Как да реализираме тънкостенно леене под налягане с традиционно оборудване?

В процеса на леене под налягане на пластмаса дебелината на стената на детайла е много критичен параметър. Тънкостенните части за леене под налягане имат много предимства, като намаляване на теглото на частите, производствения мащаб, разходите за материали и цикъла на формоване. Въпреки това не е рентабилно да се използват скъпи високоскоростни машини за леене под налягане за производство на тънкостенни продукти.
Независимо дали традиционната машина за леене под налягане е компетентна или не, нека анализираме този проблем:
Първо, трябва да разберем какво е тънкостенно леене под налягане. Като цяло тънкостенното леене под налягане се отнася до част за леене под налягане с повърхност от 50 квадратни сантиметра и дебелина на стената 1 mm. Това ниво на леене под налягане може да се нарече тънкостенно леене под налягане.
Въпреки това, традиционната машина за леене под налягане не може да отговори на изискванията за леене под налягане с тънки стени. Вземете традиционна машина за леене под налягане за изработване на части с дебелина на стената 3 mm като пример: когато предната част на разтопения термопласт протича през кухината на формата, тя ще влезе в контакт със сърцевината или вътрешната стена на кухината на матрицата с по-ниска температура и форма втвърдена тънка кожа. Този вид преждевременно втвърдена кожа представлява около 20 процента от общата дебелина на стената.
Вътре в този слой кожа инжектираният разтопен материал все още тече напред. Очевидно, ако дебелината на стената на частта се намали до степента на тънка стена, нейната скорост на охлаждане също ще се ускори, което ще доведе до увеличаване на съотношението на втвърдената обвивка спрямо цялата дебелина на стената, тоест нейната последваща разтопена сърцевина вливането в кухината на формата ще бъде намалено. Напротив, времевият интервал за кондензация на части се скъсява. Всичко това затруднява непрекъснатия поток от материали, което прави по-трудно за частите да постигнат изискванията за пълнене преди кондензация.
За да се преодолеят трудностите при пълнене при тънкостенно леене под налягане, обикновено се изисква специален дизайн или модификация на машината за леене под налягане, като например използването на многоканални отвори за шприцване, прилагане на налягане на шприцване до 241Pa и скорост на шприцване от 1000MM/S. Тези практики обаче ще струват значителни пари.
И така, можем ли да контролираме някои параметри на процеса на традиционната немодифицирана стандартна машина за леене под налягане, за да отговорим на изискванията за леене под налягане на тънки стени?
Отговорът е да. Беше съобщено, че някой е направил този експеримент на традиционна машина за леене под налягане с максимална сила на затягане от 90 хектара и максимален обем на впръскване от 170 g: матрица с ветрилообразна вложка за шприцване, отвор за шприцване и кухина беше поставена върху тази машина. Съотношението на дължината към дебелината на вложката е 140:1, а дебелината на кухината е 1 мм. Използваните пластмаси са Lexan SP7602 и Magnum 9015.
Теглото на продуктовата част е единствената променлива изходна стойност. При същото състояние на кухината на формата, промяната на теглото на частта очевидно е тясно свързана със степента на запълване на разтопения материал в кухината на матрицата по време на процеса на леене под налягане. Твърди се, че надеждността на резултатите от анализа на промяната на теглото на частите може да достигне до 95 процента. Следователно този експеримент се основава на връзката между параметрите на процеса и теглото на частите. Поради тази причина пет конвертора за налягане и температура са специално монтирани в кухината на формата. Система за контрол на данните проследява кривата на налягането и температурата в кухината.
Експериментът приема дизайн на половин фракционен фактор за изследване на температурата на дюзата, температурата на матрицата, времето за охлаждане, скоростта на инжектиране и налягането при задържане на избелването. Твърди се, че тези пет параметъра могат да повлияят на теглото на частите. За да се установят тези параметри, за да се определи тяхното влияние върху теглото на частите, се използват различни комбинации от високи и ниски стойности за леене под налягане.
PC и ABS са тествани. Експерименталните условия са: съответна температура на топене, стандартна температура на формата и тегло на детайла, стандартна якост на опън на детайла и максимално допустима скорост на инжектиране. В допълнение, относителният вискозитет на двата материала също може да бъде установен при различни скорости на срязване.
Експерименталните резултати са както следва:
1. Когато температурата на топене на ABS материала се повиши от 260 градуса на 280 градуса, теглото на неговите части ще се увеличи от 6,6 g на 7,4 g, тоест 12 процента.
2. За PC материали, когато температурата на топене се повиши от 290 градуса до 300 градуса, теглото на частите се увеличава от 7,3 g на 8,9 g, което е 22 процента
3. Когато температурата на матрицата се повиши от 80 градуса до 90 градуса, теглото на частите, направени от PC и ABS, се увеличава, но PC е по-чувствителен. Теглото на частите, направени от последния, може да се увеличи от 8,4 g на 8,8 g, което е увеличение от 4,8 процента.
4. Промените в температурата на топене и температурата на формата ще доведат до промени в якостта на опън на частите. Повишаването на температурата на топене обаче ще намали якостта, докато повишаването на температурата на формата ще увеличи якостта.
5. Съкращаването на времето за охлаждане и увеличаването на скоростта на впръскване ще увеличи теглото на PC частите, докато ABS материалите не се влияят от тези два параметъра.
Анализ на резултатите:
За PC материалите температурата на топене, температурата на формата, времето за охлаждане и скоростта на инжектиране са ключовите параметри, които влияят на теглото на частите; За ABS параметрите, които влияят върху теглото на неговите части, са само температурата на топене и температурата на формата.
Повишаването на температурата на топене ще накара материала да има по-висока топлинна енергия и по-нисък вискозитет, което ще направи разтопения материал по-лесен, ще образува по-голяма дължина на струята и ще запълни кухината по-гладко. Въпреки това, ако температурата на топене е твърде висока, материалът ще се влоши и ще се разгради. Следователно този параметър може да се използва само за осигуряване на запълване на кухината в рамките на горната граница, разрешена от материала.
Повишаването на температурата на формата ще намали кондензационния слой на материала в кухината на формата и ще направи разтопения материал по-лесен за протичане в кухината на формата, така че да се получи по-голямо тегло на частта и по-добро качество на повърхността.
По-краткото време за охлаждане може да направи престоя на стопения материал в контейнера по-кратък и да намали възможността от разграждане. Смята се, че намаляването на дебелината на стената с 50 процента ще доведе до 4-кратно намаляване на времето за охлаждане. В допълнение, времето за охлаждане съставлява около 70 процента от цикъла на формоване и намаляването му означава подобряване на ефективността на производството.
Инжекционният обем на машината трябва да бъде възможно най-висок. Това също помага да се намали времето за престой на разтопените материали в контейнера. Увеличаването на скоростта на впръскване също ще намали относителния вискозитет на разтопения материал, което е резултат от влиянието на псевдопластмасата, когато срязването стане по-тънко. В същото време това нагряване на срязване се случва само за по-малко от секунда, което е незначително за причиняване на очевидно разграждане.
Увеличаването на скоростта на впръскване ще намали вискозитета на PC материала и ще увеличи теглото на частите, но е много по-малко от това на частите с по-висока температура на топене. Въпреки това, тъй като може да направи материала по-устойчив на разграждане, препоръчително е да се подобри скоростта на инжектиране.
Промяната на скоростта на впръскване няма почти никакъв ефект върху ABS материала, което е така, защото неговият относителен вискозитет не е намалял значително в този момент.
Чрез промяна на някои параметри на процеса при условие на традиционна машина за леене под налягане теглото на частите е увеличено.
Този резултат всъщност отразява увеличаването на способността на пластмасата да запълва кухината от 1 мм в разтопено състояние, което подобрява способността за формоване на тънки стени.
Според експерименталните резултати е възможно също така да се обработват тънкостенни части на традиционни машини за леене под налягане. По време на работа скоростта на впръскване може да се регулира до максимално допустимата горна граница. На тази основа двата параметъра могат да бъдат подобрени доколкото е възможно според максималната граница на температурата на топене и стандарта за максимална температура на формата, препоръчан от материала. Това е основната контрамярка за постигане на висококачествено тънкостенно леене под налягане с евтин избор на традиционните машини за леене под налягане.