¿Cómo controlar la apertura del molde y las condiciones del proceso de moldeo por inyección?
El proceso central del moldeo por inyección de plástico es el llenado de moldes. El modelo de flujo (estado de flujo) cuando el plástico fundido llena la cavidad del molde determina la estructura condensada y la estructura aparente de la pieza (como cristalización, orientación molecular, uniformidad de fusión, etc.), lo que en última instancia afecta el rendimiento de la pieza.
El método de llenado normal del plástico fundido que ingresa a la cavidad del molde desde la puerta debe ser que el fundido posterior empuje el borde frontal del fundido, se expanda gradualmente a través del plano de la cavidad hasta que alcance la pared interior de la cavidad y llena toda la cavidad. Las formas anormales de flujo de llenado de moldes son las formas de llenado de flujo en chorro y flujo estancado. El flujo en chorro y el estancamiento se manifiestan por el hecho de que al comienzo del llenado del molde, la masa fundida se pulveriza en la cavidad del molde a través de la compuerta con gran energía cinética, formando gotas y filamentos de fusión respectivamente y rociándose directamente sobre la pared de la cavidad opuesta a la compuerta. El proceso de llenado del molde es como un flujo de difusión. El flujo anormal durante el llenado del molde hará que la masa fundida se separe y se fusione, formando más costuras de soldadura fundida, lo que afectará negativamente el rendimiento de la pieza.
Los factores que afectan el patrón de flujo de llenado de la masa fundida incluyen: temperatura de la masa fundida, temperatura del molde, presión de inyección, velocidad de inyección, tamaño del espacio de la cavidad del molde, tamaño de la puerta y ubicación.
El método de moldeo por inyección de llenado de color y el método de observación del molde transparente se utilizan para observar los cambios en la forma del flujo de llenado de fusión bajo diferentes condiciones de proceso. El método de moldeo por inyección de relleno de color consiste en mezclar diferentes pigmentos en resina cruda transparente, inyectar la muestra, observar el patrón de marcas de flujo en el producto y juzgar, según el patrón de marcas de flujo, si se trata de un flujo de llenado de molde de extensión normal o de un molde anormal. flujo de llenado. El método de observación del molde transparente utiliza un molde transparente para observar directamente las características del flujo de llenado del molde.
El principio de funcionamiento de la máquina de moldeo por inyección: con la ayuda del empuje del tornillo (o émbolo), el plástico plastificado en estado fundido (es decir, en estado de flujo viscoso) se inyecta en la cavidad cerrada del molde. y solidificado. El proceso de obtención de productos terminados después de la finalización.
El moldeo por inyección es un proceso cíclico. Cada ciclo incluye principalmente: alimentación cuantitativa - fusión y plastificación - inyección a presión - llenado y enfriamiento del molde - apertura y extracción del molde. Después de sacar la pieza de plástico, se vuelve a cerrar el molde y se realiza el siguiente ciclo.
Programa de acción de la máquina de moldeo por inyección
Avance de boquilla → inyección → mantenimiento de presión → premoldeado → retracción → retroceso de boquilla → enfriamiento → apertura de molde → expulsión → retirada de aguja → apertura de puerta → puerta cerrando →Sujeta el molde→Avanza la boquilla.
Las máquinas de moldeo por inyección en general incluyen dispositivos de inyección, dispositivos de sujeción de moldes, sistemas hidráulicos y sistemas de control eléctrico.
Los requisitos básicos para el moldeo por inyección son la plastificación, la inyección y el moldeo. La plastificación es el requisito previo para realizar y garantizar la calidad de los productos moldeados. Para cumplir con los requisitos del moldeo, la inyección debe garantizar una presión y velocidad suficientes. Al mismo tiempo, debido a la alta presión de inyección, se genera una presión correspondientemente alta en la cavidad del molde (la presión promedio en la cavidad del molde generalmente está entre 20 y 45 MPa), por lo que debe haber una fuerza de sujeción del molde lo suficientemente grande. Puede verse que el dispositivo de inyección y el dispositivo de sujeción del molde son componentes clave de la máquina de moldeo por inyección.
Selección de la acción de premoldeo
Dependiendo de si el asiento de inyección se retira antes y después de agregar el premoldeado, es decir, si la boquilla sale del molde, la máquina de moldeo por inyección generalmente tiene tres opciones.
(1) Alimentación fija: la boquilla siempre está unida al molde antes y después del premoldeo, y el asiento de inyección no se mueve.
(2) Alimentación frontal: la boquilla se presiona contra el molde para el premoldeado y la alimentación. Una vez completado el premoldeado, el asiento de inyección se retira y la boquilla sale del molde. El propósito de elegir este método es utilizar el orificio de inyección del molde para presionar contra la boquilla durante el premoldeado para evitar que el material fundido salga de la boquilla cuando la contrapresión es alta. Después del premoldeado, se puede evitar. la transferencia de calor causada por el contacto prolongado entre la boquilla y el molde y afecta la estabilidad relativa de sus respectivas temperaturas.
(3) Post-alimentación: una vez completada la inyección, el asiento de inyección retrocede, la boquilla sale del molde y luego del premoldeado, y el asiento de inyección avanza después del premoldeado. Esta acción es adecuada para procesar plásticos con una temperatura de moldeo particularmente estrecha. Debido al corto tiempo de contacto entre la boquilla y el molde, se evita la pérdida de calor y se evita la solidificación del material fundido en el orificio de la boquilla. Selección de presión de inyección
La presión de inyección de la máquina de moldeo por inyección se ajusta mediante la válvula reguladora de presión. Bajo la condición de ajustar la presión, la presión alta y baja de la presión de inyección se controla encendiéndola y apagándola. los circuitos de aceite de alta y baja presión.
Las máquinas de moldeo por inyección ordinarias de tamaño mediano o superior están equipadas con tres opciones de presión: alta presión, baja presión y alta presión primero y luego baja presión. La inyección a alta presión se logra introduciendo aceite a alta presión en el cilindro de inyección.
Debido a la alta presión, el plástico ingresa a la cavidad del molde a alta presión y alta velocidad desde el principio. Durante la inyección a alta presión, el plástico ingresa rápidamente al molde y la lectura en el manómetro del cilindro de inyección aumenta rápidamente. La inyección a baja presión se logra introduciendo aceite a baja presión en el cilindro de inyección. Durante el proceso de inyección, la lectura del manómetro aumenta lentamente y el plástico ingresa a la cavidad del molde a baja presión y velocidad. Primero, la alta presión y luego la baja se logra controlando la presión del aceite a presión que fluye hacia el cilindro desde una perspectiva temporal de acuerdo con el tipo de plástico y los requisitos reales del molde.
Para cumplir con los requisitos de diferentes plásticos con diferentes presiones de inyección, también puede reemplazar el tornillo o el émbolo con diferentes diámetros, lo que no solo cumple con la presión de inyección, sino que también permite aprovechar al máximo la capacidad de producción. de la máquina. Las máquinas de moldeo por inyección grandes a menudo tienen funciones de control de presión de inyección de múltiples etapas y velocidad de inyección de múltiples etapas, lo que puede garantizar mejor la calidad y precisión del producto.
Selección de la velocidad de inyección
Generalmente, hay perillas rápidas y lentas en el panel de control de la máquina de moldeo por inyección para cumplir con los requisitos de la velocidad de inyección. En el sistema hidráulico, una bomba de aceite de gran flujo y una bomba de pequeño flujo funcionan simultáneamente para suministrar aceite. Cuando el circuito de aceite está conectado a un caudal grande, la máquina de moldeo por inyección puede abrir y cerrar rápidamente el molde, inyección rápida, etc. Cuando el circuito de aceite hidráulico solo proporciona un caudal pequeño, las diversas acciones de la máquina de moldeo por inyección proceder lentamente.
Selección de formas de expulsión
Las formas de expulsión de las máquinas de moldeo por inyección incluyen expulsión mecánica y expulsión hidráulica. Algunas también están equipadas con sistemas de expulsión neumáticos, y el número de expulsiones es individual. y múltiples tipos. La acción de expulsión puede ser manual o automática. La acción de expulsión se inicia mediante el interruptor de límite de parada de apertura del molde.
Control de cierre del molde
El cierre del molde utiliza un enorme empuje mecánico para cerrar el molde herméticamente y soportar la enorme fuerza de apertura del molde causada por la inyección a alta presión de plástico fundido y el llenado de el molde durante el proceso de moldeo por inyección.
La estructura de sujeción del molde de la máquina de moldeo por inyección incluye un tipo totalmente hidráulico y un tipo de biela mecánica. Independientemente de la forma estructural, la fuerza de sujeción del molde se logra finalmente cuando la biela está completamente extendida. El proceso de enderezamiento de la biela es el proceso de abrir la placa móvil y la placa trasera, y también es el proceso de estirar los cuatro tirantes bajo fuerza.
Control de apertura del molde
Cuando el plástico fundido se inyecta en la cavidad del molde y una vez completado el enfriamiento, sigue la acción de apertura del molde y se extrae el producto. El proceso de apertura del molde también se divide en tres etapas. En la primera etapa, el molde se abre lentamente para evitar que las piezas se rompan en la cavidad del molde. En la segunda etapa, el molde se abre rápidamente para acortar el tiempo de apertura del mismo. En la tercera etapa, el molde se abre lentamente para reducir el impacto y la vibración causados por la inercia de la apertura del molde.
Control de las condiciones del proceso de moldeo por inyección
Control programado de la velocidad de inyección
El control programado de la velocidad de inyección divide la carrera de inyección del tornillo en 3 a 4 etapas. Utilice la respectiva velocidad de inyección adecuada en cada fase. Reduzca la velocidad de inyección cuando el plástico fundido pase por primera vez a través de la compuerta, utilice inyección de alta velocidad durante el proceso de llenado y reduzca la velocidad al final del proceso de llenado. El uso de este método puede evitar el desbordamiento, eliminar marcas de flujo y reducir la tensión residual en el producto.
Durante el llenado del molde a baja velocidad, el caudal es estable, el tamaño del producto es relativamente estable, la fluctuación es pequeña, la tensión interna del producto es baja y la tensión en todas las direcciones en el interior y el exterior del producto tiende a ser consistente (por ejemplo, una pieza de policarbonato se sumerge en tetracloruro de carbono. Entre ellas, las piezas moldeadas por moldeo por inyección de alta velocidad tienen tendencia a agrietarse, mientras que las fabricadas por moldeo por inyección de baja velocidad no se agrietan) . En condiciones de llenado del molde relativamente lento, la diferencia de temperatura del flujo de material, especialmente la gran diferencia de temperatura entre el material antes y después de la entrada, ayuda a evitar la aparición de cavidades por contracción y abolladuras. Sin embargo, debido al largo tiempo de llenado, es fácil que las piezas presenten delaminación y malas marcas de soldadura, lo que no sólo afecta la apariencia, sino que también reduce en gran medida la resistencia mecánica.
Durante la inyección a alta velocidad, la velocidad del flujo del material es rápida. Cuando el llenado del molde a alta velocidad es suave, la masa fundida llena la cavidad rápidamente, la temperatura del material desciende menos y la viscosidad disminuye menos. , por lo que se puede utilizar una presión de inyección más baja, es una situación de llenado de material caliente. El llenado de moldes a alta velocidad puede mejorar el brillo y la suavidad de las piezas, eliminar las líneas de costura y la delaminación, reducir la contracción y las abolladuras, uniformar el color y garantizar la plenitud de las partes más grandes de las piezas. Sin embargo, es fácil que el producto se engrase y se ampolle o se ponga amarillo, o incluso que se queme y chamusque, o cause dificultad en el desmolde, o un llenado desigual del molde. En el caso de los plásticos de alta viscosidad, puede provocar la ruptura de la masa fundida y manchas turbias en la superficie de la pieza.
La inyección a alta velocidad y alta presión se puede considerar en las siguientes situaciones: (1) El plástico tiene una alta viscosidad y una velocidad de enfriamiento rápida, y las piezas de proceso prolongado no pueden llenar completamente todos los rincones de la cavidad con baja presión y velocidad lenta; (2) El espesor de la pared es demasiado alto para piezas delgadas, el material fundido es fácil de condensar y estancarse cuando llega a la pared delgada. Se debe utilizar una inyección de alta velocidad para permitir que el material fundido. ingrese a la cavidad inmediatamente antes de que se consuma una gran cantidad de energía; (3) Utilice plástico reforzado con fibra de vidrio o contenga una gran cantidad de relleno. El material plástico tiene poca fluidez para obtener piezas con una superficie lisa y uniforme, alta. Se debe utilizar velocidad e inyección de alta presión.
Para productos de precisión de alta gama, piezas de paredes gruesas, piezas con grandes cambios de espesor de pared y piezas con bridas y nervaduras gruesas, es mejor utilizar inyección de varias etapas, como la de segundo nivel, Inyección de tercer y cuarto nivel. Incluso el nivel cinco.
Control programado de la presión de inyección
El control de la presión de inyección se suele dividir en el control de la presión de inyección primaria, la presión de inyección secundaria (presión de mantenimiento) o tres o más presiones de inyección. Es muy importante que el momento del cambio de presión sea el adecuado para evitar una presión excesiva en el molde, desbordamiento o falta de material, etc. El volumen específico del producto moldeado depende de la presión y temperatura de la masa fundida cuando la compuerta se cierra durante la etapa de mantenimiento de presión. Si la presión y la temperatura son consistentes cada vez que se cambia de la etapa de mantenimiento de presión a la de enfriamiento del producto, el volumen específico del producto no cambiará. A una temperatura de moldeo constante, el parámetro más importante que determina el tamaño del producto es la presión de mantenimiento, y las variables más importantes que afectan la tolerancia dimensional del producto son la presión y la temperatura de mantenimiento.
Control programado de la contrapresión y la velocidad del tornillo
La contrapresión alta puede causar un fuerte cizallamiento de la masa fundida, y una velocidad baja también hará que el plástico se plastifique en el cilindro durante un largo tiempo. tiempo tiempo. Por lo tanto, actualmente se utilizan cada vez más programas para controlar la contrapresión y la velocidad de rotación al mismo tiempo. Por ejemplo: durante toda la carrera de medición del tornillo, primero use alta velocidad y baja contrapresión, luego cambie a menor velocidad y mayor contrapresión, luego cambie a alta contrapresión y baja velocidad, y finalmente plastifique con baja contrapresión y baja velocidad. De esta manera, la presión de la masa fundida en la parte delantera del tornillo se libera en su mayor parte, lo que reduce la inercia rotacional del tornillo y mejora así la precisión de la medición del tornillo. La contrapresión excesiva a menudo hace que aumente la decoloración del colorante; aumenta el desgaste mecánico del mecanismo de premoldeo y el tornillo cilíndrico; el ciclo de premoldeado se prolonga y la eficiencia de producción disminuye; el material reciclado aumenta; incluso si se utilizan boquillas de tipo autoblocante, si la contrapresión es mayor que la presión de bloqueo del resorte diseñada, también causará daños por fatiga. Por lo tanto, la contrapresión debe ajustarse adecuadamente.
Con el avance de la tecnología, se ha hecho posible incorporar pequeñas computadoras en el sistema de control de las máquinas de moldeo por inyección y utilizar computadoras para controlar el proceso de moldeo por inyección.
Trabajos de preparación antes del moldeo por inyección
Los trabajos de preparación antes del moldeo pueden incluir muchos contenidos, tales como: inspección del rendimiento del procesamiento del material (medición de la fluidez del plástico, contenido de humedad, etc.); y selección de pellets antes del procesamiento de la materia prima; precalentamiento y secado de pellets; limpieza y precalentamiento de insertos, prueba de moldes y limpieza de barriles, etc.
Pretratamiento de materias primas
Según las características del plástico y la situación del suministro, la apariencia y el rendimiento del proceso de las materias primas generalmente deben probarse antes del moldeo. Si el plástico utilizado es en polvo, como el cloruro de polivinilo, también se debe mezclar en lotes y en seco. Si el producto tiene requisitos de coloración, se puede agregar una cantidad adecuada de colorante o mezcla maestra de color; los gránulos suministrados a menudo contienen distintos grados de humedad; , solventes y otras sustancias volátiles de bajo peso molecular, especialmente algunos plásticos con tendencias higroscópicas, el contenido de agua siempre excede el límite permitido para el procesamiento. Por lo tanto, se debe secar y determinar el contenido de humedad antes de procesarlo.
Precalentamiento de inserciones
Para cumplir con los requisitos de ensamblaje y resistencia, los productos moldeados por inyección necesitan incrustar inserciones metálicas en los productos. Durante el moldeo por inyección, cuando el inserto de metal frío colocado en la cavidad del molde se enfría junto con el plástico fundido caliente, debido a la diferencia significativa en las tasas de contracción del metal y el plástico, a menudo se generan grandes tensiones internas alrededor del inserto (especialmente materiales (como el poliestireno). Son más importantes los polímeros con cadenas rígidas como el etileno). La existencia de esta tensión interna provoca la aparición de grietas alrededor del inserto, lo que resulta en una gran reducción del rendimiento del producto. Esto se puede hacer seleccionando metales con grandes coeficientes de expansión térmica (aluminio, acero, etc.) como insertos y precalentando los insertos (especialmente los insertos metálicos grandes). Al mismo tiempo, a la hora de diseñar productos se tienen en cuenta medidas como la disposición de paredes más gruesas alrededor de los insertos.
Limpieza del barril
Antes de utilizar la máquina de inyección recién adquirida, o cuando sea necesario cambiar de producto, sustituir materias primas, cambiar colores o encontrar descomposición en el plástico durante producción, es necesario limpiar o desmontar el cilindro de la máquina de moldeo por inyección.
Selección del agente desmoldante
El agente desmoldante es una sustancia que puede hacer que los productos plásticos se desmolden fácilmente. El estearato de zinc es adecuado para plásticos en general, excepto la poliamida; la parafina líquida es más eficaz para los plásticos de poliamida. El aceite de silicona es caro y problemático de usar, por lo que rara vez se utiliza.
Se debe controlar el uso de desencofrante en una cantidad adecuada y utilizar la menor o menor cantidad posible. Una pulverización excesiva afectará la apariencia del producto y también tendrá un impacto negativo en la decoración del color del producto.
Causas de defectos en productos moldeados por inyección y sus métodos de tratamiento
Durante el proceso de moldeo por inyección, puede deberse a una mala manipulación de la materia prima, un diseño irrazonable del producto o del molde o una mano de obra inadecuada. Dependiendo del proceso y las condiciones de operación, o debido a razones mecánicas, a menudo se producen en el producto defectos como relleno insuficiente, abolladuras, rebabas, burbujas, grietas, deformaciones y cambios dimensionales.
Existen tres aspectos principales para evaluar los productos plásticos. El primero es la calidad de la apariencia, incluyendo integridad, color, brillo, etc.; el segundo es la precisión del tamaño y la posición relativa; el uso. Propiedades mecánicas, propiedades químicas, propiedades eléctricas, etc. Estos requisitos de calidad varían según las ocasiones de uso de los productos, y las escalas requeridas también son diferentes.
La capacidad plastificante del tornillo se refiere a la cantidad de masa fundida que se puede proporcionar por unidad de tiempo cuando la contrapresión es cero y la velocidad del tornillo es máxima.
Para evaluar el nivel de diseño del tornillo, se puede probar su capacidad plastificante y la sensibilidad de la velocidad del tornillo, la contrapresión y el consumo de energía a la capacidad plastificante. Al diseñar el tornillo, se espera que el diámetro del tornillo sea lo más pequeño posible y la velocidad de rotación que el tornillo pueda soportar sea lo más alta posible, para lograr una alta capacidad de plastificación y una buena calidad de plastificación.
La capacidad de plastificación de la máquina de moldeo por inyección determina la capacidad de producción y la eficiencia de producción de la máquina de moldeo por inyección. Según el mecanismo de plastificación del tornillo de inyección, debido al funcionamiento intermitente del tornillo, el movimiento axial del tornillo durante la plastificación y el movimiento del material en la ranura del tornillo durante la inyección, el proceso de fusión del plástico en el tornillo. La ranura es un proceso inestable, que muestra que la diferencia de temperatura axial de la masa fundida es grande y la capacidad de plastificación y el consumo de energía del tornillo son inestables.
Cuando el tornillo está plastificado, la contrapresión tiene un impacto significativo en la capacidad de plastificación. Durante el proceso de plastificación del tornillo, cuando aumenta la resistencia a las fugas del cilindro de inyección (la contrapresión aumenta), la plastificación. La capacidad aumenta. La presión de la masa fundida en la parte delantera de la sección de homogeneización del tornillo grande aumenta el caudal inverso y reduce la capacidad de plastificación en consecuencia.
A medida que aumenta la contrapresión, la potencia de accionamiento del tornillo también aumentará. La velocidad del tornillo es proporcional a la capacidad de plastificación, y la potencia de accionamiento del tornillo es proporcional a la capacidad de plastificación, por lo que la potencia de accionamiento del tornillo es proporcional. proporcional a la velocidad del tornillo.
La temperatura del molde es uniforme Cuando aumenta la temperatura del molde, tendrá los siguientes efectos en el proceso de moldeo por inyección y el rendimiento del producto:
Es beneficioso para el flujo de llenado de la masa fundida. y la presión de llenado se reduce ligeramente;
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Se extiende el tiempo de enfriamiento, se extiende el tiempo de retención requerido y también se extiende el ciclo de moldeo;
Es difícil desmoldar el producto, la cristalinidad del polímero cristalino aumenta (la densidad del producto aumenta) y la post-contracción disminuye. La tasa de contracción del producto aumenta;
El brillo de la superficie del producto. aumenta, el grado de orientación de las macromoléculas en el producto disminuye y la tensión interna disminuye;
La resistencia al impacto disminuye y la temperatura del molde es desigual: el producto se contrae de manera desigual, provocando tensión interna, deformación por deformación y tensión. agrietamiento en el producto. Si la temperatura del molde es demasiado baja, la fluidez de la masa fundida se reducirá, el llenado del molde será insuficiente o las líneas de soldadura tendrán baja resistencia. Los productos con gran tensión interna son propensos a deformarse o agrietarse por tensión.
Durante el proceso de apertura del molde, se requiere el orden de cambios de velocidad de la máquina de moldeo por inyección: lento, rápido y lento. Tres niveles de velocidad para evitar la colisión del molde y garantizar la eficiencia del moldeo.
Apertura de molde era originalmente un término para producción mecánica o producción de procesos, en referencia a la fabricación de juegos de moldes. Ahora bien, este término en diseño industrial se refiere al conjunto de herramientas que forma el diseño del producto, incluidos los equipos mecánicos y los moldes. Al mismo tiempo, la apertura de moldes es un proceso de producción que representa una inversión total relativamente alta. La tecnología de producción, los materiales y otros factores pueden aumentar el costo de la apertura de moldes, por lo que la apertura de moldes es un proceso de producción muy importante.