Η διαδικασία χύτευσης με έγχυση των πλαστικών εξαρτημάτων περιλαμβάνει κυρίως τέσσερα στάδια: πλήρωση - πίεση συγκράτησης - ψύξη - demolding. Αυτά τα τέσσερα στάδια καθορίζουν άμεσα την ποιότητα χύτευσης του προϊόντος και αυτά τα τέσσερα στάδια είναι μια πλήρης συνεχής διαδικασία.
1. Στάδιο πλήρωσης
Η πλήρωση είναι το πρώτο βήμα σε ολόκληρο τον κύκλο χύτευσης με έγχυση. Ο χρόνος ξεκινά από το κλείσιμο του καλουπιού και τη χύτευση με έγχυση μέχρι να γεμίσει η κοιλότητα του καλουπιού σε περίπου 95%. Θεωρητικά, όσο μικρότερο είναι ο χρόνος πλήρωσης, τόσο υψηλότερη είναι η απόδοση χύτευσης, αλλά στην πράξη, ο χρόνος χύτευσης ή η ταχύτητα έγχυσης υπόκεινται σε πολλές καταστάσεις.
Πλήρωση υψηλής ταχύτητας
Ο ρυθμός διάτμησης είναι υψηλός κατά τη διάρκεια της πλήρωσης υψηλής ταχύτητας και το ιξώδες του πλαστικού μειώνεται λόγω του εφέ αραίωσης της διάτμησης, το οποίο μειώνει τη συνολική αντίσταση ροής. Το τοπικό ιξώδες φαινόμενο θέρμανσης θα κάνει επίσης το στερεοποιημένο στρώμα λεπτότερο. Επομένως, στο στάδιο ελέγχου της ροής, η συμπεριφορά πλήρωσης εξαρτάται συχνά από τον όγκο που πρέπει να γεμίσει. Δηλαδή, στο στάδιο του ελέγχου ροής, λόγω της πλήρωσης υψηλής ταχύτητας, το αποτέλεσμα αραίωσης διάτμησης του τήγματος είναι συχνά μεγάλη και η επίδραση ψύξης του λεπτού τοιχώματος δεν είναι προφανής, οπότε επικρατεί το αποτέλεσμα του ρυθμού.
Πλήρωση χαμηλής ταχύτητας
Όταν η θερμική αγωγιμότητα ελέγχει τη γέμιση χαμηλής ταχύτητας, ο ρυθμός διάτμησης είναι χαμηλός, το τοπικό ιξώδες είναι υψηλό και η αντίσταση ροής είναι μεγάλη. Δεδομένου ότι ο ρυθμός αναπλήρωσης του καυτού πλαστικού είναι αργός και η ροή είναι αργή, το φαινόμενο αγωγιμότητας θερμότητας είναι πιο προφανές και η θερμότητα απομακρύνεται γρήγορα από τον τοίχο του κρύου καλουπιού. Επιπλέον, λόγω μιας μικρής ποσότητας φαινομένου ιξώδους θέρμανσης, το πάχος του στερεοποιημένου στρώματος είναι παχύτερο, γεγονός που αυξάνει περαιτέρω την αντίσταση της ροής στο λεπτότερο τοίχωμα.
Λόγω της ροής της βρύσης, οι πλαστικές αλυσίδες πολυμερούς μπροστά από το κύμα ροής είναι διατεταγμένες σχεδόν παράλληλες προς το μπροστινό κύμα ροής. Επομένως, όταν τα δύο πλαστικά λιώνει, οι αλυσίδες πολυμερούς στην επιφάνεια επαφής είναι παράλληλες μεταξύ τους. Σε συνδυασμό με τις διαφορετικές ιδιότητες των δύο τήξεων (διαφορετικός χρόνος παραμονής στην κοιλότητα του καλουπιού, διαφορετική θερμοκρασία και πίεση), η μικροσκοπική δομική αντοχή της περιοχής διασταύρωσης τήξης είναι κακή.
Όταν τα μέρη τοποθετούνται σε κατάλληλη γωνία κάτω από το φως και παρατηρούνται με γυμνό μάτι, μπορεί να βρεθεί ότι υπάρχουν προφανείς γραμμές αρθρώσεων, που είναι ο μηχανισμός σχηματισμού του σήματος συγκόλλησης. Το σήμα συγκόλλησης όχι μόνο επηρεάζει την εμφάνιση του πλαστικού τμήματος, αλλά επίσης προκαλεί εύκολα τη συγκέντρωση στρες λόγω της χαλαρής μικροδομής, η οποία μειώνει τη δύναμη του τμήματος και προκαλεί κάταγμα.
Σε γενικές γραμμές, τα σημάδια συγκόλλησης που παράγονται στη ζώνη υψηλής θερμοκρασίας έχουν καλύτερη αντοχή, διότι υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, οι αλυσίδες πολυμερών είναι πιο δραστήριες και μπορούν να διεισδύσουν και να εμπλέκονται μεταξύ τους. Επιπλέον, οι θερμοκρασίες των δύο τήξεων στη ζώνη υψηλής θερμοκρασίας είναι σχετικά κοντά και οι θερμικές ιδιότητες των τήξεων είναι σχεδόν ίδιες, γεγονός που αυξάνει τη δύναμη της ζώνης συγκόλλησης. Αντίθετα, στη ζώνη χαμηλής θερμοκρασίας, η ισχύς συγκόλλησης είναι κακή.
2. Κρατώντας στάδιο πίεσης
Η λειτουργία του σταδίου πίεσης συγκράτησης είναι να εφαρμόζεται συνεχώς πίεση, να συμπιέζει το τήγμα, να αυξάνει την πυκνότητα του πλαστικού (πυκνότητα) και να αντισταθμίσει τη συμπεριφορά συρρίκνωσης του πλαστικού. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πίεσης συγκράτησης, η πλάτη είναι υψηλή επειδή η κοιλότητα του καλουπιού είναι ήδη γεμάτη με πλαστικό. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συμπύκνωσης πίεσης συγκράτησης, η βίδα της μηχανής χύτευσης με έγχυση μπορεί να προχωρήσει μόνο προς τα εμπρός και ελαφρώς και η ταχύτητα ροής του πλαστικού είναι επίσης σχετικά αργή. Η ροή αυτή τη στιγμή ονομάζεται ροή πίεσης συγκράτησης.
Επειδή στο στάδιο της πίεσης συγκράτησης, το πλαστικό ψύχεται και στερεοποιείται γρηγορότερα από το τοίχωμα του καλουπιού και το ιξώδες τήγματος αυξάνεται γρήγορα, οπότε η αντίσταση στην κοιλότητα του καλουπιού είναι πολύ μεγάλη. Στο μεταγενέστερο στάδιο της πίεσης συγκράτησης, η πυκνότητα του υλικού συνεχίζει να αυξάνεται και τα πλαστικά μέρη σχηματίζονται σταδιακά. Το στάδιο πίεσης συγκράτησης θα πρέπει να συνεχιστεί μέχρι να στερεοποιηθεί και να σφραγιστεί η πύλη. Αυτή τη στιγμή, η πίεση της κοιλότητας του καλουπιού στο στάδιο πίεσης συγκράτησης φτάνει στην υψηλότερη τιμή.
Κατά τη διάρκεια του σταδίου συγκράτησης πίεσης, λόγω της υψηλής πίεσης, το πλαστικό δείχνει ορισμένα συμπιεσμένα χαρακτηριστικά. Στην περιοχή υψηλής πίεσης, το πλαστικό είναι πυκνότερο και έχει υψηλότερη πυκνότητα. Στην περιοχή χαμηλής πίεσης, το πλαστικό είναι πιο χαλαρό και έχει χαμηλότερη πυκνότητα, οπότε η κατανομή πυκνότητας αλλάζει με τη θέση και το χρόνο.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκράτησης πίεσης, ο ρυθμός ροής είναι εξαιρετικά χαμηλός και η ροή δεν παίζει πλέον κυρίαρχο ρόλο. Η πίεση είναι ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει τη διαδικασία συγκράτησης πίεσης. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκράτησης πίεσης, το πλαστικό έχει γεμίσει την κοιλότητα του καλουπιού και το σταδιακά στερεοποιημένο τήγμα αυτή τη στιγμή χρησιμεύει ως μέσο για τη μετάδοση πίεσης.
Η πίεση στην κοιλότητα του καλουπιού μεταδίδεται στην επιφάνεια του τοιχώματος του καλουπιού με τη βοήθεια του πλαστικού και υπάρχει μια τάση να ανοίγει το καλούπι, τόσο κατάλληλη δύναμη σύσφιξης απαιτείται για τη σύσφιξη. Υπό κανονικές συνθήκες, η δύναμη επέκτασης του καλουπιού θα ανοίξει ελαφρώς το καλούπι, το οποίο είναι χρήσιμο για την εξάτμιση του καλουπιού. Αλλά αν η δύναμη επέκτασης του καλουπιού είναι πολύ μεγάλη, είναι εύκολο να προκαλέσετε burrs, υπερχείλιση και ακόμη και να ανοίξετε το καλούπι του διαμορφωμένου προϊόντος.
Επομένως, κατά την επιλογή μιας μηχανής χύτευσης με έγχυση, θα πρέπει να επιλέξετε μια μηχανή χύτευσης με έγχυση με μια αρκετά μεγάλη δύναμη σύσφιξης για να αποφύγετε την επέκταση του καλουπιού και να διατηρήσετε αποτελεσματικά την πίεση.
3. Στάδιο ψύξης
Στα καλούπια χύτευσης με έγχυση, ο σχεδιασμός του συστήματος ψύξης είναι πολύ σημαντικός. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα πλαστικά προϊόντα που χυτεύονται μπορούν να αποφύγουν μόνο την παραμόρφωση λόγω των εξωτερικών δυνάμεων μετά από ψύξη και στερεοποίηση σε μια ορισμένη ακαμψία και απομάκρυνση. Δεδομένου ότι ο χρόνος ψύξης αντιπροσωπεύει περίπου το 70% έως 80% του συνολικού κύκλου χύτευσης, ένα καλά σχεδιασμένο σύστημα ψύξης μπορεί να μειώσει σημαντικά τον χρόνο χύτευσης, να βελτιώσει την παραγωγικότητα χύτευσης με έγχυση και να μειώσει το κόστος.
Ένα ακατάλληλο σύστημα ψύξης θα παρατείνει τον χρόνο χύτευσης και θα αυξήσει το κόστος. Η ανομοιόμορφη ψύξη θα προκαλέσει περαιτέρω στρέβλωση και παραμόρφωση πλαστικών προϊόντων.
Σύμφωνα με πειράματα, η θερμότητα που εισέρχεται στο καλούπι από το τήγμα διαχέεται γενικά σε δύο μέρη, το 5% των οποίων μεταφέρεται στην ατμόσφαιρα μέσω ακτινοβολίας και μεταφοράς και το υπόλοιπο 95% διεξάγεται από το τήγμα στο καλούπι. Λόγω της επίδρασης του σωλήνα ψύξης νερού, η θερμότητα του πλαστικού προϊόντος στην κοιλότητα του καλουπιού μεταφέρεται στον σωλήνα ψύξης μέσω του πλαισίου καλουπιού μέσω της αγωγιμότητας θερμότητας και στη συνέχεια μεταφέρεται από το ψυκτικό μέσω της μεταφοράς θερμότητας. Μια μικρή ποσότητα θερμότητας που δεν παρασύνεται από το νερό ψύξης εξακολουθεί να διεξάγεται στο καλούπι και διαλύεται στον αέρα μετά από επαφή με τον έξω κόσμο.
Ο κύκλος χύτευσης χύτευσης με έγχυση αποτελείται από χρόνο κλεισίματος μούχλας, χρόνο πλήρωσης, χρόνο συγκράτησης, χρόνο ψύξης και χρόνο απομάκρυνσης. Μεταξύ αυτών, ο χρόνος ψύξης αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο ποσοστό, περίπου 70% έως 80%. Ως εκ τούτου, ο χρόνος ψύξης θα επηρεάσει άμεσα το μήκος του κύκλου χύτευσης και την έξοδο των πλαστικών προϊόντων. Κατά τη διάρκεια του σταδίου αποσύνδεσης, η θερμοκρασία των πλαστικών προϊόντων θα πρέπει να ψύχεται σε θερμοκρασία χαμηλότερη από τη θερμοκρασία θερμικής παραμόρφωσης των πλαστικών προϊόντων για να αποφευχθεί η χαλάρωση των πλαστικών προϊόντων λόγω υπολειμματικής πίεσης ή στρέβλωσης και παραμόρφωσης που προκαλούνται από εξωτερικές δυνάμεις κατά τη διάρκεια της απομάκρυνσης.
Οι παράγοντες που επηρεάζουν τον ρυθμό ψύξης των προϊόντων είναι:
Σχεδιασμός πλαστικού προϊόντος. Κυρίως το πάχος του τοιχώματος των πλαστικών προϊόντων. Όσο πιο παχύτερο είναι το προϊόν, τόσο περισσότερο είναι ο χρόνος ψύξης. Σε γενικές γραμμές, ο χρόνος ψύξης είναι περίπου ανάλογος προς το τετράγωνο του πάχους του πλαστικού προϊόντος ή ανάλογα με την 1,6η ισχύ της μέγιστης διαμέτρου καναλιού ροής. Δηλαδή, όταν το πάχος του πλαστικού προϊόντος διπλασιάζεται, ο χρόνος ψύξης αυξάνεται κατά 4 φορές.
Τα υλικά μούχλας και οι μεθόδους ψύξης τους. Τα υλικά καλουπιών, συμπεριλαμβανομένου του πυρήνα του καλουπιού, των υλικών κοιλοτήτων και των υλικών πλαισίου καλουπιών, έχουν μεγάλη επίδραση στον ρυθμό ψύξης. Όσο υψηλότερος είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του υλικού καλουπιού, τόσο καλύτερη είναι η επίδραση της μεταφοράς θερμότητας από το πλαστικό ανά μονάδα χρόνου και όσο μικρότερο είναι ο χρόνος ψύξης.
Μέθοδος διαμόρφωσης σωλήνα νερού ψύξης. Όσο πιο κοντά ο σωλήνας νερού ψύξης είναι στην κοιλότητα του καλουπιού, τόσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του σωλήνα και όσο περισσότερο ο αριθμός, τόσο καλύτερο είναι το φαινόμενο ψύξης και όσο μικρότερο είναι ο χρόνος ψύξης.
Ρυθμός ροής ψυκτικού. Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα ροής νερού ψύξης (γενικά προτιμάται η τυρβώδη ροή), τόσο καλύτερα το νερό ψύξης μπορεί να μεταφέρει τη θερμότητα με μεταφορά.
Ιδιότητες ψυκτικού. Το ιξώδες και η θερμική αγωγιμότητα του ψυκτικού θα επηρεάσουν επίσης τη θερμική αγωγιμότητα του καλουπιού. Όσο χαμηλότερο είναι το ιξώδες του ψυκτικού, τόσο υψηλότερη είναι η θερμική αγωγιμότητα, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία και τόσο καλύτερο είναι το φαινόμενο ψύξης.
Πλαστική επιλογή. Το πλαστικό αναφέρεται στο μέτρο της ταχύτητας με την οποία το πλαστικό διεξάγει θερμότητα από ένα ζεστό μέρος σε ένα κρύο μέρος. Όσο υψηλότερη είναι η θερμική αγωγιμότητα του πλαστικού, τόσο καλύτερη είναι η θερμική αγωγιμότητα, ή όσο χαμηλότερη είναι η συγκεκριμένη θερμότητα του πλαστικού, τόσο πιο εύκολο είναι να αλλάξετε τη θερμοκρασία, έτσι ώστε η θερμότητα να είναι εύκολο να διαλυθεί, τόσο καλύτερη είναι η θερμική αγωγιμότητα και όσο μικρότερο είναι ο χρόνος ψύξης.
Ρύθμιση παραμέτρων επεξεργασίας. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του υλικού, τόσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του καλουπιού, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία εκτόξευσης και όσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος ψύξης που απαιτείται.
Κανόνες σχεδιασμού συστήματος ψύξης:
Το σχεδιασμένο κανάλι ψύξης πρέπει να εξασφαλίζει ομοιόμορφη και ταχεία ψύξη.
Ο σκοπός του σχεδιασμού ενός συστήματος ψύξης είναι να διατηρηθεί η σωστή και αποτελεσματική ψύξη του καλουπιού. Οι οπές ψύξης θα πρέπει να χρησιμοποιούν τυποποιημένα μεγέθη για να διευκολύνουν την επεξεργασία και τη συναρμολόγηση.
Κατά το σχεδιασμό ενός συστήματος ψύξης, ο σχεδιαστής μούχλας πρέπει να καθορίζει τις ακόλουθες παραμέτρους σχεδιασμού με βάση το πάχος και τον όγκο του πλαστικού τμήματος: τη θέση και το μέγεθος της οπής ψύξης, το μήκος της οπής, τον τύπο της οπής, τη διαμόρφωση και τη σύνδεση της οπής και τον ρυθμό ροής και τις ιδιότητες μεταφοράς θερμότητας του ψυκτικού.
4. Στάδιο Demolding
Το Demolding είναι το τελευταίο βήμα σε έναν κύκλο χύτευσης με έγχυση. Παρόλο που το προϊόν έχει σχηματιστεί με κρύο, το demolding εξακολουθεί να έχει πολύ σημαντικό αντίκτυπο στην ποιότητα του προϊόντος. Οι ακατάλληλες μέθοδοι απομάκρυνσης μπορεί να προκαλέσουν ανομοιογενή δύναμη στο προϊόν κατά τη διάρκεια της αποδέσμευσης, προκαλώντας παραμόρφωση του προϊόντος κατά τη διάρκεια της εξώθησης και άλλων ελαττωμάτων. Υπάρχουν δύο κύριοι τρόποι απογύμνωσης: εκτοξευτής και απογυμνωτής. Κατά το σχεδιασμό ενός καλουπιού, επιλέξτε την κατάλληλη μέθοδο demolding με βάση τα δομικά χαρακτηριστικά του προϊόντος για να εξασφαλίσετε την ποιότητα του προϊόντος.
Για τα καλούπια που χρησιμοποιούν τον εκτοξευτήρα, ο εκτοξευτής πρέπει να ρυθμιστεί όσο το δυνατόν πιο ομοιόμορφα και η θέση θα πρέπει να επιλεγεί όταν η αντοχή που η αντοχή είναι η μεγαλύτερη και η δύναμη και η ακαμψία του πλαστικού τμήματος είναι το μεγαλύτερο για να αποφευχθεί η παραμόρφωση και η βλάβη του πλαστικού τμήματος. Η πλάκα απογύμνωσης χρησιμοποιείται γενικά για την απομάκρυνση των δοχείων με λεπτό τοίχωμα βαθιάς κοιλότητας και τα διαφανή προϊόντα που δεν επιτρέπουν σημάδια ώθησης. Τα χαρακτηριστικά αυτού του μηχανισμού είναι μεγάλες και ομοιόμορφες δυνάμεις απομάκρυνσης, ομαλή κίνηση και δεν υπάρχουν προφανή υπολειμματικά σημάδια.