Что такое литье под давлением? Исчерпывающее руководство | MachineMFG

Что такое литье под давлением? Исчерпывающее руководство

0
(0)

Литье под давлением, также известное как литье под давлением, - это метод производства, который предполагает впрыскивание расплавленного материала в форму для изготовления различных изделий.

К преимуществам литья под давлением относятся высокая скорость производства, высокая эффективность, автоматизация операций, возможность изготовления широкого спектра дизайнов и цветов, а также простых и сложных форм, малых и больших размеров, точных размеров изделий. Кроме того, оно позволяет легко обновлять изделия и производить сложные формы.

Литье под давлением - идеальный метод для производства изделий сложной формы в больших количествах и широко используется в различных процессах формования.

В этом процессе пластиковый материал полностью расплавляется при определенной температуре, а затем перемешивается шнеком. Затем расплавленный материал впрыскивается в полость формы под высоким давлением и охлаждается до застывания, в результате чего получается формованное изделие.

Этот метод особенно подходит для массового производства деталей сложной формы и считается одним из самых важных производственных технологий.

Базовая информация о литье под давлением

Процесс литья под давлением можно условно разделить на шесть этапов: закрытие формы, впрыск клея, поддержание давления, охлаждение, открытие формы и извлечение изделия. Повторяя этот процесс, можно периодически выпускать продукцию партиями.

Формование термореактивных пластмасс и резины также включает в себя тот же процесс, но температура бочки ниже, чем у термопластичных пластмасс, а давление впрыска выше.

Форма нагревается, и после впрыска материалов их необходимо отвердить или вулканизировать в форме, прежде чем снимать пленку в горячем состоянии.

В настоящее время в технологиях обработки наблюдается тенденция к созданию высокотехнологичных решений. К таким технологиям относятся микролитье, литье композитов с высоким наполнением, литье с использованием воды, смешанное использование различных специальных процессов литья под давлением, литье пены под давлением, технология изготовления пресс-форм, технология моделирования и многое другое.

История Литье под давлением

Целлулоид, пластичный материал, был изобретен Александром Парксом в 1851 году. Однако в 1868 году человек по имени Хайат усовершенствовал его, чтобы его можно было перерабатывать в готовые формы. В 1872 году Хайат и его брат Исайя также зарегистрировали патент на первую плунжерную инжекционную машину. Хотя эта машина была относительно проще тех, что использовались в XX веке, она все равно была новаторской. По сути, работая как огромная игла для подкожных инъекций, диффузионный цилиндр впрыскивал пластик в форму через нагретый цилиндр.

Вторая мировая война, начавшаяся в 1940-х годах, создала огромный спрос на недорогую продукцию массового производства. В 1946 году Джеймс Уотсон Хендри, американский изобретатель, построил первую машину для литья под давлением, которая позволила более точно контролировать скорость и качество впрыска. Машина также позволяла тщательно смешивать и впрыскивать цветные или переработанные пластмассы в сырье перед смешиванием и впрыском материалов.

В 1951 году в США была разработана первая инъекционная машина винтового типа, которая используется до сих пор. На это устройство не было подано заявки на патент. В 1970-х годах Хендри разработал первый процесс литья под давлением с использованием газа, который позволил производить сложные полые изделия, которые можно было быстро охлаждать. Это значительно улучшило гибкость конструкции, прочность и конечную точку изготовления компонентов, сократив при этом время производства, стоимость, вес и количество отходов.

Процесс литья под давлением

Контроль температуры

1. Bтемпература:

В процессе литья под давлением необходимо контролировать три температуры: температуру бочки, температуру сопла и температуру пресс-формы.

Первые две температуры в основном влияют на пластификацию и текучесть пластмасс, в то время как третья температура в основном влияет на охлаждение и затвердевание пластмасс.

Каждый тип пластика имеет уникальную температуру текучести. Кроме того, даже для одного и того же типа пластика температура текучести и температура разложения могут отличаться из-за различий в источнике или марке, которые вызваны различиями в средней молекулярной массе и распределении молекулярной массы.

Кроме того, процесс пластификации пластика в различных инжекционных машинах также отличается, что приводит к изменению требуемой температуры бочки.

2. Температура сопла:

Температура сопла обычно устанавливается немного ниже, чем максимальная температура ствола, чтобы предотвратить вытекание расплавленного материала из прямого сопла - явление, известное как "слюнотечение".

Однако крайне важно не устанавливать слишком низкую температуру сопла, поскольку это может привести к преждевременному застыванию расплава, что приведет к засорению сопла. Кроме того, впрыскивание в полость формы материала с ранним сроком схватывания может негативно сказаться на характеристиках конечного продукта.

3. Температура плесени:

Температура пресс-формы играет важную роль в определении как внутренних характеристик, так и видимого качества изделий.

Выбор подходящей температуры пресс-формы во многом зависит от таких факторов, как кристалличность пластика, размер и структура изделия, желаемые эксплуатационные характеристики и другие условия процесса, такие как температура расплава, скорость и давление впрыска, цикл формования.

Контроль давления

В процессе литья под давлением используются два типа давления: давление пластификации и давление впрыска. Эти давления оказывают непосредственное влияние на пластификацию пластмасс и качество конечных изделий.

1. Pластифицирующее давление:

(Противодавление) При использовании шнековой инжекционной машины давление, которое испытывает расплав в верхней части шнека при вращении и отходе шнека, называется давлением пластификации, или противодавлением.

Величину этого давления можно регулировать с помощью переливного клапана в гидравлической системе.

Во время впрыска давление пластификации необходимо регулировать в зависимости от конструкции шнека, требований к качеству продукции и типа используемого пластика.

Если эти условия и скорость вращения шнека остаются постоянными, увеличение давления пластикации усиливает эффект сдвига, что повышает температуру расплава, но снижает эффективность пластикации, увеличивает противоток и утечку, а также увеличивает мощность привода.

Однако увеличение давления пластификации также может привести к равномерной температуре расплава, смешению цветов и газовыделению.

В общем случае давление пластификации должно быть как можно более низким, обеспечивая при этом хорошее качество продукта.

Конкретное значение зависит от типа используемого пластика, но обычно оно не превышает 20 кг/см2.

2. Давление впрыска:

В современном производстве давление впрыска почти всех инжекционных машин основано на давлении, действующем на верхнюю часть плунжера или шнека, давящего на пластик, преобразованном из давления в масляном контуре.

Функция давления впрыска при литье под давлением заключается в преодолении сопротивления потоку пластика из бочки в полость, обеспечении скорости заполнения расплавом и уплотнении расплава.

Цикл формования

Продолжительность, необходимая для завершения процесса литья под давлением, называется циклом литья, который также известен как процесс литья. Цикл литья включает в себя следующие компоненты:

Цикл формовки: Цикл формовки напрямую влияет на производительность труда и загрузку оборудования. Следовательно, в процессе производства необходимо максимально сократить время формовочного цикла, обеспечив при этом качество продукции.

В рамках полного цикла формования время впрыска и время охлаждения являются наиболее важными факторами, которые существенно влияют на качество продукции.

Время заполнения в процессе инжекции обратно пропорционально скорости заполнения и обычно составляет около 3-5 секунд в процессе производства.

Время выдержки под давлением в процессе впрыска - это время, в течение которого пластиковый материал находится под давлением в полости пресс-формы. Оно составляет значительную часть времени впрыска и обычно длится 20-120 секунд (для толстых деталей может потребоваться 5-10 минут).

Время выдержки под давлением влияет на точность размеров изделия до затвердевания материала на затворе, но не после. Оптимальное время выдержки под давлением зависит от температуры материала и пресс-формы, а также от размеров основного бегунка и затвора.

Если размеры и технологические условия основного хода и затвора нормальные, в качестве стандарта обычно выбирается значение давления с наименьшим диапазоном колебаний скорости усадки продукта.

Время охлаждения в первую очередь зависит от толщины изделия, термических и кристаллических свойств пластика, а также температуры пресс-формы. Обычно время охлаждения составляет от 30 до 120 секунд.

Длительное время охлаждения не нужно, оно может снизить эффективность производства и усложнить процесс распалубки сложных изделий. Принудительная распалубка также может привести к стрессу при распалубке.

Остальное время цикла формовки зависит от степени непрерывности и автоматизации производственного процесса.

Параметр Литье под давлением

1. Давление впрыска

Давление впрыска создается гидравлической системой термопластавтомата.

Давление от гидравлического цилиндра передается на расплав пластика через шнек машины.

Под действием давления расплав пластмассы поступает в пресс-форму через сопло машины для литья под давлением и проходит через вертикальный бегунок (который также выполняет функцию основного бегунка в некоторых пресс-формах), основной бегунок и маневровый бегунок, прежде чем попасть в полость пресс-формы через затвор.

Этот процесс известен как процесс литья под давлением или процесс наполнения.

Давление необходимо для преодоления сопротивления в потоке расплава. И наоборот, давление, создаваемое термопластавтоматом, должно компенсировать сопротивление в процессе течения, чтобы обеспечить плавное заполнение.

В течение всего процесса литья под давлением давление в сопле термопластавтомата является максимальным, чтобы преодолеть сопротивление течению расплава.

Затем давление постепенно снижается по длине потока по направлению к передней части расплава.

Если внутренняя вытяжка в полости формы достаточна, конечное давление на переднем конце расплава будет равно атмосферному.

На давление заливки расплава могут влиять различные факторы, которые в целом можно разделить на три группы:

  • Факторы материала, такие как тип пластика, вязкость и т.д.
  • Структурные факторы, к которым относятся тип, количество и расположение литниковой системы, форма полости пресс-формы и толщина изделия.
  • Элементы, связанные с процессом формования.

2. Время инъекции

Термин "время впрыска" означает время, необходимое для заполнения полости расплавом пластмассы, без учета вспомогательных процессов, таких как открытие и закрытие пресс-формы.

Несмотря на то, что время впрыска невелико и оказывает минимальное влияние на цикл формования, регулировка времени впрыска оказывает значительное влияние на контроль давления в затворе, бегунке и полости.

Разумное время впрыска необходимо для достижения оптимального заполнения расплава, и оно оказывает большое влияние на улучшение качества поверхности изделий и уменьшение допусков на размеры.

Время впрыска значительно короче времени охлаждения, обычно оно составляет от 1/10 до 1/15 времени охлаждения. Этот принцип можно использовать для прогнозирования общего времени литья пластмассовых деталей.

При анализе течения в пресс-форме время впрыска, указанное в результатах анализа, эквивалентно времени впрыска, установленному в условиях процесса, когда вращение шнека полностью проталкивает расплав для заполнения полости.

Если реле поддержания давления шнека срабатывает до полного заполнения полости, результат анализа будет больше, чем задано условиями процесса.

3. Температура впрыска

Температура впрыска - важнейший фактор, влияющий на давление впрыска.

Бочка термопластавтомата состоит из 5-6 нагревательных секций, и для каждого сырья существует своя температура обработки (подробную информацию о температуре обработки можно получить у поставщика материала).

Температура впрыска должна контролироваться в определенном диапазоне.

Если температура слишком низкая, пластификация расплава происходит плохо, что сказывается на качестве формованных деталей и увеличивает сложность процесса.

Если температура слишком высока, сырье подвержено разложению.

В реальном процессе литья под давлением температура впрыска часто выше, чем температура бочки, и более высокое значение связано со скоростью впрыска и характеристики материала, до 30 ℃.

Это связано с тем, что при сдвиге расплавленного материала выделяется значительное количество тепла, когда он проходит через отверстие для впрыска.

Существует два способа компенсировать эту разницу при анализе течения в пресс-форме. Один из них - попытаться измерить температуру расплава во время впрыска воздуха, а другой - включить в моделирование сопло.

4. Поддержание давления и времени

В конце процесса литья под давлением шнек перестает вращаться и движется вперед, а литье переходит в стадию выдержки под давлением.

В процессе выдержки под давлением сопло термопластавтомата непрерывно подает материал в полость, чтобы заполнить объем, образовавшийся в результате усадки детали.

Если не поддерживать давление после заполнения полости, деталь уменьшится примерно на 25%, что приведет к появлению следов усадки, особенно на ребрах, из-за чрезмерной усадки.

Давление удержания обычно составляет около 85% от максимального давления наполнения, хотя оно должно определяться в зависимости от конкретных условий.

5. Противодавление

Под противодавлением понимается сопротивление, с которым сталкивается шнек при обратном ходе и втягивании для хранения материалов.

Использование высокого противодавления помогает диспергировать красители и расплавлять пластмассы, но при этом увеличивается время втягивания шнека, уменьшается длина пластиковых волокон и повышается давление в термопластавтомате.

Поэтому противодавление должно быть низким, обычно не более 20% от давления литья под давлением.

При инъектировании вспененного пластика противодавление должно быть выше давления, создаваемого газом; в противном случае шнек может быть вытолкнут из ствола.

В некоторых машинах для литья под давлением можно запрограммировать противодавление, чтобы компенсировать уменьшение длины шнека во время плавления, что снижает потребляемое тепло и температуру.

Однако оценить результат этого изменения может быть непросто, что затрудняет соответствующую настройку машины.

Устранение дефектов Литье под давлением

Процесс литья под давлением - это сложный процесс, который включает в себя различные факторы, такие как конструкция пресс-формы, изготовление пресс-формы, характеристики сырья, методы предварительной обработки сырья, процесс формования, литье под давлением работа машины, и условия окружающей среды. Он также тесно связан с временем охлаждения продукта и процессом последующей обработки.

Поэтому качество изделия определяется не только точностью впрыска и точностью измерений термопластавтомата или только качеством конструкции пресс-формы и уровнем точности ее обработки. На него, как правило, влияют и ограничивают другие факторы.

В условиях воздействия этих сложных факторов дефекты в литьевых изделиях неизбежны. Поэтому очень важно изучить внутренний механизм возникновения дефектов и предсказать потенциальные места и типы дефектов в изделиях. Это может помочь в проектировании и совершенствовании пресс-форм, обобщить правила образования дефектов и установить более разумные условия эксплуатации процесса.

Мы объясним механизм и способы устранения дефектов литья под давлением, основанные на трех основных факторах, влияющих на характеристики пластикового материала, конструкция пресс-формы, процесс литья под давлением и оборудование для литья под давлением в процессе литья под давлением.

Классификация распространенных дефектов литьевых изделий

Пластиковое сырье, используемое в процессе литья под давлением, разнообразно, типы и формы форм пресс-форм также разнообразны. Кроме того, в зависимости от времени года могут меняться знания оператора о конкретных машинах для литья под давлением, навыки и практический опыт рабочих, а также объективные условия (температура, влажность и чистота воздуха).

Эти объективные и субъективные условия в совокупности определяют возникновение дефектов в литьевых изделиях.

В целом, существует три аспекта, которые используются для оценки характеристик пластиковых изделий. К ним относятся:

  • Качество внешнего вида, которое включает в себя целостность, цвет и блеск.
  • Точность между размером и относительным положением, которая относится к точности размера и точности положения.
  • Механические, химические и электрические свойства, которые соответствуют использованию продукта, называемые функциональностью.

Поэтому любая проблема в любом из этих трех аспектов может привести к производству и распространению дефектов продукции.

Распространенные дефекты изделий, изготовленных методом литья под давлением, можно разделить на следующие категории:

  • Дефекты внешнего вида, такие как трещины, обесцвечивание и следы сварки.
  • Проблемы технологического процесса, включая вспышки, усадку и отсутствие клея.
  • Проблемы с эксплуатацией, такие как коробление и охрупчивание.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх