Ruiskutuspaine
◎Ruiskuvaluprosessin parametrit (osa 2)
Ruiskutuspainekäytetään voittamaan sulan vastus sen virtauksen aikana. Tämä vastus vaatii ruiskupuristuspaineen ruiskuvalukoneesta. Kuten kuvasta 2-1 näkyy, paine on korkein ruiskusuuttimessa ruiskupuristuksen aikana virtausvastuksen voittamiseksi sulatteen koko reitillä. Tämän jälkeen ruiskutuspaine laskee asteittain sulatteen etuosaa kohti virtauspituuden kasvaessa. Jos muotin ontelossa on hyvä tuuletus, sulatteen etuosan lopullinen paine on ilmakehän paine.
Kuvassa 2-2 on esitetty sulatteen paineen jakautuminen sen virtausreitillä. Virtauksen pituuden kasvaessa myös vastus, joka on voitettava matkan varrella, kasvaa ja myös ruiskutuspaine kasvaa vastaavasti. Vakiopainegradientin ylläpitämiseksi tasaisen sulatäyttönopeuden varmistamiseksi ruiskutuspainetta on nostettava vastaavasti virtauksen pituuden muuttuessa, ja siksi painetta sulatteen sisääntulossa on nostettava vastaavasti.
Paineen pitäminen
Lähellä ruiskutusprosessin loppua ruiskutuspaine vaihtuu pitopaineeksi ja siirtyy pitovaiheeseen. Pitovaiheen aikana ruiskuvalukone syöttää materiaalia suuttimesta onteloon täyttämään osan kutistumisen vuoksi vapautuneen tilavuuden. Jos onkalo täytetään ilman paineenpitoa, osa kutistuu noin 25 %, erityisesti rivoissa, joihin liiallinen kutistuminen jättää kutistumisjälkiä. Pitopaine on yleensä noin 85 % maksimitäyttöpaineesta, mutta tämä tulee määrittää erityisolosuhteiden mukaan.
Kuva 2-3 esittää paineenpitoprosessin ohjausta: 1 osoittaa ruiskutuksen alkamisen; 2 osoittaa, että sula tulee onteloon; 3 osoittaa, että täytön aikana on tapahtunut paineenpitokytkin; 4 osoittaa, että ontelo on täynnä; 5 osoittaa, että täyttöprosessi on siirtynyt kutistumisen kompensointivaiheeseen; 6 osoittaa, että kutistumisen kompensointi on päättynyt ja jäähdytys on alkanut. Jälkitäytön vaihe sisältää kaksi prosessia: paineenpito ja jäähdytys.
(Kuva 2-3 Paineenpitoprosessin ohjaus)
Kokeet osoittavat, että sekä liian pitkät että lyhyet pitoajat ovat haitallisia muovaukselle. Liian pitkä pitoaika johtaa epätasaiseen paineen jakautumiseen, lisääntyneeseen sisäiseen jännitykseen valetussa osassa ja lisääntyneeseen muodonmuutosherkkyyteen, mikä saattaa aiheuttaa jännityshalkeilua. Sitä vastoin riittämätön pitoaika johtaa riittämättömään paineen säilymiseen, voimakkaaseen tilavuuden kutistumiseen ja huonoon pinnan laatuun.
Pitopainekäyrä koostuu kahdesta osasta: vakiopaineen pitojakso, joka on noin 2-3 sekuntia, jota kutsutaan vakiopainekäyräksi; ja asteittain laskeva noin 1 sekunnin paineen vapautumisjakso, jota kutsutaan viivästetyn pitopaineen käyräksi. Viivästyneellä pitopainekäyrällä on merkittävä vaikutus muotokappaleeseen. Pidempi vakiopainekäyrä johtaa pienempään tilavuuden kutistumiseen ja päinvastoin. Vastaavasti jyrkempi rinne ja lyhyempi viivästetty pitopainekäyrä johtavat suurempaan tilavuuden kutistumiseen ja päinvastoin. Segmentoitu ja pitkänomainen viivästetty pitopainekäyrä johtaa pienempään tilavuuden kutistumiseen ja päinvastoin.
Sulan muovin täyttöprosessin aikana, kun onkalo on melkein täynnä, ruuvin liike vaihtuu virtausnopeuden ohjauksesta paineen säätöön. Tätä siirtymäkohtaa kutsutaan pitopaineen kytkentäohjauspisteeksi. Paineenkytkennän pitäminen on ratkaisevan tärkeää muovausprosessin ohjauksessa. Ennen pitopaineen kytkentäkohtaa sulan eteenpäinnopeus ja paine ovat korkeat; kytkentäpisteen jälkeen sulaa eteenpäin työntävän ruuvin paine on pienempi. Jos pitopaineen vaihtoa ei suoriteta, paine on erittäin korkea, kun onkalo on täynnä sulaa, mikä aiheuttaa jyrkän ruiskutuspaineen nousun, vaatii suurempaa puristusvoimaa ja jopa vikoja, kuten välähdyksen (ylimääräinen materiaali). Paineen kytkentä ruiskuvalukoneissa suoritetaan yleensä ruiskutusasennon mukaan; eli kun ruuvi saavuttaa tietyn asennon, tapahtuu pitopaineen vaihto. Paineen pitokytkennän asento, ajoitus ja paine on esitetty kuvassa 2-4.
Kierrä vastapaine
Muovin sulatus- ja pehmitysprosessin aikana sula liikkuu jatkuvasti tynnyrin etupäätä (mittauskammiota) kohti ja määrä kasvaa muodostaen vähitellen painetta, joka työntää ruuvia taaksepäin. Ruuvin liian nopean vetäytymisen estämiseksi ja sulan tasaisen tiivistymisen varmistamiseksi ruuviin on kohdistettava vastakkainen paine. Tätä vastakkaiseen suuntaan tapahtuvaa painetta, joka estää ruuvin vetäytymisen takaisin, kutsutaan vastapaineeksi, kuten kuvassa 2-6.
Vastapainetta, joka tunnetaan myös nimellä pehmittävä paine, säädetään säätämällä ruiskutussylinterin paluuöljyn kuristusventtiiliä. Ruiskutussylinterin takaosaan on asennettu vastapaineventtiili säätämään ruiskutussylinterin öljynpoistonopeutta ruuvin pyörimisen ja sisäänvetämisen aikana, jolloin sylinterissä säilyy tietty paine. Täys-sähkömoottorin ruuvin vetäytymisnopeutta (vastusta) ohjataan AC-servoventtiilillä.
Vastapaineen oikealla säädöllä on merkittäviä etuja ruiskupuristuslaadun kannalta. Ruiskuvalussa vastapaineen oikea säätö voi saavuttaa seuraavat edut:
① Se voi tiivistää sulan tynnyrissä, mikä lisää tiheyttä ja parantaa injektiotilavuuden, tuotteen painon ja mittojen vakautta.
② Se voi "puristaa" kaasun ulos sulatuksesta, mikä vähentää pintakaasukuplia ja sisäisiä ilmakuplia, mikä parantaa kiillon tasaisuutta.
③ Se hidastaa ruuvin vetäytymisnopeutta, jolloin tynnyrissä oleva sulate pehmittää täysin, lisää värijauheen/masterbatsin sekoitustasaisuutta sulatteen kanssa ja estää värien sekoittumisen tuotteessa.
④ Vastapaineen sopiva lisääminen voi parantaa pinnan kutistumista ja tuotteen kehävirtausta.
⑤ Se voi nostaa sulatteen lämpötilaa, parantaa sulatteen pehmittävää laatua, parantaa sulatteen juoksevuutta muotin täytön aikana ja poistaa kylmän liimajälkiä tuotteen pinnalta.
puristusvoima
Puristusvoima asetetaan kestämään sulan muovin laajenemisvoimaa muotissa, ja sen suuruuden määräävät tietyt tekijät, kuten ruiskutuspaine. Todellisuudessa sen jälkeen, kun sula muovi on työnnetty ulos ruiskuvalukoneen piippusuuttimesta, se kuitenkin kulkee muotin pääkanavan, haarakannattimien ja porttien läpi ennen kuin se tulee muotin onteloon, mikä johtaa merkittävään painehäviöön matkan varrella. Kuva 2-7(a) esittää ruiskutuspaineen muutoksen koko prosessin aikana tynnyristä muottiin menemiseen. Kuten kuvion 2-7(b) paineenmuutoksesta voidaan nähdä, paine putoaa vain 20 %:iin alkuperäisestä ruiskutuspaineesta muotin ontelon päässä.
Tynnyrin lämpötila
Sulamislämpötilaa on säädettävä tietyllä alueella. Jos lämpötila on liian alhainen, sulatteen huono plastisointi vaikuttaa muovattujen osien laatuun ja lisää prosessin vaikeutta; jos lämpötila on liian korkea, raaka-aineet ovat alttiita hajoamiselle. Varsinaisessa ruiskuvalussa sulamislämpötila on usein korkeampi kuin tynnyrin lämpötila. Ero liittyy ruiskutusnopeuteen ja materiaalin ominaisuuksiin, ja se voi olla jopa 30 astetta. Tämä johtuu siitä, että sulate altistuu leikkausvoimalle kulkiessaan portin läpi, jolloin syntyy paljon lämpöä, kuten kuvassa 2-8.
(1 - Tynnyrin lämmitys alkaa; 2 - Ruuvin pehmentäminen alkaa; 3 - Sula saavuttaa jakoputken pään; 4 - Sula kulkee portin läpi; 5 - Täyttö päättyy)
Tynnyrin lämpötila on ratkaiseva injektiopaineeseen vaikuttava tekijä. Ruiskuvalukoneen tynnyreissä on tyypillisesti 5 tai 6 kuumennusvyöhykettä ja jokaisella materiaalilla on sopiva muovauslämpötilansa. Tarkat valulämpötilat löytyvät toimittajan antamista tiedoista. Taulukossa 2-3 on lueteltu yleisesti käytettyjen muovien muovauslämpötilat.