Pontosságfröccsöntés, amint azt általában értelmezik, olyan fröccsöntött-termékekre vonatkozik, amelyek megfelelnek a mérettűrések, geometriai tűrések és felületi érdesség szigorú követelményeinek. A precíziós fröccsöntés megvalósításához számos tényező szükséges, de a leglényegesebbek a műanyag alapanyagok négy eleme, a fröccsöntő szerszámok, a fröccsöntési eljárás és a fröccsöntő berendezés (fröccsöntő gép).
Precíziós fröccsöntött{0}}műanyagok
A precíziós fröccsöntésre alkalmas műanyagoknak olyan jellemzőkkel kell rendelkezniük, mint a nagy mechanikai szilárdság, a jó méretstabilitás, a kiváló kúszásállóság és a környezeti alkalmazkodóképesség széles skálája. A precíziós fröccsöntéshez általában a következő négyféle műanyagot használják:
① POM és szénszál (CF) erősítésű POM vagy üvegszál (GF) erősítésű POM. Ezt az anyagot jó kúszásállóság, fáradtságállóság, időjárásállóság és dielektromos tulajdonságok jellemzik, valamint égésgátló{1}}. A kenőanyagok hozzáadása megkönnyíti a penész kioldódását.
② PA és üvegszál erősítésű PA66. Jellemzők: erős ütésállóság és kopásállóság, jó folyási tulajdonságok, 0,4 mm falvastagságú termékekké formázható. Az üvegszál erősítésű PA66 jó hőállósággal rendelkezik (olvadáspontja 250 fok), hátránya azonban a higroszkóposság; általában nedvességkezelést igényel a formázás után.
③ PBT erősített poliészter. Jellemzők: rövid formázási ciklus. Az öntési idő összehasonlítása a következő: PBT Kisebb vagy egyenlő, mint POM ~ PA66 Kisebb vagy egyenlő, mint PA6.
④ PC és üvegszál erősítésű PC. Jellemzők: jó kopásállóság, javított merevség az erősítés után, jó méretstabilitás, jó időjárásállóság, égésgátlás és jó formálhatóság.
Precíziós fröccsöntő öntőformák
A precíziós fröccsöntéshez használt formáknak a következő jellemzőkkel kell rendelkezniük:
① Nagy formapontosság.
Ez elsősorban attól függ, hogy a formaüreg méretei, az üreg elhelyezése vagy az elválási felület pontossága megfelel-e a követelményeknek.
② Jó megmunkálhatóság és merevség.
A formaszerkezet kialakításánál az üregek száma nem lehet túlzott, az alaplemeznek, a tartólemeznek és az üregfalaknak pedig vastagabbnak kell lenniük, hogy megakadályozzák az alkatrészek súlyos rugalmas deformációját magas hőmérsékleten és nagy nyomáson.
③ Jó terméklebontási teljesítmény.
A formának ideális esetben kis számú üreggel, kevesebb és rövidebb futószalaggal és nagyobb felületi érdességgel kell rendelkeznie, mint a hagyományos formáké, ami megkönnyíti a formázást.
④ Acél precíziós formákhoz.
nagy szilárdságú ötvözött acélt kell választani; az üregekhez és a futókhoz használt anyagokat szigorú hőkezelésnek kell alávetni, és olyan anyagokat kell választani, amelyek nagy keménységűek (az alkotóelemek kb. 52 HRC-t érjenek el), jó kopásállóságúak és erős korrózióállóságúak.
Precíziós fröccsöntő gép
Jellemzők a műszaki paraméterek szempontjából
A fröccsnyomás alapján a hagyományos fröccsöntő gépek 147–177 MPa nyomáson működnek; a precíziós fröccsöntő gépek 216–243 MPa-on működnek; az ultra-nagynyomású- fröccsöntő gépek pedig 243–392 MPa nyomáson működnek. A precíziós fröccsöntőgépeknek a következő okok miatt kell nagynyomású-fröccsöntő gépeket használniuk:
①
A precíziós termékek pontosságának és minőségének javítása érdekében, mivel a fröccsnyomásnak van a legjelentősebb hatása a termék formázási zsugorodási sebességére. Amikor a befecskendezési nyomás eléri a 392 MPa-t, a termék formázási zsugorodási sebessége majdnem nulla. Ezen a ponton a termék pontosságát csak a penész vagy a környezet befolyásolja. A tesztek kimutatták, hogy a befecskendezési nyomás 98 MPa-ról 392 MPa-ra történő növelése 3–33%-kal növeli a mechanikai szilárdságot.
②
A precíziós termékek falvastagságának csökkentése és a fröccsöntési hossz növelése. Ha például PC-t vesszük, a hagyományos gép 177 MPa fröccsnyomással 0,2–0,8 mm falvastagságú, míg a precíziós gép 392 MPa fröccsnyomású 0,15–0,6 mm vastagságú termékeket tud formálni. Az ultra-nagynyomású-fröccsöntő gépek nagyobb áramlási hosszarányú termékeket állítanak elő.
③
A befecskendezési nyomás növelésével teljes mértékben ki lehet használni a befecskendezési sebesség hatékonyságát. A névleges befecskendezési sebesség elérésének csak két módja van: az egyik a rendszer maximális befecskendezési nyomásának növelése; a másik a csavar paramétereinek módosítása a hossz-/-átmérő arány növelése érdekében. A precíziós fröccsöntő gépek nagy fröccsöntési sebességet igényelnek. Példaként a német gyártmányú DEMAG precíziós fröccsöntő gépet (60-420t) vesszük, fröccsöntési sebessége elérheti az 1000 mm/s-t, a csavar pedig 12 m/s² gyorsulást.
A precíziós fröccsöntő gépek jellemzői a vezérlés szempontjából
① A fröccsöntési paraméterek megismételhetőségének (reprodukálhatóságának) követelményei.
② A lágyítás minőségére vonatkozó követelmények.
③ Az üzemi hidraulikaolaj hőmérsékletének szabályozása.
④ A nyomástartás követelményei.
⑤ A formahőmérséklet-szabályozás követelményei.
Precíziós fröccsöntőgép hidraulikus (olajköri) rendszere
- ① A hidraulikus rendszernek arányos komponenseket kell használnia, például arányos nyomásszelepeket, arányos áramlási szelepeket vagy szervo változó szivattyúkat.
- ② Közvetlen-nyomásos befogó mechanizmusoknál a szorító- és befecskendező részek hidraulikus áramköreit el kell választani egymástól.
- ③ A precíziós fröccsöntő gépek nagy sebessége miatt növelni kell a hidraulikus rendszer reakciósebességét.
- ④ A precíziós fröccsöntő gépek hidraulikus rendszerének teljes mértékben meg kell felelnie a mechanikai, elektromos, hidraulikus és műszerrendszerek integrált tervezésének.
Precíziós fröccsöntő gépek szerkezeti jellemzői
① A precíziós fröccsöntő gépek nagy fröccsnyomása miatt a szorítórendszer merevsége döntő fontosságú, a mozgó és álló lapok párhuzamosságát 0,05-0,08 mm tartományban kell szabályozni.
② Az alacsony-nyomású formákat védeni kell, és a szorítóerő pontosságát szigorúan ellenőrizni kell, mivel a szorítóerő nagysága befolyásolja a forma deformációjának mértékét, végső soron az öntött részek mérettűrését.
③ A forma nyitási és zárási sebességének gyorsnak kell lennie, általában 60 mm/s körül.
④ Lágyító alkatrészek: A csavarnak, a csavarfejnek, a nem{0}}visszatérő gyűrűnek és a hengernek olyan szerkezeti formát kell felvennie, amely erős lágyító képességet, jó homogenizációt és nagy befecskendezési hatékonyságot biztosít; a csavarhajtás nyomatékának nagynak kell lennie, és képesnek kell lennie a fokozatmentes fordulatszám szabályozásra. Ennek alapján a precíziós fröccsöntő gépek gyakran moduláris egységeket alkalmaznak, hogy alkalmazkodjanak a különböző precíziós műanyag alkatrészek gyártási igényeihez, ahogy az ábrán is látható.
Tudjuk, hogy a precíziós fröccsöntő gép típusától függetlenül végső soron stabilan ellenőrizni kell a fröccsöntött termékek méret- és minőségi ismételhetőségét.
A precíziós fröccsöntő gépek fő gyártói
A precíziós fröccsöntő gépek fejlesztése terén a világ jelenlegi haladó szintjét képviselő vezető gyártók között olyan német cégek találhatók, mint a KraussMaffei, Demag és Arburg, valamint olyan japán cégek, mint a Nissei, a JSW és a Sumitomo Heavy Industries. Köztük a német Arburg által piacra dobott precíziós fröccsöntő gép szorítómechanizmusa dobozos-típusú, ami jelentősen javítja a befogási pontosságot.
Zsugorodási problémák a precíziós fröccsöntött műanyag alkatrészekben.
Négy tényező befolyásolja a fröccsöntött műanyag alkatrészek zsugorodását: termikus zsugorodás, fázisátalakulási zsugorodás, orientációs zsugorodás és kompressziós zsugorodás.
Az alábbiakban elemezzük az egyes zsugorodási tényezők hatását a precíziós fröccsöntésre:
① Termikus zsugorodás
② Fázisátmeneti zsugorodás
③ Tájolási zsugorodás
④ Kompressziós zsugorodás
① Termikus zsugorodás:A termikus zsugorodás az öntőanyag és a formaanyag velejáró termofizikai jellemzője. A magasabb szerszámhőmérséklet magasabb termékhőmérsékletet eredményez, ami fokozott tényleges zsugorodáshoz vezet. Ezért a precíziós fröccsöntésnél a forma hőmérséklete nem lehet túl magas.
② Fázisátmeneti zsugorodás:A kristályos gyantákban az orientációs folyamat során makromolekulák kristályosodása következik be, ami a fajlagos térfogat csökkenése miatt zsugorodást okoz. Ezt fázisátmeneti zsugorodásnak nevezik. A magasabb formahőmérséklet magasabb kristályossághoz és nagyobb zsugorodáshoz vezet; másrészt azonban a megnövekedett kristályosság növeli a termék sűrűségét, csökkenti a lineáris tágulási együtthatót, és ezáltal csökkenti a zsugorodást. Ezért a tényleges zsugorodási arányt e két tényező együttes hatása határozza meg.
③ Tájolási zsugorodás:A molekulaláncok áramlási irányú kényszerfeszítése miatt a makromolekulák hajlamosak vissza{0}}tekerkedni és hűtés közben helyreállni, ami az orientációs irányú zsugorodást eredményezi. A molekuláris orientáció mértéke összefügg a befecskendezési nyomással, a befecskendezési sebességgel, a gyanta hőmérsékletével és a szerszám hőmérsékletével, de főként a befecskendezési sebességgel.
④ Kompressziós zsugorodás:A legtöbb műanyag összenyomható, ami azt jelenti, hogy nagy nyomás hatására fajlagos térfogata jelentősen megváltozik. Normál hőmérsékleten a befecskendezési nyomás növelése csökkenti a fröccsöntött termék fajlagos térfogatát, növeli a sűrűségét, csökkenti a lineáris tágulási együtthatót, és jelentősen csökkenti a zsugorodást. Az összenyomhatóságnak megfelelően a formázóanyag rugalmas regeneráló hatással rendelkezik, ami csökkenti a termék zsugorodását.