Впрыск –
процесс заполнения гнезда прессформы расплавом полимера при
шприцевании (выдавливании) расплава шнеком (винтом) из материального
цилиндра в гнездо сомкнутой прессформы. Фаза впрыска – это тот
отрезок времени в течении которого расплав полимера протекает от
сопла машины до конца литого изделия и целиком заполняет полость
формы.
Фаза впрыска
– это важнейший процесс, так как он имеет большое влияние на
формирование свойств литого изделия. В течении фазы впрыска могут
подвергаться влиянию такие признаки качества, как поверхность,
внешний вид, деформация, ориентации в поверхностном слое и
кристалличность. В фазе впрыска можно влиять, например, на положение
соединительных швов,их различимость, направление потоков, разницу в
глянце на поверхности литых изделий. Путем изменения параметров
настроек термопластавтомата можно влиять на ориентации макромолекул
полимера, прочность изделия, ударную вязкость, свойства поверхности,
различимость соединительных швов, а также размеры и вес изделия.
Технологические требования к фазе впрыска.
Скорость и давление впрыска влияет на скорость растекания
расплава в прессформе.
- В большинстве
случаев рекомендуется использовать ступенчатую скорость впрыска (по
программе медленно-быстро-медленно). В начальной фазе наполнения
прессформы требуется впрыскивать медленно, чтобы предотвратить
дефекты на поверхности изделия близ литника (черные пригары на
поверхности изделия, трещины на поверхности вблизи литника).
Скорость шнека должна быть так распределена по ступеням, чтобы
устанавливалась по возможности постоянная скорость фронта течения. В
конечной фазе заполнения прессформы скорость впрыска снижать имеет
смысл обычно в случае образования грата (облоя), при условии
правильно установленных остальных параметров литья (давление,
скорость впрыска/выдержки; точка переключения на выдержку;
температура материала и прессформы).
- Температура
расплава должна быть по возможности высокой (в пределах диапазона
температур переработки данного полимера), чтобы предотвратить
необходимость в высоком давлении впрыска.
- Чтобы по
возможности наполнять все гнездо формы расплавом одинаковой
температуры, нужно, в принципе, с учетом геометрии литого изделия
производить впрыск насколько возможно быстро.
- У отлитых под
давлением изделий с различной толщиной стенок нужно снизить скорость
впрыска, прежде чем фронт течения достигнет зоны разницы в толщине
стенок. Затем ее можно снова повысить.
Слишком высокая
скорость впрыска приводит к:
- образованию грата
(облоя);
- дефекты
поверхности в зоне литника;
- дизельный эффект
(пригар) в зоне литника и в конце хода течения;
- видимые следы
течения материала в зоне литника;
- потребность в
завышении усилия смыкания прессформы (выше необходимого).
Слишком низкая
скорость впрыска приводит к:
- эффект
грампластинки (концентрические круги на поверхности изделия);
- недостаточное
заполнение прессформы (недолив);
- деформация
извлеченного изделия;
- различимость
соединительных швов (стыка потоков материала);
Высокое давление впрыска необходимо для преодоления
сопротивлений на всем пути течения вещества. Наибольшие потери
наблюдаются при прохождении через сопла, а также через
литниковую систему.
В
самой форме во время быстрого течения давление вещества изменяется в
зависимости от сопротивления течения и является сравнительно низким,
но зато после заполнения гнезда наступает его моментальный рост.
Собственно этот рост и вызывает сжатие вещества и является
необходимым для полного заполнения гнезда. Величина давления впрыска определяется толщиной стенок изделия и путем
течения материала (от литника до самой дальней точки на кромке
изделия), для тонкостенных изделий, толщина стенки <=1 мм, 1100-1300
бар (при максимальном давлении гидравлической системы
термопластавтомата 1400 бар); для изделий со средней толщиной
стенки, толщина стенки <=1,0-2,5 мм, 900-1200 бар; для толстостенных
изделий, толщина стенки >2,5 мм, 500-900 бар.
Слишком высокое
давление впрыска приводит к:
-
прираскрытие формы и
образование грата (облоя);
-
напряжение собственно прессованного изделия ( ухудшение качеств);
-
разброс размеров
и веса изделия;
-
обратное движение
расплава полимера
в цилиндр после переключения на подпрессовку
(выдержку под давлением);
-
потери
энергии.
Слишком низкое
давление впрыска приводит к:
-
недоливы
и торможение
движения (переохлаждения) вещества в отдельных фрагментах гнезд прессформы.
- расклинивание
прессформы с последующим отрывом от стола термопластавтомата при
размыкании.
Заданная величина
ограничения давления впрыска должна быть, как минимум, на 10%
больше, чем фактически развивающееся при впрыске удельное давление
(давление, возникающее при заполнении прессформы расплавом и его
затвердевании), чтобы скорость движения шнека во время впрыскивания
не изменялась из-за ограничения давления впрыска
Единственная возможность предотвратить чрезмерные скачки давления
заключается в особом моменте, называемом переключательным пунктом
(или точкой переключения с давления впрыска на выдержку),
за которым оно достигнет максимума и переключится на более низкое
гидравлическое давление
выдержки (подпрессовки).
Величина давления выдержки, как правило, составляет 30-50% от
величины давления впрыска.
При изготовлении литых изделий правильно выбранная и точно
воспроизводимая точка переключения с фазы впрыска на фазу выдержки
под давлением играет важную роль. В течении фазы впрыска,
регулируемой по скорости и давлению, расплав пластмассы вводится в
полость формы, пока она не будет заполнена по всему объему (на
90-100% в зависимости от точности воспроизводимости параметров литья
термопластавтоматом). В последующей фазе выдержки под давлением,
регулируемой по давлению и скорости (на некоторых
термопластавтоматах только по давлению), компенсируется усадка
объема, происшедшая из-за термического сжатия (охлаждения), а также
окончательно оформляется кромка изделия. В идеальном случае
переключение производится точно к моменту объемного заполнения
полости прессформы. Переключение может быть организовано в
зависимости от хода шнека, времени, гидравлического давления
термопластавтомата и давления расплава внутри прессформы.
Переключение в зависимости от хода шнека
- наиболее распространенный вид переключения. При зависящим от хода
переключением выдержка под давлением включается в зависимости от
положения шнека. Важным условием для гарантирования постоянного
качества литого изделия при этом типе переключения является конечное
положение шнека после дозировки, выдерживаемое строго постоянным, и
работа затвора обратного потока с хорошей воспроизводимостью.
Современные машины литья под давлением показывают, в какой точке по
ходу шнека было фактически выполнено переключение с впрыска на
давление выдержки. Колебание положения точки переключения не должно
быть больше чем ±0,1 мм. Неточность этого значения от одного впрыска
к другому может стать очень большой, особенно при высоких скоростях
впрыска (также значительное влияние оказывает неправильная работа
затвора обратного потока или его поломка; изношенность шнека и
материального цилиндра; термическая неоднородность расплава полимера
из-за неправильно установленной температуры переработки или
повышенной влажности полимера).
Переключение в зависимости от времени применяется относительно редко. Переключение
производится по истечении установленного для длительности впрыска
времени. Это время можно определить при задании переключения на
выдержку по ходу шнека, машина при этом сама измерит длительность
фазы впрыска. Затем включается режим переключения на выдержку в
зависимости от времени. Недостаток этого метода переключения – время
впрыска должно устанавливаться заново, если была изменена скорость
впрыска.
Переключение в зависимости от гидравлического давления
тоже применяется очень редко. Давление переключения должно быть
заранее определено при оптимизированном переключении в зависимости
от величины хода шнека. Переключение в зависимости от давления в
гидравлике производится с помощью датчика давления в гидравлическом
цилиндре впрыска. При достижении заданного значения давления
происходит переключение на выдержку под давлением.
Переключение в зависимости от давления внутри прессформы.
С помощью датчики давления, установленного внутри прессформы, можно
производить переключение с зависимостью от давления точно в момент
заполнения всего объема полости формы. При переключении, зависящем
от внутреннего давления в прессформе, переключение производится
принудительно всегда при одинаковой величине заполнения объема (при
этом значительно снижается влияние других факторов, таких, как
работа затвора обратного потока, конечное положение шнека). Этот
метод переключения имеет целый ряд технологических преимуществ: 1)
Переработчик с помощью датчика давления в прессформе получает
актуальные сведения обо всех изменениях давления во время фазы
впрыска и фазы выдержки под давлением; 2) Переключение всегда
происходит очень точно при заданном заполнении полости формы. |
