Het principe van precisiespuitgieten met behulp van spuitgietmachines

We verwijzen meestal naar precisie-spuitgieten omdat de nauwkeurigheid van het uiterlijk van spuitgegoten producten moet voldoen aan strikte maattoleranties, geometrische toleranties en oppervlakteruwheid. Om nauwkeurig spuitgieten uit te voeren, moeten er veel gerelateerde omstandigheden zijn, en de meest essentiële zijn de vier basisfactoren van kunststof, spuitgietmatrijs, spuitgietproces en spuitgietapparatuur. Bij het ontwerpen van kunststofproducten moeten eerst technische kunststoffen worden geselecteerd en voor technische kunststoffen die nauwkeurig spuitgieten kunnen ondergaan, moeten materialen met hoge mechanische eigenschappen, stabiele afmetingen, goede kruipweerstand en weerstand tegen scheuren door omgevingsspanning worden geselecteerd. Ten tweede moeten geschikte spuitgietmachines worden geselecteerd op basis van het geselecteerde kunststofmateriaal, de nauwkeurigheid van de afmetingen van het eindproduct, het gewicht van de onderdelen, de kwaliteitseisen en de verwachte vormstructuur. Tijdens het verwerkingsproces zijn de factoren die precisie-spuitgegoten producten beïnvloeden voornamelijk afkomstig van de temperatuur van de matrijs, de controle van het spuitgietproces, evenals het bereik van omgevingstemperatuur en vochtigheidsveranderingen op de productielocatie en de gloeibehandeling van de verworven producten .
Op het gebied van precisie-spuitgieten zijn matrijzen een van de sleutels tot het verkrijgen van kunststof precisieproducten die aan de kwaliteitseisen voldoen. De matrijzen die worden gebruikt voor precisie-spuitgieten moeten effectief voldoen aan de vereisten van productgrootte, nauwkeurigheid en vorm, en de matrijsmaterialen moeten strikt worden geselecteerd. Maar zelfs als de nauwkeurigheid en grootte van de mal consistent zijn, zal de werkelijke grootte van de gevormde kunststofproducten variëren als gevolg van verschillen in krimp. Daarom is het effectief beheersen van de krimpsnelheid van kunststofproducten cruciaal in precisie-spuitgiettechnologie.
De rationaliteit van het spuitgietontwerp heeft een directe invloed op de krimpsnelheid van kunststofproducten. Aangezien de grootte van de vormholte wordt verkregen door de geschatte krimpsnelheid op te tellen bij de grootte van het kunststofproduct, is de krimpsnelheid een waardenbereik dat wordt aanbevolen door de kunststoffabrikant of de technische kunststofhandleiding. Het is niet alleen gerelateerd aan de poortvorm, poortpositie en distributie van de mal, maar ook aan de kristaloriëntatie (anisotropie) van technische kunststoffen. De vorm, grootte, afstand en positie tot de poort van plastic producten zijn nauw verwant aan de koeldistributiesysteem van de mal. De belangrijkste factoren die de krimpsnelheid van kunststoffen beïnvloeden, zijn onder meer thermische krimp, faseveranderingskrimp, oriëntatiekrimp, compressiekrimp en elastisch herstel, die verband houden met de vorm- of bedrijfsomstandigheden van precisie-spuitgegoten producten. Daarom moet bij het ontwerpen van matrijzen rekening worden gehouden met de relatie tussen deze beïnvloedende factoren en spuitgietomstandigheden, evenals hun schijnbare factoren, zoals spuitgietdruk en holtedruk en vulsnelheid, spuitsmelttemperatuur en matrijstemperatuur, matrijsstructuur en poortvorm en -verdeling, evenals de invloed van poortdwarsdoorsnede, productwanddikte, gehalte aan versterkende vulstoffen in kunststoffen, kristalliniteit en oriëntatie van kunststoffen. De invloed van de bovenstaande factoren varieert ook als gevolg van verschillende kunststoffen, andere vormomstandigheden zoals temperatuur, vochtigheid, voortdurende kristallisatie, interne spanning na het vormen en veranderingen in spuitgietmachines.
Door het spuitgietproces wordt kunststof omgezet van een vaste stof (poeder of korrel) naar een vloeistof (smelt) en vervolgens naar een vaste stof (product). Van granulaire materialen tot smelten, en vervolgens van smelten tot producten, er zijn temperatuurvelden, spanningsvelden, stromingsvelden en dichtheidsvelden in het midden. Onder de gecombineerde werking van deze velden hebben verschillende kunststoffen (thermohardende of thermoplastische, kristallijne of amorfe, versterkte of niet-versterkte, enz.) verschillende polymeer structurele vormen en reologische eigenschappen. Alle factoren die het bovengenoemde "veld" beïnvloeden, zullen onvermijdelijk de fysieke en mechanische eigenschappen, grootte, vorm, nauwkeurigheid en uiterlijkkwaliteit van plastic producten beïnvloeden. Op deze manier zal de inherente verbinding tussen procesfactoren en de prestaties, structurele morfologie en plastic producten van polymeren tot uiting komen in plastic producten. Het analyseren van deze interne verbindingen is van groot belang voor het redelijk formuleren van spuitgietprocessen, het ontwerpen en vervaardigen van matrijzen volgens tekening en zelfs het selecteren van spuitgietapparatuur. Er zijn ook verschillen in injectiedruk en injectiesnelheid tussen precisiespuitgieten en gewoon spuitgieten. Precisie-spuitgieten maakt vaak gebruik van hogedruk- of ultrahogedrukinjectie, hogesnelheidsinjectie om kleinere vormkrimp te bereiken. Op basis van de bovenstaande redenen moeten bij het ontwerpen van precisie-spuitgietmatrijzen, naast het overwegen van de ontwerpelementen van algemene matrijzen, ook de volgende punten in overweging worden genomen: ① het aannemen van de juiste maattoleranties; ② Voorkom het optreden van vormkrimpfouten; ③ Voorkom vervorming door spuitgieten; ④ Voorkom ontvormende vervorming; ⑤ Minimaliseer fabricagefouten; ⑥ Voorkom fouten in matrijsnauwkeurigheid; ⑦ Handhaaf vormnauwkeurigheid.
De krimpsnelheid zal veranderen als gevolg van injectiedruk, daarom moet voor mallen met één holte de holtedruk in de holte zo consistent mogelijk zijn; Wat betreft mallen met meerdere holtes, moet het verschil in holtedruk tussen holtes erg klein zijn. In het geval van een enkele holte met meerdere poorten of meerdere holtes met meerdere poorten, is het noodzakelijk om met dezelfde injectiedruk te injecteren om een ​​consistente holtedruk te garanderen. Om dit te bereiken, is het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de poortpositie in evenwicht is. Om een ​​constante druk in de matrijsholte te behouden, is het het beste om een ​​constante druk bij de poortingang te handhaven. Het drukevenwicht bij de schuif is gerelateerd aan de stromingsweerstand in de loper. Dus voordat de poortdruk een evenwicht bereikt, moet eerst de stroom worden gebalanceerd.
Vanwege de invloed van smelttemperatuur en matrijstemperatuur op de werkelijke krimpsnelheid, is het noodzakelijk om aandacht te besteden aan de plaatsing van holtes bij het ontwerpen van precisie-spuitgietholtes om de bepaling van vormomstandigheden te vergemakkelijken. Omdat het gesmolten plastic warmte in de vorm brengt, is de temperatuurgradiëntverdeling van de vorm over het algemeen rond de holte, in een concentrische vorm met de hoofdloper als middelpunt.
Daarom zijn ontwerpmaatregelen zoals gebalanceerde stroomkanalen, holte-opstelling en concentrische cirkelvormige opstelling gecentreerd op het hoofdstroomkanaal nodig om de krimpfout tussen elke holte te verminderen, het toegestane bereik van vormcondities uit te breiden en de kosten te verlagen. De holte-opstelling van precisie-spuitgietmatrijzen moet voldoen aan de vereisten van gebalanceerde stroomkanalen en gecentreerde opstelling met het hoofdstroomkanaal, en moet een holte-opstelling aannemen met het hoofdstroomkanaal als de symmetrische lijn, anders veroorzaakt dit verschillen in de krimpsnelheid van elke holte.
Vanwege de aanzienlijke invloed van de matrijstemperatuur op de vormkrimpsnelheid, evenals de directe invloed op de mechanische eigenschappen van spuitgegoten producten, is het ook noodzakelijk om de matrijs binnen het gespecificeerde temperatuurbereik te houden en ervoor te zorgen dat de matrijstemperatuur niet daalt veranderen in de loop van de tijd. Het temperatuurverschil tussen de holtes van een mal met meerdere holtes mag niet veranderen. Daarom moeten temperatuurregelingsmaatregelen voor het verwarmen of koelen van de matrijs worden genomen in het matrijsontwerp en om het temperatuurverschil tussen de matrijsholten te minimaliseren, moet aandacht worden besteed aan het ontwerp van het koelcircuit voor temperatuurregeling. In het temperatuurregelcircuit van de holte en de kern zijn er hoofdzakelijk twee verbindingsmethoden: seriekoeling en parallelle koeling.
Vanuit het oogpunt van warmtewisselingsrendement moet de stroming van koelwater turbulent zijn. In een parallel koelcircuit is het debiet in een circuit dat een shunt wordt echter kleiner dan in een seriekoelcircuit, wat kan resulteren in een laminaire stroming, en het werkelijke debiet dat elk circuit binnenkomt hoeft niet noodzakelijkerwijs hetzelfde te zijn. Vanwege dezelfde temperatuur van het koelwater dat elk circuit binnenkomt, moet de temperatuur van elke vormholte ook hetzelfde zijn. Vanwege de verschillende stroomsnelheden in elk circuit en de verschillende koelcapaciteit van elk circuit, kan de temperatuur van elke matrijsholte in werkelijkheid echter niet consistent zijn. Het nadeel van het gebruik van een seriekoelcircuit is dat de stromingsweerstand van het koelwater hoog is en dat er een significant verschil is in de temperatuur van het koelwater bij de inlaat van de voorste caviteit met die bij de inlaat van de laatste caviteit. Het temperatuurverschil tussen de inlaat en uitlaat van koelwater varieert afhankelijk van het debiet. Voor kleine precisie-spuitgietmatrijzen voor het verwerken van kunststof onderdelen, waarbij over het algemeen wordt gedacht aan het verlagen van de matrijskosten, is het geschikter om een ​​seriekoelcircuit te gebruiken. Als de prestaties van de gebruikte matrijstemperatuurregelaar (machine) de koelwaterstroom binnen 2 graden kunnen regelen, kan het maximale temperatuurverschil van elke holte ook binnen het bereik van 2 graden worden gehouden.
De vormholte en kern moeten hun eigen koelwatercircuit hebben. Bij het ontwerp van het koelcircuit, vanwege de verschillende hoeveelheden warmte die wordt geabsorbeerd door de holte en de kern, varieert ook de thermische weerstand van de circuitstructuur, wat resulteert in een aanzienlijk temperatuurverschil tussen de watertemperatuur bij de inlaat van de holte en de kern . Als hetzelfde systeem wordt gebruikt, is het ontwerp van het koelcircuit ook moeilijker. Over het algemeen hebben kleine spuitgietmatrijzen voor kunststof onderdelen zeer kleine kernen, waardoor het moeilijk is om een ​​koelwatersysteem te gebruiken. Indien mogelijk kan de kern van brons worden gemaakt en voor kernen van massief berylliumbrons kan de methode van plug-in koeling worden gebruikt. Daarnaast wordt bij het nemen van maatregelen ter voorkoming van kromtrekken van spuitgietproducten ook gestreefd naar het handhaven van een bepaald temperatuurverschil tussen de holte en de kern. Daarom moet het bij het ontwerpen van het koelcircuit voor de sapholte en de kern mogelijk zijn om de temperatuur afzonderlijk aan te passen en te regelen. Om de nauwkeurigheid van de vorm onder injectiedruk en sluitkracht te behouden, moet bij het ontwerpen van de vormstructuur rekening worden gehouden met de haalbaarheid van het slijpen, slijpen en polijsten van de holtedelen. Hoewel de verwerking van de holte en de kern hoge precisie-eisen heeft bereikt en de krimpsnelheid wordt verwacht, zijn de relevante afmetingen van de binnen- en buitenzijden van de gevormde producten vanwege de middenafwijking tijdens het vormen moeilijk om te voldoen aan de ontwerpvereisten van kunststof componenten. Om de maatnauwkeurigheid van de bewegende en vaste vormholten op het scheidingsoppervlak te behouden, is het naast het instellen van de veelgebruikte geleidekolommen en geleidehulzen voor centrering ook noodzakelijk om conische positioneringspennen of wigvormige blokken te installeren om ervoor te zorgen nauwkeurige en betrouwbare positioneringsnauwkeurigheid.
De materialen die worden gebruikt voor het produceren van precisie-spuitgietmatrijzen moeten van hoogwaardig gelegeerd gereedschapsstaal zijn met hoge mechanische eigenschappen en lage thermische kruip. De matrijsmaterialen voor het produceren van holtes en uitlopers moeten materialen zijn met een hoge hardheid, goede slijtvastheid, sterke corrosieweerstand en thermische vervormingsweerstand die een strikte warmtebehandeling hebben ondergaan. Tegelijkertijd moet ook rekening worden gehouden met de moeilijkheid en economie van mechanische en elektrische verwerking. Om veranderingen in de maatnauwkeurigheid van de vorm als gevolg van verouderingsveranderingen te voorkomen, is het noodzakelijk om een ​​ontlaatbehandeling of behandeling bij lage temperatuur te specificeren om de resterende austenietstructuur van het vormmateriaal tijdens warmtebehandeling bij het ontwerpen van de vorm te verminderen. Voor de kwetsbare onderdelen van precisie-spuitgietmatrijzen, met name de holte, kern en andere kwetsbare onderdelen, moet tijdens het ontwerp rekening worden gehouden met de mogelijkheid van reparatie om een ​​hoge nauwkeurigheid te behouden na reparatie van de matrijs.
Precisie-spuitgiettechnologie is de belangrijkste en belangrijkste productietechnologie voor kunststofcomponenten, en het ontwerp van precisie-spuitgietmatrijzen is het belangrijkste onderdeel van deze productietechnologie. Redelijk ontwerp van precisie-spuitgietmatrijzen is de basis en noodzakelijke voorwaarde voor het verkrijgen van precisieproducten. Door redelijkerwijs de grootte en tolerantie van de matrijs te bepalen, technische maatregelen te nemen om krimpfouten, injectievervorming, ontkistingsvervorming, randoverloop, enz. In spuitgegoten producten te voorkomen, en matrijsnauwkeurigheid te waarborgen, en het juiste precisie-spuitgietproces toe te passen, geschikt technische kunststoffen, precisie-injectieapparatuur en precisie-spuitgietschroefvatcomponenten, de beste afstemming kan worden bereikt!