hulrommet er nesten fullt, skifter skruens bevegelse fra strømningskontroll til trykkkontroll. Dette overgangspunktet kalles holdetrykkbryterkontrollpunktet. Holdetrykkveksling er avgjørende for å kontrollere støpeprosessen. Før holdetrykket skiftepunkt er smeltens foroverhastighet og trykk høy; etter byttepunktet er skruens trykk som skyver smelten fremover lavere. Hvis holdetrykkveksling ikke utføres, vil trykket være svært høyt når hulrommet er fullt av smelte, noe som forårsaker en kraftig økning i injeksjonstrykket, krever større klemkraft, og til og med føre til defekter som flash (overflødig materiale). Holdetrykkveksling i sprøytestøpemaskiner utføres vanligvis i henhold til injeksjonsposisjonen; det vil si at når skruen når en bestemt posisjon, oppstår holdetrykkveksling. Posisjonen, tidspunktet og trykket for å holde trykkveksling er vist i figur 2-4.
Skru mottrykk
Under smelte- og plastifiseringsprosessen av plast beveger smelten seg kontinuerlig mot den fremre enden av fatet (målekammeret), og mengden øker, og danner gradvis et trykk som skyver skruen bakover. For å forhindre at skruen trekker seg inn for raskt og for å sikre jevn komprimering av smelten, må det tilføres et trykk i motsatt retning til skruen. Dette trykket i motsatt retning som hindrer skruen i å trekke seg tilbake kalles mottrykk, som vist i figur 2-6.
Mottrykk, også kjent som plastiseringstrykk, kontrolleres ved å justere returoljegassventilen til injeksjonssylinderen. En mottrykksventil er installert på baksiden av injeksjonssylinderen for å justere oljeutløpshastigheten til injeksjonssylinderen under skrurotasjon og tilbaketrekking, og opprettholder et visst trykk i sylinderen. Skruetilbaketrekkingshastigheten (motstanden) til den hel-elektriske motoren styres av en AC-servoventil.
Riktig justering av mottrykket har betydelige fordeler for sprøytestøpingskvaliteten. Ved sprøytestøping kan passende justering av mottrykket oppnå følgende fordeler:
① Det kan komprimere smelten i fatet, øke tettheten og forbedre stabiliteten til injeksjonsvolum, produktvekt og dimensjoner.
② Den kan "presse ut" gass fra smelten, redusere overflategassbobler og indre luftbobler, og forbedre glansens jevnhet.
③ Det senker skruens tilbaketrekkingshastighet, slik at smelten i tønnen mykner seg fullstendig, øker blandeensartetheten til fargepulver/masterbatch med smelten, og forhindrer fargeblanding i produktet.
④ En passende økning av mottrykket kan forbedre overflatekrympingen og perimeterflyten til produktet.
⑤ Det kan øke temperaturen på smelten, forbedre mykningskvaliteten til smelten, forbedre flyten til smelten under formfylling og eliminere kalde limmerker på overflaten av produktet.
klemkraft
Klemkraften er satt til å motstå ekspansjonskraften til smeltet plast på formen, og størrelsen bestemmes av spesifikke faktorer som injeksjonstrykk. Men i virkeligheten, etter at den smeltede plasten er kastet ut fra sprøytestøpemaskinens tønnedyse, passerer den gjennom hovedløperen, grenløperne og portene til formen før den kommer inn i formhulen, noe som resulterer i betydelig trykktap underveis. Figur 2-7(a) viser endringen i injeksjonstrykket gjennom hele prosessen fra fatet til å gå inn i formen. Som det fremgår av trykkendringen i figur 2-7(b), synker trykket til bare 20 % av det initiale injeksjonstrykket ved enden av formhulrommet.
Fattemperatur
Smeltetemperaturen må kontrolleres innenfor et visst område. Hvis temperaturen er for lav, vil dårlig plastisering av smelten påvirke kvaliteten på de støpte delene og øke prosessens vanskelighetsgrad; hvis temperaturen er for høy, er råvarene utsatt for nedbrytning. Ved faktisk sprøytestøping er smeltetemperaturen ofte høyere enn tønnetemperaturen. Forskjellen er relatert til injeksjonshastigheten og egenskapene til materialet, og kan nå opp til 30 grader. Dette er fordi smelten utsettes for skjærkraft når den passerer gjennom porten, og genererer mye varme, som vist i figur 2-8.
(1 - tønneoppvarming begynner; 2 - plastisering av skruen begynner; 3 - smelte når enden av løperen; 4 - smelte går gjennom porten; 5 - fylling slutter)
Fattemperatur er en avgjørende faktor som påvirker injeksjonstrykket. Sprøytestøpemaskinfat har vanligvis 5 eller 6 varmesoner, og hvert materiale har sin passende støpetemperatur. Spesifikke støpetemperaturer finnes i dataene levert av leverandøren. Tabell 2-3 viser støpetemperaturene for vanlig plast.