Tlak ubrizgavanja
◎Parametri procesa injekcijskog prešanja (2. dio)
Tlak ubrizgavanjasluži za svladavanje otpora taline tijekom njenog strujanja. Ovaj otpor zahtijeva pritisak ubrizgavanja iz stroja za ubrizgavanje. Kao što je prikazano na slici 2-1, tlak je najveći na mlaznici za ubrizgavanje tijekom injekcijskog prešanja kako bi se prevladao otpor protoka kroz čitavu putanju taline. Nakon toga, tlak ubrizgavanja postupno opada prema prednjem dijelu taline kako se duljina protoka povećava. Ako šupljina kalupa ima dobru ventilaciju, konačni tlak na prednjoj strani taline je atmosferski tlak.
Slika 2-2 prikazuje distribuciju tlaka taline duž njezine putanje protoka. Kako se duljina protoka povećava, otpor koji treba svladati na putu također raste, au skladu s tim raste i tlak ubrizgavanja. Kako bi se održao konstantan gradijent tlaka kako bi se osigurala ravnomjerna brzina punjenja taline, tlak ubrizgavanja mora se povećati u skladu s promjenom duljine protoka, a prema tome i tlak na ulazu u talinu mora se u skladu s tim povećati.
Držanje pritiska
Pred kraj procesa ubrizgavanja, tlak ubrizgavanja se prebacuje na tlak zadržavanja, ulazeći u fazu zadržavanja. Tijekom faze držanja, stroj za injekcijsko prešanje ubacuje materijal u šupljinu iz mlaznice kako bi ispunio volumen koji je ispražnjen skupljanjem dijela. Ako se šupljina ispuni bez pritiska držanja, dio će se skupiti za otprilike 25%, posebno na rebrima gdje će prekomjerno skupljanje ostaviti tragove skupljanja. Tlak zadržavanja općenito je oko 85% maksimalnog tlaka punjenja, ali to treba odrediti na temelju specifičnih okolnosti.
Slika 2-3 prikazuje kontrolu procesa održavanja tlaka: 1 označava početak ubrizgavanja; 2 označava da talina ulazi u šupljinu; 3 označava da je došlo do prekida pritiska tijekom punjenja; 4 označava da je šupljina puna; 5 označava da je proces punjenja ušao u fazu kompenzacije skupljanja; 6 označava da je kompenzacija skupljanja završila i da je počelo hlađenje. Faza naknadnog punjenja uključuje dva procesa: održavanje tlaka i hlađenje.
(Slika 2-3 Kontrola procesa održavanja tlaka)
Eksperimenti pokazuju da su i pretjerano dugo i kratko vrijeme držanja štetni za kalupljenje. Prekomjerno vrijeme držanja dovodi do neravnomjerne raspodjele tlaka, povećanog unutarnjeg naprezanja u oblikovanom dijelu i povećane osjetljivosti na deformacije, što potencijalno uzrokuje pucanje uslijed naprezanja. Suprotno tome, nedovoljno vrijeme zadržavanja rezultira neadekvatnim zadržavanjem tlaka, velikim skupljanjem volumena i lošom kvalitetom površine.
Krivulja pritiska zadržavanja sastoji se od dva dijela: period zadržavanja konstantnog pritiska od približno 2-3 sekunde, koji se naziva krivulja konstantnog pritiska zadržavanja; i postupno opadajuće razdoblje otpuštanja tlaka od približno 1 sekunde, koje se naziva krivulja odgođenog pritiska zadržavanja. Krivulja pritiska odgođenog držanja ima značajan utjecaj na oblikovani dio. Dulja krivulja konstantnog pritiska zadržavanja rezultira manjim skupljanjem volumena, i obrnuto. Slično tome, strmiji nagib i kraća odgođena krivulja pritiska zadržavanja rezultiraju većim skupljanjem volumena, i obrnuto. Segmentirana i izdužena odgođena krivulja pritiska zadržavanja rezultira manjim skupljanjem volumena, i obrnuto.
Tijekom procesa punjenja rastaljene plastike, kada je šupljina gotovo puna, kretanje vijka se prebacuje s kontrole brzine protoka na kontrolu tlaka. Ova prijelazna točka naziva se kontrolna točka sklopke tlaka držanja. Održavanje sklopke tlaka ključno je za kontrolu procesa kalupljenja. Prije preklopne točke pritiska zadržavanja, brzina naprijed i tlak taline su visoki; nakon točke prebacivanja, tlak puža koji gura talinu prema naprijed je manji. Ako se ne izvrši promjena tlaka držanja, tlak će biti vrlo visok kada je šupljina puna taline, uzrokujući naglo povećanje tlaka ubrizgavanja, zahtijevajući veću silu stezanja, pa čak i dovodeći do nedostataka kao što je bljesak (višak materijala). Prekidanje pritiska držanja u strojevima za injekcijsko prešanje općenito se izvodi prema položaju ubrizgavanja; to jest, kada vijak dosegne određeni položaj, dolazi do prespajanja pritiska zadržavanja. Položaj, vrijeme i tlak sklopke pritiska držanja prikazani su na slici 2-4.
Povratni pritisak vijka
Tijekom procesa topljenja i plastificiranja plastike, talina se neprestano kreće prema prednjem kraju bačve (mjerna komora), a količina se povećava, postupno stvarajući pritisak koji gura vijak unatrag. Kako bi se spriječilo prebrzo uvlačenje puža i kako bi se osiguralo ravnomjerno zbijanje taline, potrebno je osigurati pritisak u suprotnom smjeru na puž. Taj pritisak u suprotnom smjeru koji sprječava uvlačenje vijka naziva se protutlak, kao što je prikazano na slici 2-6.
Povratni tlak, također poznat kao tlak plastificiranja, kontrolira se podešavanjem prigušnog ventila povratnog ulja cilindra za ubrizgavanje. Povratni ventil ugrađen je na stražnjoj strani cilindra za ubrizgavanje kako bi se prilagodila brzina ispuštanja ulja iz cilindra za ubrizgavanje tijekom rotacije i povlačenja vijka, održavajući određeni tlak u cilindru. Brzina uvlačenja vijka (otpor) potpuno-elektromotora kontrolira AC servo ventil.
Ispravno podešavanje protutlaka ima značajne prednosti za kvalitetu injekcijskog prešanja. U injekcijskom prešanju, odgovarajućim podešavanjem protutlaka mogu se postići sljedeće prednosti:
① Može zbiti talinu u bačvi, povećavajući gustoću i poboljšavajući stabilnost volumena ubrizgavanja, težine proizvoda i dimenzija.
② Može "istisnuti" plin iz taline, smanjujući površinske mjehuriće plina i unutarnje mjehuriće zraka, poboljšavajući ujednačenost sjaja.
③ Usporava brzinu uvlačenja vijka, dopuštajući talini u bačvi da se potpuno plastificira, povećavajući ujednačenost miješanja praha boje/masterbatch-a s talinom i sprječavajući miješanje boja u proizvodu.
④ Odgovarajuće povećanje protutlaka može poboljšati površinsko skupljanje i perimetarski protok proizvoda.
⑤ Može povećati temperaturu taline, poboljšati kvalitetu plastificiranja taline, poboljšati fluidnost taline tijekom punjenja kalupa i ukloniti tragove hladnog ljepila na površini proizvoda.
sila stezanja
Sila stezanja postavljena je tako da se odupre sili širenja rastaljene plastike na kalupu, a njezina veličina određena je specifičnim čimbenicima kao što je tlak ubrizgavanja. Međutim, u stvarnosti, nakon što se rastaljena plastika izbaci iz bačve mlaznice stroja za injekcijsko prešanje, ona prolazi kroz glavni klizač, ogranke i vrata kalupa prije nego što uđe u šupljinu kalupa, što rezultira značajnim gubitkom tlaka na putu. Slika 2-7(a) prikazuje promjenu tlaka ubrizgavanja tijekom procesa od bačve do ulaska u kalup. Kao što se može vidjeti iz promjene tlaka na slici 2-7(b), tlak pada na samo 20% početnog tlaka ubrizgavanja na kraju šupljine kalupa.
Temperatura bačve
Temperatura taline mora se kontrolirati unutar određenog raspona. Ako je temperatura preniska, loša plastificacija taline će utjecati na kvalitetu lijevanih dijelova i povećati težinu procesa; ako je temperatura previsoka, sirovine su sklone raspadanju. U stvarnom injekcijskom prešanju, temperatura taline je često viša od temperature cijevi. Razlika je povezana s brzinom ubrizgavanja i svojstvima materijala, a može doseći i do 30 stupnjeva. To je zato što je talina podvrgnuta smicanju dok prolazi kroz vrata, stvarajući puno topline, kao što je prikazano na slici 2-8.
(1 - Počinje zagrijavanje bačve; 2 - Počinje plastificiranje vijka; 3 - Talina doseže kraj klizača; 4 - Talina prolazi kroz vrata; 5 - Punjenje završava)
Temperatura cijevi je ključni čimbenik koji utječe na tlak ubrizgavanja. Bačve strojeva za injekcijsko prešanje obično imaju 5 ili 6 zona grijanja, a svaki materijal ima svoju odgovarajuću temperaturu za prešanje. Specifične temperature kalupljenja mogu se pronaći u podacima koje dostavlja dobavljač. Tablica 2-3 navodi temperature kalupljenja za najčešće korištenu plastiku.