04. August 2022
Eine Einführung von Spritzgussverfahren

Das Spritzgießen Der Prozess umfasst hauptsächlich 6 Stufen, einschließlich Formschließung, Füllung, Druckhaltung, Kühlung, Formöffnung und Entformung. Diese 6 Stufen bestimmen direkt die Formqualität des Produkts, und diese 6 Stufen sind ein vollständig kontinuierlicher Prozess. Dieses Kapitel konzentriert sich auf die vier Stufen Füllen, Nachdruck, Kühlen und Entformen.
1. Füllphase
Das Füllen ist der erste Schritt im gesamten Spritzgießzyklus, vom Schließen der Form und dem Beginn des Einspritzens bis zu einer Füllung des Formhohlraums von etwa 95 %. Je kürzer die Füllzeit ist, desto höher ist theoretisch die Formungseffizienz; In der tatsächlichen Produktion unterliegt die Formzeit (oder Einspritzgeschwindigkeit) jedoch vielen Bedingungen.

Hochgeschwindigkeitsfüllung. Während des Hochgeschwindigkeitsfüllens ist die Scherrate hoch und die Viskosität des Kunststoffs nimmt aufgrund der Scherverdünnung ab, was den gesamten Fließwiderstand verringert; der lokale viskose Erwärmungseffekt verringert auch die Dicke der gehärteten Schicht. Daher hängt das Füllverhalten während der Durchflussregelungsphase oft von der Größe des zu füllenden Volumens ab. Das heißt, in der Strömungssteuerungsstufe ist aufgrund des Hochgeschwindigkeitsfüllens die Scherverdünnungswirkung der Schmelze oft groß und die Kühlwirkung der dünnen Wand ist nicht offensichtlich, so dass die Wirkung der Geschwindigkeit überwiegt.

Füllen Sie mit niedriger Geschwindigkeit. Steuerung der Wärmeleitung Beim Füllen mit niedriger Geschwindigkeit ist die Schergeschwindigkeit niedriger, die lokale Viskosität höher und der Strömungswiderstand höher. Durch die langsame Nachfüllrate und das langsame Fließen des Thermoplasten ist der Wärmeleitungseffekt deutlicher und die Wärme wird schnell von der kalten Werkzeugwand abgeführt. Kombiniert mit einer geringeren viskosen Erwärmung ist die erstarrte Schicht dicker, was den Strömungswiderstand an der dünneren Wand weiter erhöht.

Aufgrund der Fontänenströmung sind die Kunststoffpolymerketten vor der Strömungswelle nahezu parallel zur Strömungswellenfront ausgerichtet. Beim Aufeinandertreffen der beiden Stränge der Kunststoffschmelze verlaufen daher die Polymerketten an der Kontaktfläche parallel zueinander; Außerdem sind die Eigenschaften der beiden Schmelzestränge unterschiedlich (die Verweilzeit im Formhohlraum ist unterschiedlich, und auch die Temperatur und der Druck sind unterschiedlich), was zu einem Schmelzbereich der Schmelze führt. Mikroskopisch ist die Strukturfestigkeit schlecht. Wenn die Teile in einem geeigneten Winkel unter das Licht gestellt und mit bloßem Auge betrachtet werden, kann man feststellen, dass es offensichtliche Verbindungslinien gibt, was der Bildungsmechanismus der Schweißlinie ist. Die Schweißnaht beeinflusst nicht nur das Aussehen des Kunststoffteils, sondern auch seine Mikrostruktur ist locker, was leicht zu Spannungskonzentrationen führen kann, so dass die Festigkeit des Teils verringert wird und ein Bruch auftritt.

Im Allgemeinen ist die Festigkeit der Schweißnaht, die die Schweißnaht im Hochtemperaturbereich erzeugt, besser. Denn Polymerketten sind bei hoher Temperatur relativ gut beweglich, sie können durchdringen und sich verflechten. Außerdem liegt die Temperatur der beiden Schmelzen im Hochtemperaturbereich relativ nahe beieinander und die thermischen Eigenschaften der Schmelzen sind nahezu gleich, was die Festigkeit des Schweißbereichs erhöht. Im Niedrigtemperaturbereich ist die Schweißfestigkeit schlecht.

2. Haltephase
Die Funktion der Packstufe besteht darin, die Schmelze kontinuierlich unter Druck zu verdichten und die Dichte des Kunststoffs zu erhöhen (Verdichtung), um das Schrumpfverhalten des Kunststoffs zu kompensieren. Während des Druckhaltevorgangs ist der Gegendruck hoch, da der Formhohlraum bereits mit Kunststoff gefüllt ist. Beim Nachdruck- und Verdichtungsprozess kann sich die Schnecke der Spritzgussmaschine nur langsam und leicht vorwärts bewegen, zudem ist die Fließgeschwindigkeit des Kunststoffs relativ gering. Der Fluss zu diesem Zeitpunkt wird Haltedruckfluss genannt. In der Druckhaltephase wird der Kunststoff durch die Formwand schneller abgekühlt und verfestigt, und die Schmelzeviskosität steigt schnell an, sodass der Widerstand im Formhohlraum sehr groß ist. Im späteren Stadium des Nachdrucks nimmt die Materialdichte weiter zu und die Kunststoffteile werden nach und nach geformt. Die Druckhaltephase dauert an, bis der Anschnitt ausgehärtet und abgedichtet ist. Zu diesem Zeitpunkt erreicht der Werkzeuginnendruck in der Druckhaltestufe den höchsten Wert.

Während der Verpackungsphase weist der Kunststoff aufgrund des relativ hohen Drucks teilweise komprimierbare Eigenschaften auf. In Bereichen mit höherem Druck wird der Kunststoff dichter und dichter; In Bereichen mit niedrigerem Druck ist der Kunststoff lockerer und hat eine geringere Dichte, was zu einer Änderung der Dichteverteilung mit Ort und Zeit führt. Während des Druckhaltevorgangs ist die Fließgeschwindigkeit des Kunststoffs extrem gering, die Strömung spielt keine tragende Rolle mehr; der Druck ist der Hauptfaktor, der den Druckhaltevorgang beeinflusst. Während des Druckhaltevorgangs hat der Kunststoff den Formhohlraum ausgefüllt und die allmählich erstarrte Schmelze dient als Medium zur Druckübertragung. Der Druck im Formhohlraum wird durch den Kunststoff auf die Oberfläche der Formwand übertragen, und es besteht die Tendenz, die Form zu öffnen, sodass zum Festklemmen der Form eine geeignete Schließkraft erforderlich ist. Unter normalen Umständen öffnet die Formexpansionskraft die Form leicht, was für die Entlüftung der Form hilfreich ist; aber wenn die Formexpansionskraft zu groß ist, ist es leicht, Grate, ein Überlaufen des geformten Produkts zu verursachen und sogar die Form zu öffnen. Daher sollte bei der Auswahl einer Spritzgießmaschine eine Spritzgießmaschine mit ausreichender Schließkraft ausgewählt werden, um eine Formausdehnung zu verhindern und den Druck effektiv aufrechtzuerhalten.

In der neuen Spritzgussumgebung müssen wir einige neue Spritzgussverfahren in Betracht ziehen, wie z. B. gasunterstütztes Formen, wasserunterstütztes Formen, Schaumspritzgießen usw.
3. Kühlstufe
Bei Spritzgießwerkzeugen ist die Auslegung des Kühlsystems sehr wichtig. Dies liegt daran, dass das geformte Kunststoffprodukt nur bis zu einer bestimmten Steifigkeit gekühlt und verfestigt werden kann, und es kann verhindert werden, dass das Kunststoffprodukt nach dem Entformen durch äußere Kraft verformt wird. Da die Kühlzeit etwa 70 % bis 80 % des gesamten Formzyklus ausmacht, kann ein gut konzipiertes Kühlsystem die Formzeit erheblich verkürzen, die Spritzproduktivität verbessern und die Kosten senken. Ein falsch ausgelegtes Kühlsystem verlängert die Formzeit und erhöht die Kosten; ungleichmäßiges Abkühlen führt außerdem zum Verziehen von Kunststoffprodukten.

Dem Versuch zufolge wird die Wärme der in die Form eintretenden Schmelze im Allgemeinen in zwei Teilen abgeführt, ein Teil wird zu 5 % durch Strahlung und Konvektion an die Atmosphäre abgegeben, und die restlichen 95 % werden von der Schmelze zur Form geleitet. Durch das Kühlwasserrohr im Werkzeug wird die Wärme vom Kunststoff im Formhohlraum durch Wärmeleitung durch den Formrahmen auf das Kühlwasserrohr übertragen und dann durch die Kühlflüssigkeit durch thermische Konvektion abgeführt. Eine geringe Wärmemenge, die nicht vom Kühlwasser abgeführt wird, wird weiterhin in die Form geleitet und nach Kontakt mit der Außenwelt an die Luft abgegeben.

Der Formzyklus beim Spritzgießen besteht aus Formschließzeit, Füllzeit, Druckhaltezeit, Kühlzeit und Entformzeit. Darunter macht die Abkühlzeit mit etwa 70 % bis 80 % den größten Anteil aus. Daher wirkt sich die Kühlzeit direkt auf die Länge des Formzyklus und die Leistung von Kunststoffprodukten aus. In der Entformungsstufe sollte die Temperatur des Kunststoffprodukts auf eine niedrigere Temperatur als die thermische Verformungstemperatur des Kunststoffprodukts gekühlt werden, um zu verhindern, dass sich das Kunststoffprodukt aufgrund von Restspannung oder Verziehen und Deformation löst, die durch die äußere Entformungskraft verursacht werden.

Die Faktoren, die die Abkühlgeschwindigkeit des Produkts beeinflussen, sind:
1) Design von Kunststoffprodukten. Hauptsächlich die Wandstärke von Kunststoffprodukten. Je dickflüssiger das Produkt, desto länger die Kühlzeit. Im Allgemeinen ist die Kühlzeit ungefähr proportional zum Quadrat der Dicke des Kunststoffprodukts oder zur 1.6-ten Potenz des maximalen Läuferdurchmessers. Das heißt, die Dicke des Kunststoffprodukts wird verdoppelt und die Kühlzeit um das Vierfache verlängert.

2) Das Formmaterial und seine Kühlmethode. Der Formstoff, einschließlich Formkern, Kavitätsmaterial und Formgrundmaterial, hat einen großen Einfluss auf die Abkühlgeschwindigkeit. Je höher die Wärmeleitfähigkeit des Formstoffs, desto besser die Wärmeübertragung vom Kunststoff pro Zeiteinheit und desto kürzer die Abkühlzeit.

3) Die Konfiguration von Kühlwasserleitungen. Je näher das Kühlwasserrohr am Formhohlraum liegt, je größer der Rohrdurchmesser und je höher die Zahl, desto besser die Kühlwirkung und desto kürzer die Abkühlzeit.

4) Kühlmittelfluss. Je größer die Kühlwasserströmungsrate (im Allgemeinen besser, um eine turbulente Strömung zu erreichen), desto besser ist die Wirkung des Kühlwassers, Wärme durch thermische Konvektion abzuführen.

5) Die Art des Kühlmittels. Die Viskosität und Wärmeleitfähigkeit des Kühlmittels beeinflussen auch die Wärmeleitfähigkeit der Form. Je niedriger die Viskosität des Kühlmittels, je höher die Wärmeleitfähigkeit und je niedriger die Temperatur, desto besser die Kühlwirkung.

6) Kunststoffauswahl. Kunststoff bezieht sich auf ein Maß dafür, wie schnell Kunststoff Wärme von einem heißen Ort zu einem kalten Ort leitet. Je höher die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs, desto besser die Wärmeleitwirkung, bzw. je geringer die spezifische Wärme des Kunststoffs, desto leichter lässt sich die Temperatur verändern, die Wärme lässt sich also gut abführen, die Wärmeleitwirkung ist besser und die erforderliche Kühlzeit ist kürzer.

7) Verarbeitungsparametereinstellung. Je höher die Materialtemperatur, desto höher die Formtemperatur, desto niedriger die Ausstoßtemperatur und desto länger die erforderliche Abkühlzeit.

Auslegungsregeln für Kühlsysteme:

1) Der Kühlkanal ist so konzipiert, dass der Kühleffekt gleichmäßig und schnell ist.

2) Der Zweck der Gestaltung des Kühlsystems besteht darin, eine ordnungsgemäße und effiziente Kühlung der Form aufrechtzuerhalten. Kühlöffnungen sollten für eine einfache Bearbeitung und Montage von Standardgröße sein.

3) Bei der Konstruktion eines Kühlsystems muss der Werkzeugkonstrukteur die folgenden Konstruktionsparameter entsprechend der Wandstärke und dem Volumen des Kunststoffteils bestimmen - die Position und Größe des Kühllochs, die Länge des Lochs, die Art des Lochs, die Konfiguration und Verbindung des Lochs und die Durchflussrate und Durchflussrate der Kühlflüssigkeit. Wärmeübertragungseigenschaften.

4. Entformungsphase
Das Entformen ist das letzte Glied in einem Spritzgießzyklus. Obwohl das Produkt kaltfixiert wurde, hat die Entformung immer noch einen sehr wichtigen Einfluss auf die Qualität des Produkts. Eine unsachgemäße Entformungsmethode kann das Produkt während der Entformung ungleichmäßig belasten und Defekte wie Produktverformung während des Auswerfens verursachen. Es gibt zwei Hauptentformungsarten: Auswerferentformung und Ausbrechplattenentformung. Bei der Konstruktion einer Form sollte entsprechend den strukturellen Eigenschaften des Produkts ein geeignetes Entformungsverfahren ausgewählt werden, um die Produktqualität sicherzustellen.

Bei der Form mit Auswerfer Auswerfer sollten die Auswerferstifte möglichst gleichmäßig gesetzt und die Stelle an der Stelle mit dem größten Auswerfwiderstand und der höchsten Festigkeit und Steifigkeit der Kunststoffteile gewählt werden, um Verformungen und Beschädigungen zu vermeiden der Kunststoffteile. Die Abstreifplatte wird im Allgemeinen zum Entformen von dünnwandigen Behältern mit tiefen Kavitäten und transparenten Produkten verwendet, die keine Spuren von Schubstangen zulassen.
 
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