Принципът на прецизно леене под налягане с помощта на машини за леене под налягане

Обикновено говорим за прецизно шприцоване, тъй като точността на външния вид на шприцованите продукти трябва да отговаря на строги допуски на размерите, геометрични толеранси и грапавост на повърхността. За да се извърши прецизно леене под налягане, трябва да има много свързани условия и най-важните са четирите основни фактора на пластмасов материал, шприцформа, процес на леене под налягане и оборудване за леене под налягане. При проектирането на пластмасови продукти първо трябва да се изберат инженерни пластмасови материали, а за инженерни пластмаси, които могат да бъдат подложени на прецизно шприцоване, трябва да се изберат материали с високи механични свойства, стабилен размер, добра устойчивост на пълзене и устойчивост на напукване от околната среда. Второ, подходящите машини за леене под налягане трябва да бъдат избрани въз основа на избрания пластмасов материал, точността на размера на крайния продукт, теглото на частта, изискванията за качество и очакваната структура на формата. По време на процеса на обработка факторите, които влияят върху прецизните шприцовани продукти, идват главно от температурата на матрицата, контрола на процеса на шприцоване, както и диапазона на промените в температурата и влажността на околната среда на мястото на производство и обработката на отгряване на придобитите продукти .
По отношение на прецизното леене под налягане, формите са един от ключовете за получаване на прецизни пластмасови продукти, които отговарят на изискванията за качество. Формите, използвани за прецизно леене под налягане, трябва ефективно да отговарят на изискванията за размер, точност и форма на продукта, а материалите за формите трябва да бъдат строго подбрани. Въпреки това, дори ако точността и размерът на формата са последователни, действителният размер на формованите пластмасови продукти ще варира поради разликите в свиването. Следователно, ефективното контролиране на скоростта на свиване на пластмасовите продукти е от решаващо значение в технологията за прецизно леене под налягане.
Рационалността на дизайна на шприцформата пряко влияе върху степента на свиване на пластмасовите продукти. Тъй като размерът на кухината на матрицата се получава чрез добавяне на очакваната степен на свиване към размера на пластмасовия продукт, степента на свиване е диапазон от стойности, препоръчани от производителя на пластмаса или ръководството за инженерна пластмаса. Това не е свързано само с формата на вратата, позицията на вратата и разпределението на матрицата, но и с кристалната ориентация (анизотропия) на инженерните пластмаси. Формата, размерът, разстоянието и позицията спрямо вратата на пластмасовите продукти са тясно свързани с система за разпределение на охлаждането на формата. Основните фактори, които влияят върху скоростта на свиване на пластмасите, включват термично свиване, свиване при промяна на фазата, свиване при ориентация, свиване при компресия и еластично възстановяване, които са свързани с формоването или условията на работа на прецизно шприцовани продукти. Следователно, когато се проектират форми, е необходимо да се вземе предвид връзката между тези влияещи фактори и условията на леене под налягане, както и техните очевидни фактори, като налягане при леене под налягане и налягане в кухината и скорост на пълнене, температура на инжекционна стопилка и температура на матрицата, структура на формата и форма и разпределение на вратата, както и влиянието на площта на напречното сечение на вратата, дебелината на стената на продукта, съдържанието на усилващи пълнители в пластмасовите материали, кристалността и ориентацията на пластмасовите материали. Влиянието на горните фактори също варира поради различните пластмасови материали, други условия на формоване като температура, влажност, продължаваща кристализация, вътрешно напрежение след формоване и промени в машините за леене под налягане.
Благодарение на процеса на леене под налягане, пластмасата се трансформира от твърдо вещество (прах или гранули) в течност (стопилка) и след това в твърдо вещество (продукт). От гранулирани материали до стопилка и след това от стопилка до продукти, в средата има температурни полета, полета на напрежение, полета на потока и полета на плътност. При комбинираното действие на тези полета различните пластмаси (термореактивни или термопластични, кристални или аморфни, подсилени или неподсилени и т.н.) имат различни полимерни структурни форми и реологични свойства. Всички фактори, които влияят на гореспоменатото „поле“, неизбежно ще повлияят на физическите и механичните свойства, размера, формата, точността и качеството на външния вид на пластмасовите продукти. По този начин присъщата връзка между факторите на процеса и производителността, структурната морфология и пластмасовите продукти на полимерите ще се прояви чрез пластмасовите продукти. Анализирането на тези вътрешни връзки е от голямо значение за разумно формулиране на процеси за леене под налягане, проектиране и производство на форми според чертежи и дори за избор на оборудване за леене под налягане. Има също разлики в налягането на впръскване и скоростта на впръскване между прецизното леене под налягане и обикновеното леене под налягане. Прецизното леене под налягане често използва инжектиране под високо или свръхвисоко налягане, високоскоростно впръскване, за да се постигне по-малко свиване при формоване. Въз основа на горните причини, при проектирането на прецизни шприцформи, в допълнение към отчитането на елементите на дизайна на общите форми, трябва да се вземат предвид и следните точки: ① приемане на подходящи толеранси на размера на матрицата; ② Предотвратете появата на грешка при свиване при формоване; ③ Предотвратяване на деформация при леене под налягане; ④ Предотвратяване на деформация при изваждане от формата; ⑤ Минимизиране на грешките при производството на мухъл; ⑥ Предотвратяване на грешки в точността на формата; ⑦ Поддържайте точността на формата.
Степента на свиване ще се промени поради налягането на инжектиране, следователно за формите с една кухина налягането в кухината вътре в кухината трябва да бъде възможно най-постоянно; Що се отнася до формите с множество кухини, разликата в налягането между кухините трябва да е много малка. В случай на единична кухина с множество порти или множество кухини с множество порти, е необходимо да се инжектира при едно и също налягане на инжектиране, за да се осигури постоянно налягане в кухината. За да се постигне това, е необходимо да се гарантира, че позицията на вратата е балансирана. За да се поддържа постоянно налягане в кухината на формата, най-добре е да се поддържа постоянно налягане на входа на вратата. Равновесието на налягането при затвора е свързано със съпротивлението на потока в плъзгача. Така че, преди налягането на затвора да достигне равновесие, потокът трябва първо да се балансира.
Поради влиянието на температурата на стопилката и температурата на матрицата върху действителната скорост на свиване, е необходимо да се обърне внимание на разположението на кухините при проектиране на прецизни кухини на шприцформи, за да се улесни определянето на условията на формоване. Тъй като разтопената пластмаса внася топлина в матрицата, разпределението на температурния градиент на матрицата обикновено е около кухината, в концентрична форма с главния канал като център.
Следователно са необходими проектни мерки като балансирани канали на потока, подреждане на кухини и концентрично кръгово разположение, центрирано върху главния канал на потока, за да се намали грешката при свиване между всяка кухина, да се разшири допустимият диапазон от условия на формоване и да се намалят разходите. Разположението на кухините на прецизните шприцформи трябва да отговаря на изискванията за балансирани канали на потока и центрирано разположение с основния канал на потока и трябва да приеме разположение на кухини с основния канал на потока като симетрична линия, в противен случай това ще доведе до разлики в степента на свиване на всяка кухина.
Поради значителното въздействие на температурата на матрицата върху скоростта на свиване при формоване, както и прякото въздействие върху механичните свойства на шприцованите продукти, също така е необходимо формата да се поддържа в определения температурен диапазон и да се гарантира, че температурата на формата не промяна във времето. Температурната разлика между кухините на формата с множество кухини не трябва да се променя. Следователно мерките за контрол на температурата за нагряване или охлаждане на матрицата трябва да бъдат взети при проектирането на матрицата и за да се сведе до минимум температурната разлика между кухините на матрицата, трябва да се обърне внимание на конструкцията на охлаждащата верига за контрол на температурата. Във веригата за контрол на температурата на кухината и сърцевината има основно два метода на свързване: последователно охлаждане и паралелно охлаждане.
От гледна точка на ефективността на топлообмена потокът от охлаждаща вода трябва да бъде турбулентен. Въпреки това, в паралелна охлаждаща верига, скоростта на потока във верига, която се превръща в шунт, е по-малка, отколкото в последователна охлаждаща верига, което може да доведе до ламинарен поток и действителната скорост на потока, влизаща във всяка верига, може да не е непременно същата. Поради една и съща температура на охлаждащата вода, влизаща във всяка верига, температурата на всяка кухина на формата също трябва да бъде еднаква. В действителност обаче, поради различните скорости на потока във всяка верига и различния капацитет на охлаждане на всяка верига, температурата на всяка кухина на формата не може да бъде постоянна. Недостатъкът на използването на последователна охлаждаща верига е, че съпротивлението на потока на охлаждащата вода е високо и има значителна разлика в температурата на охлаждащата вода на входа на предната кухина спрямо тази на входа на последната кухина. Температурната разлика между входа и изхода на охлаждащата вода варира в зависимост от дебита. За малки прецизни шприцформи за обработка на пластмасови части, като цяло има предвид намаляване на разходите за матрица, е по-подходящо да се използва сериен охладителен кръг. Ако производителността на използвания контролер за регулиране на температурата на формата (машина) може да контролира потока на охлаждащата вода в рамките на 2 градуса, максималната температурна разлика на всяка кухина също може да се поддържа в диапазона от 2 градуса.
Кухината на формата и сърцевината трябва да имат собствена система за охлаждаща вода. При проектирането на охладителната верига, поради различните количества топлина, абсорбирана от кухината и сърцевината, топлинното съпротивление на структурата на веригата също варира, което води до значителна температурна разлика между температурата на водата на входа на кухината и сърцевината . Ако се използва същата система, проектирането на охладителната верига също е по-трудно. Обикновено малките шприцформи за пластмасови части имат много малки ядра, което затруднява използването на система за охлаждане с вода. Ако е възможно, сърцевината може да бъде направена от бронзов материал, а за твърди сърцевини от берилиев бронз може да се използва методът на охлаждане с щепсел. В допълнение, когато се вземат мерки за предотвратяване на изкривяване на шприцовани продукти, се надяваме също така да се поддържа определена температурна разлика между кухината и сърцевината. Следователно, когато проектирате охлаждащата верига за кухината и сърцевината на сока, трябва да е възможно температурата да се регулира и контролира отделно. За да се поддържа точността на матрицата при налягане на впръскване и сила на заключване, при проектирането на структурата на матрицата трябва да се вземе предвид осъществимостта на шлайфане, шлайфане и полиране на частите на кухината. Въпреки че обработката на кухината и сърцевината е достигнала изисквания за висока точност и скоростта на свиване се очаква, поради централното отклонение по време на формоването, съответните размери на вътрешната и външната страна на формованите продукти е трудно да отговорят на изискванията за проектиране на пластмасови компоненти. За да се поддържа точността на размерите на подвижните и фиксирани кухини на формата върху разделителната повърхност, в допълнение към настройката на често използваните направляващи колони и водещи втулки за центриране, е необходимо също така да се монтират конични позициониращи щифтове или клиновидни блокове, за да се гарантира точна и надеждна точност на позициониране.
Материалите, използвани за производство на прецизни шприцформи, трябва да бъдат висококачествена легирана инструментална стомана с високи механични свойства и ниско термично пълзене. Материалите за формите за производство на кухини и канали трябва да бъдат материали с висока твърдост, добра устойчивост на износване, силна устойчивост на корозия и устойчивост на термична деформация, които са били подложени на стриктна термична обработка. В същото време трябва да се имат предвид и трудността и икономичността на механичната и електрическата обработка. За да се предотвратят промени в точността на размерите на матрицата, дължащи се на промени в стареенето, е необходимо да се определи темперираща обработка или нискотемпературна обработка, за да се намали остатъчната аустенитна структура на материала на матрицата по време на топлинна обработка при проектирането на матрицата. За уязвимите части на прецизните шприцформи, особено кухината, сърцевината и други уязвими части, трябва да се вземе предвид възможността за ремонт по време на проектирането, за да се поддържа висока точност след ремонт на формата.
Технологията за прецизно леене под налягане е основната и ключова производствена технология за пластмасови компоненти, а проектирането на прецизни форми за шприцване е основната част от тази производствена технология. Разумният дизайн на прецизните шприцформи е основата и необходимата предпоставка за получаване на прецизни продукти. Чрез разумно определяне на размера и толеранса на матрицата, приемане на технически мерки за предотвратяване на грешка при свиване, деформация при впръскване, деформация при изваждане от формата, преливане на ръбове и т.н. в продуктите, формовани под налягане, и осигуряване на точност на матрицата и приемане на правилния прецизен процес на формоване под налягане, подходящи инженерни пластмасови материали, прецизно инжекционно оборудване и прецизни шприцовани винтови компоненти, може да се постигне най-доброто съвпадение!