Литье под давлением, также известный как литье под давлением, представляет собой метод формования, сочетающий в себе литье под давлением и формование. Преимуществами метода литья под давлением являются быстрая скорость производства и высокая эффективность, операция может быть автоматизирована, существует множество дизайнов и цветов, формы могут быть от простых до сложных, размеры могут быть от больших до маленьких, а изделие размеры точны, изделия легко заменяются и могут быть изготовлены из деталей сложной формы. Литье под давлением подходит для массового производства, изделий сложной формы и других областей обработки литья.
При определенной температуре полностью расплавленный пластиковый материал перемешивается шнеком, впрыскивается в полость формы под высоким давлением, охлаждается и затвердевает с получением формованного изделия. Этот метод подходит для массового производства деталей сложной формы и является одним из важных методов обработки.
- Основная информация о литье под давлением
- История
- Процесс литья под давлением
- Контроль давления
- Давление впрыска
- Параметр
- Основная информация о литье под давлением
Процесс литья под давлением можно условно разделить на следующие 6 этапов:
Зажим формы, инъекция клея, поддержание давления, охлаждение, открытие формы иудаление продукта.
Повторяя описанный выше процесс, можно периодически производить продукцию партиями. Формование термореактивных пластиков и резины также включает в себя тот же процесс, но температура ствола ниже, чем у термопластичных пластиков, а давление впрыска выше. Форма нагревается. После того, как материал впрыскивается, он должен пройти процесс отверждения или вулканизации в форме, а затем очищается от пленки, пока он горячий.
Тенденция сегодняшних технологий обработки развивается в направлении высоких технологий. Эти технологии включают в себя: микролитье под давлением, литье под давлением композитных материалов с высоким содержанием наполнения, литье под давлением с использованием воды, смешанное использование различных специальных процессов литья под давлением, литье пены под давлением, технологию формования, технологию моделирования и т. д.
В 1868 году Хаятт разработал пластиковый материал, который он назвал целлулоидом. Целлулоид был изобретен в 1851 году Александром Парксом. Hyatt совершенствует его, чтобы из него можно было придавать готовые формы. Хаятт и его брат Исайя зарегистрировали патент на первую плунжерную литьевую машину в 1872 году. Эта машина относительно проще тех, которые использовались в 20 веке. По сути, он действует как гигантская игла для подкожных инъекций. Эта гигантская игла (диффузионный цилиндр) впрыскивает пластик в форму через нагретый цилиндр.
В 1940-х годах Вторая мировая война создала огромный спрос на дешевую продукцию массового производства. недорогая продукция массового производства.
В 1946 году американский изобретатель Джеймс Уотсон Хендри построил первую машину для литья под давлением, позволившую более точно контролировать скорость впрыска и качество выпускаемых изделий. Эта машина также позволяет смешивать материалы перед инъекцией, чтобы цветные или переработанные пластмассы можно было тщательно перемешать с первичным материалом. В 1951 году в США была разработана первая шнековая литьевая машина. Он не подавал заявку на патент, и это устройство используется до сих пор.
В 1970-х годах Хендри разработал первый процесс литья под давлением с использованием газа и позволил производить сложные полые изделия, которые быстро охлаждались. Это значительно увеличивает гибкость конструкции, а также прочность и конечные характеристики изготавливаемых деталей, одновременно сокращая время производства, стоимость, вес и количество отходов.
контроль температуры
- Температура цилиндра: температуры, которые необходимо контролировать в процессе литья под давлением, включают температуру цилиндра, температуру сопла, температуру формы и т. д. Первые две температуры в основном влияют на пластификацию и текучесть пластмасс, тогда как последняя температура в основном влияет на текучесть и охлаждение. из пластмасс. Каждый пластик имеет разную температуру плавления. Один и тот же пластик имеет разные температуры текучести и температуры разложения из-за разных источников или марок. Это связано с разными средними молекулярными массами и молекулярно-массовыми распределениями. Пластмассы при разных типах литья под давлением имеют разные температуры текучести и температуры разложения. Процесс пластификации в машине также разный, поэтому и температура ствола тоже разная.
- Температура сопла: температура сопла обычно немного ниже максимальной температуры ствола. Это необходимо для предотвращения «слюноотделения», которое может возникнуть в прямоточном сопле. Температура сопла не может быть слишком низкой, в противном случае это приведет к преждевременному затвердеванию расплавленного материала и блокированию сопла, или материал преждевременного затвердевания будет введен в полость формы и повлияет на характеристики продукта.
- Температура пресс-формы. Температура пресс-формы оказывает большое влияние на внутренние характеристики и внешнее качество продукта. Температура формы зависит от кристалличности пластика, размера и структуры изделия, требований к производительности и других условий процесса (температуры расплава, скорости и давления впрыска, цикла формования и т. д.).
Контроль давления
Давление в процессе литья под давлением включает давление пластификации и давление впрыска и напрямую влияет на пластификацию пластика и качество продукции.
- Давление пластификации: (противодавление) При использовании шнековой литьевой машины давление, оказываемое расплавом на верхнюю часть шнека, когда шнек вращается и отступает, называется давлением пластификации, также известным как противодавление. Величину этого давления можно регулировать через предохранительный клапан в гидравлической системе. При инъектировании величину пластифицирующего давления необходимо менять в зависимости от конструкции шнека, требований к качеству продукции и типа пластика. Если эти условия и скорость шнека остаются неизменными, увеличение давления пластификации усилит сдвиг. Эффект заключается в повышении температуры расплава, но это снизит эффективность пластификации, увеличит противоток и утечку, а также увеличит мощность привода.
Кроме того, увеличение давления пластификации часто может сделать температуру расплава однородной, цветные материалы можно равномерно перемешать, а газ в расплаве можно выпустить. В общих операциях давление пластификации должно быть как можно более низким, обеспечивая при этом превосходное качество продукции. Удельное значение варьируется в зависимости от типа используемого пластика, но обычно оно редко превышает 20 кг/см2.
Давление впрыска: В современном производстве давление впрыска почти всех литьевых машин основано на давлении плунжера или верхней части винта на пластик.
Приложенное давление (пересчитанное из давления в маслопроводе) должно иметь преимущественную силу. Роль давления впрыска при литье под давлением заключается в преодолении сопротивления течению пластика из цилиндра в полость, придании расплавленному материалу скорости заполнения и уплотнении расплавленного материала.
- Цикл формования
Время, необходимое для завершения процесса литья под давлением, называется циклом формования, также известным как цикл формования. Фактически он включает в себя следующие части: Цикл формования: Цикл формования напрямую влияет на производительность труда и загрузку оборудования. Поэтому в процессе производства соответствующие промежутки в цикле формования должны быть максимально сокращены, обеспечивая при этом качество. Во всем цикле формования время впрыска и время охлаждения являются наиболее важными и оказывают решающее влияние на качество продукта. Время наполнения во время впрыска прямо обратно пропорционально скорости наполнения. Время заполнения в рабочей среде обычно составляет около 3-5 секунд. Время выдержки во время впрыска — это время давления на пластик в полости, которое составляет большую часть всего времени впрыска, обычно около 20-120 секунд (до 5-10 минут для особо толстых части). Время выдержки до замерзания расплава у литника будет влиять на точность размеров изделия. Если это произойдет позже, это не окажет никакого влияния. Наилучшее значение имеет также время выдержки, которое, как известно, зависит от температуры материала, температуры формы и размера основного канала и литника. Если размеры основного канала и шибера и условия технологического процесса нормальные, обычно используют значение давления с наименьшим диапазоном колебаний скорости усадки изделия. Время охлаждения в основном зависит от толщины изделия, термических и кристаллизационных свойств пластика, температуры формы. Конечная точка времени охлаждения должна быть основана на принципе обеспечения отсутствия изменений при извлечении изделия из формы. Время охлаждения обычно составляет от 30 до 120 секунд. Не обязательно, чтобы время охлаждения было слишком долгим. Это не только снизит эффективность производства, но и повлияет на качество сложных деталей. Это вызовет трудности при извлечении из формы, и даже при принудительном извлечении из формы возникнет напряжение. Другие моменты в цикле формования связаны с тем, является ли производственный процесс непрерывным и автоматизированным, а также со степенью непрерывности и автоматизации.
- Давление впрыска
Давление литья под давлением обеспечивается гидравлической системой литьевой системы. Давление гидроцилиндра передается расплаву пластика через шнек термопластавтомата. Под действием давления расплав пластика поступает в вертикальный канал потока (также основной канал потока для некоторых форм), основной канал потока и шунтирующий поток формы через сопло машины для литья под давлением. канал и поступает в полость формы через литник. Этот процесс представляет собой процесс литья под давлением или называется процессом наполнения. Существование давления необходимо для преодоления сопротивления во время процесса течения расплава, или, наоборот, сопротивление, существующее во время процесса течения, должно быть компенсировано давлением литьевой машины, чтобы обеспечить плавность процесса наполнения.
В процессе литья под давлением давление на сопле термопластавтомата является максимальным, чтобы преодолеть сопротивление течению расплава на протяжении всего процесса. Далее давление постепенно снижается по длине потока к переднему фронту волны расплава. Если вытяжка внутри полости формы хорошая, конечное давление на переднем конце расплава будет атмосферным.
Существует множество факторов, влияющих на давление наполнения расплавом, которые можно свести к трем категориям: (1) материальные факторы, такие как тип и вязкость пластика и т. д.; (2) структурные факторы, такие как тип, количество и расположение разливочной системы, форма полости формы и качество изделия. Толщина и т. д.; (3) Факторы процесса формования.
2.Время литья под давлением
Упомянутое здесь время литья под давлением относится к времени, необходимому для заполнения полости расплавом пластика, исключая вспомогательное время, такое как открытие и закрытие формы. Хотя время впрыска очень короткое и мало влияет на цикл формования, регулировка времени впрыска оказывает большое влияние на контроль давления в литнике, бегунке и полости. Разумное время литья под давлением помогает идеально заполнить расплав и имеет большое значение для улучшения качества поверхности изделия и снижения допусков на размеры.
Время литья под давлением намного меньше времени охлаждения, примерно от 1/10 до 1/15 времени охлаждения. Это правило можно использовать как основу для прогнозирования всего времени формования пластмассовых деталей. При анализе текучести пресс-формы, только когда расплав полностью перемещается за счет вращения шнека для заполнения полости, время впрыска в результатах анализа будет равно времени впрыска, установленному в условиях процесса. Если переключение давления шнека происходит до заполнения полости, результаты анализа будут превосходить заданные условия процесса.
3. Температура литья под давлением
Температура литья под давлением является важным фактором, влияющим на давление литья под давлением. Цилиндр термопластавтомата имеет от 5 до 6 нагревательных секций, и каждый сырьевой материал имеет свою подходящую температуру обработки (более подробную информацию о температуре обработки см. в данных, предоставленных поставщиком материала). Температура литья под давлением должна контролироваться в определенном диапазоне. Если температура слишком низкая, расплав будет плохо пластифицироваться, что ухудшит качество отливаемых деталей и увеличит сложность процесса; если температура слишком высокая, сырье легко разложится. В реальном процессе литья под давлением температура впрыска часто выше, чем температура цилиндра. Более высокое значение связано со скоростью впрыска и свойствами материала и может достигать 30 градусов. Это связано с тем, что расплавленный материал сдвигается при прохождении через порт впрыска и выделяет большое количество тепла. Есть два способа компенсировать эту разницу при анализе текучести пресс-формы. Один — попытаться измерить температуру расплавленного материала при его впрыске в воздух, а другой — включить сопло при моделировании.
4. Удержание давления и времени
Ближе к концу процесса литья под давлением шнек перестает вращаться и просто продвигается вперед. В это время литье под давлением переходит в стадию поддержания давления. В процессе удержания давления сопло термопластавтомата непрерывно пополняет материал в полость, заполняя объем, освободившийся из-за усадки детали. Если после заполнения полости не поддерживать давление, деталь усадится примерно на 25 %, особенно ребра, которые сожмутся слишком сильно и оставят следы усадки. Давление выдержки обычно составляет около 85% от максимального давления наполнения, которое, конечно, следует определять в зависимости от реальной ситуации.
5. Противодавление
Противодавление — это давление, которое необходимо преодолеть, когда шнек поворачивается и отступает для хранения материала. Использование высокого противодавления полезно для диспергирования цветных материалов и плавления пластмасс, но оно также продлевает время втягивания шнека, уменьшает длину пластиковых волокон и увеличивает давление литьевой машины. Следовательно, противодавление должно быть ниже, обычно не более, чем при литье под давлением. 20% давления. При вдувании пенопласта противодавление должно быть выше давления, образуемого газом, иначе шнек будет вытолкнут из ствола. Некоторые машины для литья под давлением могут программировать противодавление, чтобы компенсировать уменьшение длины шнека во время плавления, что снижает подвод тепла и приводит к падению температуры. Однако, поскольку результаты этого изменения трудно оценить, внести соответствующие корректировки в машину непросто.
