Verschillende factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het spuitgietproces

Verschillende factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het spuitgietproces
1, De vorm en berekening van krimp voor thermoplastisch gieten zijn zoals eerder vermeld, en de factoren die de krimp van thermoplastisch gieten beïnvloeden zijn als volgt:
1.1 Kunststofvariëteiten Tijdens het vormproces van thermoplastische kunststoffen, vanwege de aanwezigheid van volumeveranderingen veroorzaakt door kristallisatie, sterke interne spanning, hoge restspanning bevroren in de kunststof en sterke moleculaire oriëntatie, is de krimpsnelheid groter, met een breed scala aan krimppercentages en duidelijke directionaliteit in vergelijking met thermohardende kunststoffen. Bovendien is de krimpsnelheid na gieten, uitgloeien of behandeling voor het aanpassen van de vochtigheid over het algemeen groter dan die van thermohardende kunststoffen.
1.2 Kenmerken van kunststof onderdelen: Bij het vormen koelt het gesmolten materiaal onmiddellijk af om een ​​vaste schaal met lage dichtheid te vormen die in contact komt met het oppervlak van de vormholte. Vanwege de slechte thermische geleidbaarheid van kunststof koelt de binnenlaag van het kunststof onderdeel langzaam af en vormt een vaste laag met hoge dichtheid en grote krimp. Dus degenen met dikke muren, langzame afkoeling en dikke lagen met een hoge dichtheid hebben de neiging om meer samen te trekken. Bovendien hebben de aan- of afwezigheid van inzetstukken en de lay-out en het aantal inzetstukken rechtstreeks invloed op de richting van de materiaalstroom, de dichtheidsverdeling en de krimpweerstand, zodat de eigenschappen van kunststof onderdelen een grotere invloed hebben op de grootte en richting van krimp.
1.3 De vorm, grootte en verdeling van de invoerinlaat hebben een directe invloed op de richting van de materiaalstroom, de dichtheidsverdeling, het drukhandhavings- en voedingseffect en de vormingstijd. De directe invoerpoort en de grote dwarsdoorsnede van de invoerpoort (vooral die met een dikkere doorsnede) hebben een kleinere krimp maar een grotere richting, terwijl die met een kortere breedte en lengte van de invoerpoort een kleinere richting hebben. Degenen die zich dicht bij de invoerinlaat of parallel aan de richting van de materiaalstroom bevinden, zullen een grotere krimp ervaren.
1.4 Vormomstandigheden: hoge vormtemperatuur, langzame afkoeling van gesmolten materiaal, hoge dichtheid en grote krimp, vooral voor kristallijne materialen als gevolg van hoge kristalliniteit en grote volumeveranderingen, resulterend in grotere krimp. De verdeling van de matrijstemperatuur houdt ook verband met de interne en externe koeling en dichtheidsuniformiteit van plastic onderdelen, die rechtstreeks van invloed zijn op de grootte en richting van krimp in elk onderdeel. Bovendien heeft het handhaven van druk en tijd ook een aanzienlijke invloed op contractie, waarbij hoge druk en lange tijd leiden tot kleine maar gerichte contractie. De injectiedruk is hoog, het viscositeitsverschil van het gesmolten materiaal is klein, de schuifspanning tussen de lagen is klein en de elastische rebound na het ontvormen is groot, dus de krimp kan ook matig worden verminderd. De materiaaltemperatuur is hoog, de krimp is groot, maar de directionaliteit is klein. Daarom kunnen aanpassingsfactoren zoals matrijstemperatuur, druk, injectiesnelheid en koeltijd tijdens het gieten ook de krimp van het plastic onderdeel op de juiste manier veranderen. Bij het ontwerpen van de matrijs wordt op basis van het krimpbereik van verschillende kunststoffen, de wanddikte en vorm van het kunststof onderdeel, de grootte en verdeling van de invoerpoort, de krimpsnelheid van elk onderdeel van het kunststof onderdeel bepaald op basis van ervaring, en dan wordt de spouwmaat berekend. Voor kunststofonderdelen met hoge precisie en wanneer het moeilijk is om de krimpsnelheid te beheersen, moeten over het algemeen de volgende methoden worden gebruikt om de mal te ontwerpen: ① Neem een ​​kleinere krimpsnelheid voor de buitendiameter van het plastic onderdeel en een grotere krimpsnelheid voor de binnendiameter om ruimte te laten voor correctie na schimmeltesten. ② Bepaal de vorm, grootte en vormcondities van het gietsysteem door middel van schimmeltesten. ③ De maatverandering van de te nabehandelen kunststofdelen dient na 24 uur ontkisting tijdens de meting bepaald te worden. ④ Corrigeer de mal volgens de werkelijke krimpsituatie. ⑤ Probeer de mal opnieuw en pas de procesomstandigheden enigszins aan om de krimpwaarde aan te passen aan de vereisten van het plastic onderdeel.
2, Liquiditeit
2.1 De vloeibaarheid van thermoplasten kan over het algemeen worden geanalyseerd aan de hand van een reeks indexen zoals molecuulgewicht, smeltindex, Archimedes-spiraalstroomlengte, schijnbare viscositeit en stroomverhouding (vloeilengte/wanddikte kunststof onderdeel). Met een klein molecuulgewicht, brede molecuulgewichtsverdeling, slechte regelmaat van de moleculaire structuur, hoge smeltindex, lange spiraalstroomlengte, lage schijnbare viscositeit en grote stroomverhouding, is de vloeibaarheid goed. Voor kunststoffen met dezelfde productnaam moet de handleiding worden gecontroleerd om te bepalen of de vloeibaarheid geschikt is voor spuitgieten. Volgens de vereisten van het vormontwerp kan de vloeibaarheid van veelgebruikte kunststoffen grofweg worden onderverdeeld in drie categorieën: ① goede vloeibaarheid PA, PE, PS, PP, CA, poly (4) methyleen; ② Harsen uit de polystyreenreeks met matige vloeibaarheid (zoals ABS, AS), PMMA, POM, polyfenyleenether; ③ Slechte vloeibaarheid PC, hard PVC, polyfenyleenether, polysulfon, polyarylsulfon, fluorkunststoffen.
2.2 De vloeibaarheid van verschillende kunststoffen varieert ook als gevolg van verschillende vormfactoren, en de belangrijkste beïnvloedende factoren zijn als volgt:
① Wanneer de temperatuur van het materiaal hoog is, neemt de vloeibaarheid toe, maar verschillende kunststoffen hebben ook verschillen. De vloeibaarheid van kunststoffen zoals PS (vooral die met een hoge slagvastheid en MFR-waarde), PP, PA, PMMA, gemodificeerd polystyreen (zoals ABS, AS), PC, CA, etc. varieert sterk met de temperatuur. Voor PE en POM heeft de stijging of daling van de temperatuur weinig effect op hun vloeibaarheid. Dus de eerste moet de temperatuur aanpassen om de vloeibaarheid tijdens het vormen te regelen.
② Wanneer de injectiedruk toeneemt, wordt het gesmolten materiaal onderworpen aan een grotere afschuiving en verhoogt het de vloeibaarheid ervan, vooral PE en POM zijn gevoeliger. Daarom is het raadzaam om de injectiedruk tijdens het gieten aan te passen om de vloeibaarheid te regelen.
③ De vorm, grootte, opstelling, het ontwerp van het koelsysteem en de stromingsweerstand van gesmolten materiaal (zoals oppervlaktegladheid, materiaalkanaaldwarsdoorsnededikte, holtevorm, uitlaatsysteem) van het gietsysteem van de vormstructuur hebben allemaal rechtstreeks invloed op de werkelijke stroom van gesmolten materiaal in de holte. Die factoren die de temperatuurverlaging bevorderen en de stromingsweerstand van gesmolten materiaal verhogen, zullen de stromingsweerstand verminderen. Bij het ontwerpen van de mal moet een redelijke structuur worden gekozen op basis van de vloeibaarheid van de gebruikte kunststof. Tijdens het vormen kunnen factoren zoals materiaaltemperatuur, vormtemperatuur, injectiedruk en injectiesnelheid ook worden geregeld om de vulsituatie op de juiste manier aan te passen aan de vormbehoeften.
3, kristalliniteit
Thermoplasten kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën: kristallijne kunststoffen en amorfe (ook wel amorfe) kunststoffen op basis van hun afwezigheid van kristallisatie tijdens condensatie. Het zogenaamde kristallisatiefenomeen verwijst naar het fenomeen waarbij plastic moleculen onafhankelijk van elkaar bewegen en zich volledig in een ongeordende toestand bevinden van een gesmolten toestand naar een condensatietoestand, waardoor de moleculen hun vrije beweging stoppen en een enigszins vaste positie aannemen, met de neiging om zich te rangschikken. de moleculen in een regulier model. De uiterlijke norm voor het onderscheiden van deze twee soorten kunststoffen hangt af van de transparantie van dikwandige kunststof onderdelen. Over het algemeen zijn kristallijne materialen ondoorzichtig of semi-transparant (zoals POM), terwijl amorfe materialen transparant zijn (zoals PMMA). Er zijn echter ook uitzonderingen, zoals poly(4)methyleen, dat een kristallijne kunststof is maar een hoge transparantie heeft, en ABS, dat een amorf materiaal is maar niet transparant is.
Bij het ontwerpen van matrijzen en het selecteren van spuitgietmachines moet aandacht worden besteed aan de volgende eisen en voorzorgsmaatregelen voor kristallijne kunststoffen:
① De hoeveelheid warmte die nodig is om de materiaaltemperatuur tot de vormingstemperatuur te verhogen, vereist het gebruik van apparatuur met een hoge weekmakende capaciteit.
② Bij het koelen en recyclen komt veel warmte vrij en is voldoende koeling noodzakelijk.
③ Het verschil in soortelijk gewicht tussen de gesmolten toestand en de vaste toestand is groot, wat resulteert in grote vormkrimp en gevoeligheid voor krimp en porositeit.
④ Snelle koeling, lage kristalliniteit, kleine krimp en hoge transparantie. De kristalliniteit is gerelateerd aan de wanddikte van kunststof onderdelen, wat leidt tot langzame afkoeling, hoge kristalliniteit, grote krimp en goede fysieke eigenschappen. Daarom moet de matrijstemperatuur worden geregeld volgens de vereisten voor kristallijne materialen.
⑤ Aanzienlijke anisotropie en hoge interne stress. Moleculen die na het ontvormen niet zijn uitgekristalliseerd, hebben de neiging om door te gaan met kristalliseren, blijven in een energie-onevenwichtige toestand en zijn vatbaar voor vervorming en kromtrekken.
⑥ Het temperatuurbereik van de kristallisatie is smal en het is gemakkelijk om ongesmolten materiaal in de mal te injecteren of de invoerpoort te blokkeren.
4, warmtegevoelige kunststoffen en gemakkelijk hydrolyseerbare kunststoffen
4.1 Warmtegevoeligheid verwijst naar de neiging van bepaalde kunststoffen om van kleur te veranderen, af te breken en te ontbinden naarmate de materiaaltemperatuur stijgt vanwege hun gevoeligheid voor warmte, verlengde verwarmingstijd bij hoge temperaturen of een kleine dwarsdoorsnede van de invoerpoort en hoge afschuiving actie. Kunststoffen met deze eigenschap worden warmtegevoelige kunststoffen genoemd. Zoals hard PVC, polyvinylideenchloride, vinylacetaatcopolymeer, POM, polytetrafluorchloorethyleen, enz. Warmtegevoelige kunststoffen produceren bijproducten zoals monomeren, gassen en vaste stoffen tijdens de ontbinding, vooral sommige ontledingsgassen die irriterende, corrosieve of giftige effecten hebben op de menselijk lichaam, apparatuur en mallen. Daarom moet aandacht worden besteed aan matrijsontwerp, selectie van spuitgietmachines en gieten. Er moet een spuitgietmachine van het schroeftype worden gebruikt en de dwarsdoorsnede van het gietsysteem moet groot zijn. De mal en het materiaalvat moeten verchroomd zijn en er mag geen hoekvertraging zijn. De vormtemperatuur moet strikt worden gecontroleerd en er moeten stabilisatoren aan het plastic worden toegevoegd om de thermische gevoeligheid ervan te verzwakken.
4.2 Sommige kunststoffen (zoals PC), zelfs als ze een kleine hoeveelheid water bevatten, zullen onder hoge temperatuur en druk ontleden. Deze eigenschap wordt hydrofiliciteit genoemd en moet worden voorverwarmd en gedroogd.
5, spanningsscheuren en smeltbreuk
5.1 Sommige kunststoffen zijn gevoelig voor spanning en zijn vatbaar voor interne spanning en barsten tijdens het gieten. Kunststof onderdelen kunnen barsten onder externe krachten of oplosmiddelen. Daarom moet naast het toevoegen van additieven om de scheurweerstand van de grondstoffen te verbeteren, aandacht worden besteed aan droogheid en een redelijke selectie van vormomstandigheden om interne spanning te verminderen en scheurweerstand te vergroten. Er moet een redelijke plastic vorm worden gekozen en maatregelen zoals het plaatsen van ingebedde onderdelen mogen niet worden genomen om de spanningsconcentratie zo veel mogelijk te minimaliseren. Bij het ontwerpen van de mal moet de ontvormhoek worden vergroot en moeten redelijke invoerpoorten en uitwerpmechanismen worden geselecteerd. Tijdens het vormen moeten de materiaaltemperatuur, de vormtemperatuur, de injectiedruk en de koeltijd op de juiste manier worden aangepast om te voorkomen dat het plastic onderdeel te koud en te broos wordt. Na het gieten moet het plastic onderdeel ook een nabehandeling ondergaan om de scheurweerstand te verbeteren, interne spanningen te elimineren en contact met oplosmiddelen te voorkomen.
5.2 Wanneer een polymeersmelting met een bepaalde smeltstroomsnelheid door het mondstukgat gaat bij een constante temperatuur en de stroomsnelheid een bepaalde waarde overschrijdt, treden duidelijke dwarse scheuren op op het oppervlak van de smelting, die smeltbreuk wordt genoemd en het uiterlijk kan beschadigen en fysieke eigenschappen van het kunststof onderdeel. Daarom is het bij het selecteren van polymeren met hoge smeltstroomsnelheden noodzakelijk om de dwarsdoorsnede van spuitmonden, lopers en toevoeropeningen te vergroten, de spuitgietsnelheid te verlagen en de materiaaltemperatuur te verhogen.
6, thermische prestaties en koelsnelheid
6.1 Verschillende kunststoffen hebben verschillende thermische eigenschappen, zoals specifieke warmte, thermische geleidbaarheid en thermische vervormingstemperatuur. Bij het plastificeren met een hoge specifieke warmte is een hoge warmte vereist en moet een spuitgietmachine met een hoge plastificerende capaciteit worden gekozen. De afkoeltijd van kunststoffen met een hoge thermische vervormingstemperatuur kan kort zijn en vroeg uit de mal worden gehaald, maar na het uit de mal halen moet koelvervorming worden voorkomen. Kunststoffen met een lage thermische geleidbaarheid hebben een lage koelsnelheid (zoals ionische polymeren, die extreem traag zijn), dus voldoende koeling is nodig om het koeleffect van de mal te versterken. Hotrunner-mallen zijn geschikt voor kunststoffen met een lage soortelijke warmte en een hoge thermische geleidbaarheid. Kunststoffen met een hoge soortelijke warmte, een laag warmtegeleidingsvermogen, een lage thermische vervormingstemperatuur en een lage koelsnelheid zijn niet bevorderlijk voor gieten op hoge snelheid. Het is noodzakelijk om geschikte spuitgietmachines te kiezen en de matrijskoeling te versterken.
6.2 Verschillende kunststoffen moeten een geschikte koelsnelheid behouden, afhankelijk van hun typekenmerken en vorm. De matrijs moet dus worden uitgerust met verwarmings- en koelsystemen volgens de vormvereisten om een ​​bepaalde matrijstemperatuur te behouden. Wanneer de materiaaltemperatuur de vormtemperatuur verhoogt, moet deze worden gekoeld om vervorming van het plastic onderdeel na het ontvormen te voorkomen, de vormingscyclus te verkorten en de kristalliniteit te verminderen. Wanneer de restwarmte van kunststof onvoldoende is om een ​​bepaalde temperatuur in de mal te handhaven, moet een verwarmingssysteem worden geïnstalleerd om de mal op een bepaalde temperatuur te houden, om de koelsnelheid te regelen, de vloeibaarheid te waarborgen, de vulcondities te verbeteren of de langzaam afkoelen van de plastic onderdelen, voorkomen ongelijkmatige interne en externe koeling van dikwandige plastic onderdelen en verhogen de kristalliniteit. Voor materialen met een goede vloeibaarheid, een groot vormgebied en een ongelijke materiaaltemperatuur is het soms nodig om afwisselend of plaatselijk te verwarmen of te koelen, afhankelijk van de vormsituatie van het kunststof onderdeel. Hiervoor moet de matrijs worden uitgerust met bijbehorende koel- of verwarmingssystemen.
7, hygroscopiciteit
Door verschillende additieven in kunststoffen hebben ze een verschillende mate van affiniteit met water, waardoor kunststoffen grofweg in twee soorten kunnen worden verdeeld: hygroscopisch, hechtend en niet-absorberend. Het watergehalte in de materialen moet binnen het toegestane bereik worden geregeld, anders wordt het water gas of vindt hydrolyse plaats onder hoge temperatuur en druk, wat resulteert in harsschuim, verminderde vloeibaarheid en een slecht uiterlijk en mechanische eigenschappen. Daarom moeten hygroscopische kunststoffen worden voorverwarmd met behulp van geschikte verwarmingsmethoden en specificaties om verdere vochtopname tijdens gebruik te voorkomen.