A többlépcsős fröccsöntési folyamat görbéje tükrözi a csavaradagoló löket és abefecskendezési nyomásés a fröccsöntő gép által biztosított fröccsöntési sebességet. Ezért a többlépcsős fröccsöntési folyamat megtervezésekor két kulcsfontosságú tényezőt kell meghatározni: egyrészt a csigás adagolási ütemet és annak szegmentálását, másrészt a fröccsnyomást és a fröccsöntési sebességet.
Az ábra egy tipikus terméket (4 részre bontva) és ennek megfelelő kapcsolatát mutatja a fröccsöntő gép szegmenseivel. Általában ezen megfeleltetés alapján határozhatók meg a szegmentálási szabályok, és az egyes szegmensek konkrét folyamatparaméterei a kapuzási rendszer jellemzői szerint határozhatók meg.
A tényleges gyártás során több-lépcsős befecskendezési vezérlőprogramokkal racionálisan be lehet állítani a befecskendezési nyomást, a befecskendezési sebességet, a tartási nyomást és az ömledéktöltési módot minden egyes szakaszhoz, a csatornarendszer felépítése, a kapu típusa és a műanyag rész szerkezete alapján. Ez segít javítani a lágyítás hatékonyságát, javítja a termék minőségét, csökkenti a hibák arányát, és meghosszabbítja a formák és a gépek élettartamát.
Osztályozott beállítások
A többlépcsős fröccsöntési folyamatok tervezésekor először elemezni kell a terméket az egyes fröccsöntési szakaszok területeinek meghatározásához. Általában 3-5 zónára van osztva, a termék alakjellemzői, falvastagság-változásai és olvadékfolyási jellemzői alapján. Az állandó vagy minimális falvastagság-különbséggel rendelkező területeket egy zónaként jelöljük ki; a többlépcsős injektálásnál a zónák közötti átmeneti pontokat azok a pontok határozzák meg, ahol az anyagáramlás iránya megváltozik, vagy ahol a falvastagság jelentősen megváltozik; a kapurendszer külön zónaként állítható be. A fenti ábrán a termék külső jellemzői alapján zónákra van felosztva, ahol az anyagáramlás irányváltoztatási pontja szolgál egy átmeneti pontként (2. zóna és 3. zóna között), másik átmeneti pontként pedig a falvastagság változásának pontja (3. és 4. zóna között). Ezért ez a műanyag rész 4 zónára van osztva a többlépcsős befecskendezéshez: 3 zónára magának a terméknek és 1 zónának a kapurendszernek.
A gyakorlati gyártás során általában tudományosabbnak tartják, hogy legalább három vagy négy fröccsöntési fokozatot állítsanak be a műanyag alkatrészek fröccsöntésekor. A futó az első szakasz, a kapu a második szakasz, a harmadik szakasz az, amikor a termék körülbelül 90%-ig meg van töltve, a fennmaradó rész pedig a negyedik szakasz (ezt utolsó szakasznak is nevezik).
Az egyszerű szerkezetű és alacsony felületminőségi követelményeket támasztó műanyag alkatrészek esetében három{0}}lépcsős befecskendezési eljárás alkalmazható. A bonyolult szerkezetű, számos felületi hibával és magas minőségi követelményekkel rendelkező műanyag alkatrészekhez azonban négy vagy több fokozatú befecskendezési vezérlőprogram szükséges.
A tényleges gyártás során a szükséges befecskendezési szakaszok számát tudományos elemzéssel és racionális beállítással kell meghatározni olyan tényezők alapján, mint a csúszósín szerkezete, a kapu típusa, a hely, a szám és a méret, az alkatrészszerkezet, a termékkövetelmények és a forma légtelenítési hatékonysága.
- 1) Közvetlen kapuzással rendelkező termékek esetén egy-fokozatú és több-lépcsős injekciós módszer is használható. Az egyszerű szerkezetű és kis pontosságú kisméretű műanyag alkatrészekhez háromnál kevesebb befecskendezési fokozatú szabályozási módszer alkalmazható.
- 2) Nagyméretű, összetett szerkezetű és nagy pontosságú műanyagtermékek esetén elvileg egy több-lépcsős, négy vagy több szakaszból álló injektálási eljárást kell választani.
Az injekciós folyamat beállítása
Az ábrán látható terméket a mérnökök az alakjellemzők alapján szakaszokra osztják. Ez a felosztás azután tükröződik a fröccsöntőgép csavarjának különböző szakaszaiban. Az egyes csavarszegmensek hossza ezután megbecsülhető a termék keresztmetszeti felosztása alapján. Először is meg kell becsülni az egyes szakaszokhoz szükséges befecskendezési térfogatot (térfogatot) a termékfelosztás után. Megfelelő módszerrel kiszámítható a csavar helyzete az egyes szegmensekben. Például, ha az n szakasz térfogata Ω, akkor a csavar n-edik szegmensének lökete:
A több-lépcsős fröccsöntési gyártási gyakorlatban a csavaros fröccsöntési folyamat meghatározásának módszere a következő:
- Az első fokozatú fröccsöntési térfogat (azaz az első fokozat befecskendezésének véghelyzete) a kapu végpontja a fröccsöntő rendszerben. A közvetlen kapuk kivételével szinte az összes többi közepes nyomást és közepes sebességet, vagy közepes nyomást és alacsony sebességet használ. A második fokozat befecskendezésének véghelyzete a kapu végpontjától a teljes üregtér 1/2-2/3-áig van.
- A második szakasz befecskendezéséhez nagy nyomást és nagy sebességet, nagy nyomást és közepes sebességet vagy közepes nyomást és közepes sebességet kell használni; a konkrét értékek a termék szerkezetétől és a felhasznált műanyagtól függenek.
- A harmadik fokozatú befecskendezési szint lehetőleg közepes nyomást és közepes sebességet vagy közepes nyomást és alacsony sebességet használjon, és a pozíció pontosan ott legyen, ahol a fennmaradó üreg ki van töltve. Mindhárom fent leírt szakasz az olvadéktöltési folyamathoz tartozik.
- Az injektálás utolsó szakasza a túlnyomásos és a nyomástartási fázishoz tartozik. A nyomástartó kapcsolási pont a befecskendezési szakasz véghelyzetei között van. A kapcsolási pont kiválasztásának két módja van: idő és pozíció.
Amikor a befecskendezés elkezdődik, elindul a befecskendezési időzítő, és kiszámítja az egyes befecskendezési szakaszok befejezési pozícióit. Ha a befecskendezési paraméterek változatlanok maradnak, az anyag folyékonyságától függően, a jobb folyékonyságú anyagoknál a végső szakasz végállása az időzítő lejárta előtt eléri a nyomástartó kapcsolási pontot. Ekkor a töltési és nyomás alá helyezési folyamat befejeződik, és a befecskendezés a nyomástartó fázisba lép. Ha az időzítő még nem járt le, leállítja a számlálást, és közvetlenül a nyomástartási fázisba lép. Hasonlóképpen, gyengébb folyékonyságú anyagoknál, ha az időzítő azelőtt befejeződik, hogy az utolsó szakasz befecskendezési befejezési pozíciója elérné a kapcsolási pontot, akkor nem kell megvárni a pozíció elérését; a folyamat közvetlenül belép a nyomástartó fázisba.
Összefoglalva, a következő szempontokat kell figyelembe venni a többlépcsős befecskendezési folyamat-beállítása során:
Közepes folyású műanyagok fröccsöntéséhez{0}} a tartási nyomáspont meghatározása után kompenzációként adjon hozzá néhány másodpercet az időhöz.
01
Rossz{0}}folyékonyságú műanyagok fröccsöntéséhez, például újrahasznosított anyagokkal kevert műanyagokhoz vagy alacsony viszkozitású műanyagokhoz, az instabil fröccsöntési folyamat miatt jobb az időszabályozás alkalmazása. Csökkentse a tartási nyomás kapcsolási pontját (általában állítsa a véghelyzetet nullára), és használja az időt az automatikus tartási nyomásra váltás szabályozására.
02
Jó{0}}folyású műanyagok fröccsöntéséhez jobb, ha a tartónyomás kapcsolási pontját pozíciónként szabályozzuk. Növelje az időt, és a beállított kapcsolási pont elérése után lépjen be a nyomástartási fázisba.
03
A nyomástartó kapcsolási pont az a helyzet, ahol a formaüreg teljesen meg van töltve, és a befecskendezési pozíció már nem tud előrelépni. A digitális változás nagyon lassú. Ezen a ponton a nyomást át kell kapcsolni, hogy biztosítsa a termék teljes formázását. Ez a pozíció a fröccsöntőgép működési képernyőjén (számítógépes nyelv) figyelhető meg.
04
Ezenkívül a többlépcsős tartónyomást a következő módszerekkel lehet meghatározni: Kevés merevítőbordával és alacsony méretpontossági követelményekkel rendelkező termékeknél, valamint nagy-viszkozitású anyagokból készült termékeknél használjon egy-fokozatú tartónyomást. A tartási nyomás nagyobb, mint a nyomásnövelési folyamat során, és a tartási idő rövid; míg a több megerősítő bordával és alacsony méretpontossági követelményekkel rendelkező termékeknél általában több-fokozatú tartónyomás szükséges.
A befecskendezési nyomás és a befecskendezési sebesség beállítása
① A kapurendszer befecskendezési nyomása és befecskendezési sebessége. Általában a kapurendszerek kis csúszósínekkel rendelkeznek, ezért nagyobb befecskendezési sebességet és nyomást (jellemzően a maximum 60-70%-át) használnak a csúszócsövek és idomok gyors feltöltésére, növelve az olvadéknyomást a csúszócsövekben, és egy bizonyos formatöltési potenciált hoznak létre. A nagyobb futókeresztmetszetű-formáknál alacsonyabb fröccsnyomás és sebesség állítható be; fordítva, a kisebb futókeresztmetszetű formákhoz{5}}nagyobb beállításokra van szükség.
② Befecskendezési sebesség és nyomás a második fokozatban. Amikor az olvadék kitölti a csúszócsöveket és a csöveket, leküzdve a kapu ellenállását (kis keresztmetszeti terület) és elkezdi kitölteni a formaüreget, alacsonyabb befecskendezési sebességre van szükség a nemkívánatos áramlási minták leküzdéséhez és az áramlási jellemzők javításához. Ebben a szakaszban a befecskendezési sebesség csökkenthető, míg a nyomáscsökkentés kisebb; nagyobb kapu keresztmetszetek- esetén előfordulhat, hogy nem kell csökkenteni a befecskendezési nyomást.
③ Befecskendezési sebesség és nyomás a harmadik fokozatban. A z ábrán látható módon a harmadik fokozat a 3 befecskendezési zónának felel meg, amely a fröccsöntött rész fő része. Ekkor az olvadék teljesen kitöltötte a formaüreget. Az ideális diffúziós állapot eléréséhez gyorsított formatöltésre van szükség, ezért a fröccsöntő gépnek ebben a szakaszban nagyobb fröccsnyomást és sebességet kell biztosítania. Ez a szakasz egyben fordulópont is az olvadékáramlásban, ahol az áramlási ellenállás nő, és jelentős a nyomásveszteség, ami kompenzációt igényel. Általában a többlépcsős befecskendezés nagy sebességet és nagy nyomást használ ebben a szakaszban.
④ Befecskendezési sebesség és nyomás a negyedik szakaszban. Az ábra megfelelő összefüggése alapján, amikor az olvadék eléri a 4. zónát, az alkatrész falvastagsága változhat vagy állandó maradhat. Az olvadék alapvetően kitöltötte a formaüreget. Mivel az olvadék a 3. zónában nagy nyomást és sebességet kapott, ebben a szakaszban pufferelést lehet végrehajtani, hogy megközelítőleg egyenletes lineáris áramlási sebességet érjünk el az olvadéknak a formaüreg minden részében. Az általános tervezési elv az, hogy a 4. zónába belépve a falvastagság növekedése esetén a sebesség és a nyomás csökkenthető; ha a falvastagság csökken, a fordulatszám a nyomás csökkentése nélkül csökkenthető, vagy a fordulatszám változatlan maradhat, miközben a nyomást megfelelően csökkentik vagy nem csökkentik. Röviden, a negyedik szakaszban a befecskendezési folyamatnak többlépcsős szabályozási jellemzőket kell mutatnia, és az üregnyomásnak gyorsan kell növekednie.
Az ábra a termék geometriai elemzése alapján kiválasztott több-fröccsöntési folyamat példáját mutatja be. A termék mély üregének és vékony falainak köszönhetően a formaüreg hosszú és keskeny áramlási csatornát képez. Az olvadt anyagnak gyorsan át kell folynia ezen a területen; ellenkező esetben könnyen lehűl és megszilárdul, ami a forma hiányos kitöltésének kockázatához vezet. Ezért nagy-sebességű injekciót kell használni.
A nagy sebességű{0}}injektálás azonban jelentős kinetikai energiát kölcsönöz az olvadt anyagnak. Amikor az olvadék eléri az üreg végét, nagy tehetetlenségi hatást kelt, ami potenciálisan energiaveszteséghez és villogáshoz vezethet. Ezért az olvadék áramlási sebességét le kell lassítani az öntési nyomás csökkentése érdekében. A nyomásnak azonban továbbra is el kell érnie az általánosan emlegetett tartónyomást (másodlagos nyomás, utónyomás-), hogy biztosítsa, hogy a formaüregben az olvadékzsugorodás okozta üregek feltöltődjenek, mielőtt a kapu megszilárdul. Ez többszörös fröccsöntési sebességet és nyomást igényel a fröccsöntési folyamat során. Az ábrán látható csavaros adagolólöket a termékhez felhasznált anyag mennyisége és a puffer mennyisége alapján kerül beállításra. A befecskendező csavar a "97" pozícióból a "20" pozícióba mozog, hogy kitöltse a termék vékony falú részét. Ebben a szakaszban nagy, 10-es sebességet állítanak be, hogy megakadályozzák az olvadt anyag lehűlését és megszilárdulását a hosszabb áramlási idő miatt. Amikor a csavar elmozdul a "20" → "15" → "2" pozícióból, a megfelelő alacsony, 5-ös sebességet állítják be, hogy csökkentsék az olvadék áramlási sebességét és annak kinetikus energiáját, amely befolyásolja a formát. Magasabb elsődleges befecskendezési nyomás van beállítva, ha a csavar a "97", "20" és "5" pozícióban van, hogy leküzdje a formatöltési ellenállást, és alacsonyabb másodlagos befecskendezési nyomás "5"-ről "2"-re van állítva a kinetikus energia hatásának csökkentése érdekében.
A képen egy másik példa látható a befecskendezőcsavar több-lépcsős sebességváltására (átmenetére) a folyamat körülményei szerint beállított különböző sebességek alapján.
A többlépcsős fröccsöntés a jelenleg elérhető legfejlettebb fröccsöntési technológiák egyike. A többlépcsős fröccsöntési eljárások kutatása során a fröccsöntés során a csavarlöketek szegmenseinek meghatározása viszonylag precíz, míg az egyes szegmensekben a fröccsnyomás és a fröccsöntési sebesség kiválasztása nagyrészt a tapasztalatokon alapul. Az általános empirikus módszerrel csak az egyes szegmensekben alkalmazott befecskendezési nyomás és befecskendezési sebesség közötti megfelelő összefüggést lehet meghatározni. A szokásos gyakorlat az, hogy ezt az összefüggést az öntött termék egyes részeinek keresztmetszeti területének aránya alapján határozzák meg. A többlépcsős fröccsöntési folyamat megtervezése után többszöri próbák során ismételt beállítást igényel a kiválasztott fröccsnyomás és fröccsöntési sebesség optimális értékeinek elérése érdekében.