Injekcijas spiediens
◎Iesmidzināšanas formēšanas procesa parametri (2. daļa)
Injekcijas spiedienstiek izmantots, lai pārvarētu kausējuma pretestību tā plūsmas laikā. Šīs pretestības dēļ ir nepieciešams iesmidzināšanas spiediens no iesmidzināšanas formēšanas iekārtas. Kā parādīts 2-1. attēlā, iesmidzināšanas formēšanas laikā spiediens ir visaugstākais pie iesmidzināšanas sprauslas, lai pārvarētu plūsmas pretestību visā kausējuma ceļā. Pēc tam iesmidzināšanas spiediens pakāpeniski samazinās virzienā uz kausējuma priekšpusi, palielinoties plūsmas garumam. Ja veidnes dobumā ir laba ventilācija, galīgais spiediens kausējuma priekšpusē ir atmosfēras spiediens.
Attēlā 2-2 parādīts kausējuma spiediena sadalījums pa plūsmas ceļu. Palielinoties plūsmas garumam, palielinās arī pretestība, kas jāpārvar ceļā, un attiecīgi palielinās arī iesmidzināšanas spiediens. Lai saglabātu nemainīgu spiediena gradientu un nodrošinātu vienmērīgu kausējuma uzpildes ātrumu, attiecīgi jāpalielina iesmidzināšanas spiediens, mainoties plūsmas garumam, un tāpēc attiecīgi jāpalielina spiediens kausējuma ieplūdē.
Turot spiedienu
Tuvojoties iesmidzināšanas procesa beigām, iesmidzināšanas spiediens pārslēdzas uz turēšanas spiedienu, ieejot turēšanas fāzē. Turēšanas fāzē iesmidzināšanas formēšanas mašīna ievada materiālu no sprauslas dobumā, lai aizpildītu tilpumu, kas atbrīvots detaļas saraušanās dēļ. Ja dobumu piepilda bez spiediena noturēšanas, daļa saruks par aptuveni 25%, īpaši pie ribām, kur pārmērīga saraušanās atstās saraušanās pēdas. Turēšanas spiediens parasti ir aptuveni 85% no maksimālā uzpildes spiediena, taču tas ir jānosaka, pamatojoties uz konkrētiem apstākļiem.
2-3 attēlā parādīta spiediena uzturēšanas procesa vadība: 1 norāda injekcijas sākumu; 2 norāda, ka kausējums nonāk dobumā; 3 norāda, ka uzpildes laikā ir noticis spiediena uzturēšanas slēdzis; 4 norāda, ka dobums ir pilns; 5 norāda, ka uzpildīšanas process ir nonācis saraušanās kompensācijas stadijā; 6 norāda, ka saraušanās kompensācija ir beigusies un ir sākusies dzesēšana. Pēcpildīšanas posms ietver divus procesus: spiediena saglabāšanu un dzesēšanu.
(Attēls 2-3 Spiediena turēšanas procesa vadība)
Eksperimenti liecina, ka gan pārmērīgi ilgs, gan īss turēšanas laiks kaitē formēšanai. Pārmērīgs turēšanas laiks izraisa nevienmērīgu spiediena sadalījumu, palielinātu iekšējo spriegumu formētajā daļā un paaugstinātu uzņēmību pret deformāciju, kas var izraisīt sprieguma plaisāšanu. Un otrādi, nepietiekams turēšanas laiks izraisa nepietiekamu spiediena saglabāšanu, smagu tilpuma saraušanos un sliktu virsmas kvalitāti.
Spiediena noturēšanas līkne sastāv no divām daļām: pastāvīga spiediena uzturēšanas perioda aptuveni 2-3 sekundes, ko sauc par konstanta noturēšanas spiediena līkni; un pakāpeniski samazinās spiediena izlaišanas periods aptuveni 1 sekundi, ko sauc par aizkavētā turēšanas spiediena līkni. Aizkavētā turēšanas spiediena līkne būtiski ietekmē formēto daļu. Ilgāka nemainīga turēšanas spiediena līkne rada mazāku tilpuma saraušanos un otrādi. Tāpat stāvāks slīpums un īsāka aizkavēta noturēšanas spiediena līkne rada lielāku tilpuma saraušanos un otrādi. Segmentēta un iegarena aizkavēta turēšanas spiediena līkne rada mazāku tilpuma saraušanos un otrādi.
Izkausētas plastmasas iepildīšanas procesā, kad dobums ir gandrīz pilns, skrūves kustība pārslēdzas no plūsmas ātruma kontroles uz spiediena kontroli. Šo pārejas punktu sauc par turēšanas spiediena pārslēgšanas kontroles punktu. Spiediena pārslēgšanas turēšana ir ļoti svarīga, lai kontrolētu formēšanas procesu. Pirms turēšanas spiediena pārslēgšanas punkta kausējuma kustības ātrums un spiediens ir augsts; pēc pārslēgšanas punkta skrūves spiediens, kas virza kausējumu uz priekšu, ir mazāks. Ja turēšanas spiediena pārslēgšana netiek veikta, spiediens būs ļoti augsts, kad dobums ir pilns ar kausējumu, izraisot strauju iesmidzināšanas spiediena pieaugumu, kas prasa lielāku saspiešanas spēku un pat izraisot tādus defektus kā zibspuldze (materiāla pārpalikums). Turēšanas spiediena pārslēgšana iesmidzināšanas formēšanas mašīnās parasti tiek veikta atbilstoši iesmidzināšanas pozīcijai; tas ir, kad skrūve sasniedz noteiktu pozīciju, notiek turēšanas spiediena pārslēgšana. Turēšanas spiediena pārslēgšanas pozīcija, laiks un spiediens ir parādīti 2-4. attēlā.
Skrūves pretspiediens
Plastmasas kausēšanas un plastifikācijas procesā kausējums nepārtraukti virzās uz mucas priekšējo galu (mērīšanas kameru), un daudzums palielinās, pakāpeniski veidojot spiedienu, kas spiež skrūvi atpakaļ. Lai novērstu skrūves pārāk ātru ievilkšanos un nodrošinātu vienmērīgu kausējuma sablīvēšanos, skrūvei ir jānodrošina spiediens pretējā virzienā. Šo spiedienu pretējā virzienā, kas neļauj skrūvei ievilkties, sauc par pretspiedienu, kā parādīts 2-6. attēlā.
Pretspiedienu, kas pazīstams arī kā plastifikācijas spiediens, kontrolē, regulējot iesmidzināšanas cilindra atgaitas eļļas droseļvārstu. Iesmidzināšanas cilindra aizmugurē ir uzstādīts pretspiediena vārsts, lai regulētu iesmidzināšanas cilindra eļļas izplūdes ātrumu skrūves griešanās un ievilkšanas laikā, saglabājot cilindrā noteiktu spiedienu. Visa-elektromotora skrūves ievilkšanas ātrumu (pretestību) kontrolē maiņstrāvas servovārsts.
Pareiza pretspiediena regulēšana sniedz ievērojamas priekšrocības iesmidzināšanas formēšanas kvalitātei. Inžekcijas formēšanā, atbilstoši regulējot pretspiedienu, var sasniegt šādas priekšrocības:
① Tas var saspiest kausējumu mucā, palielinot blīvumu un uzlabojot iesmidzināšanas tilpuma stabilitāti, produkta svaru un izmērus.
② Tas var "izspiest" gāzi no kausējuma, samazinot virsmas gāzes burbuļus un iekšējos gaisa burbuļus, uzlabojot spīduma vienmērīgumu.
③ Tas palēnina skrūves ievilkšanas ātrumu, ļaujot kausējumam mucā pilnībā plastificēties, palielinot krāsas pulvera/strāvas maisījuma viendabīgumu ar kausējumu un novēršot krāsu sajaukšanos produktā.
④ Atbilstoši palielinot pretspiedienu, var uzlabot virsmas saraušanos un produkta perimetra plūsmu.
⑤ Tas var paaugstināt kausējuma temperatūru, uzlabot kausējuma plastificēšanas kvalitāti, uzlabot kausējuma plūstamību veidņu pildīšanas laikā un novērst aukstās līmes zīmes uz izstrādājuma virsmas.
iespīlēšanas spēks
Saspiedes spēks ir iestatīts tā, lai tas izturētu izkausētas plastmasas izplešanās spēku uz veidni, un tā lielumu nosaka īpaši faktori, piemēram, iesmidzināšanas spiediens. Tomēr patiesībā pēc tam, kad izkausētā plastmasa tiek izmesta no iesmidzināšanas formēšanas mašīnas mucas sprauslas, tā pirms nonākšanas veidnes dobumā iziet cauri galvenajai sliedei, atzaru sliedēm un vārtiem, kā rezultātā ceļā rodas ievērojams spiediena zudums. Attēlā 2-7(a) parādītas iesmidzināšanas spiediena izmaiņas visā procesā no mucas līdz ievadīšanai veidnē. Kā redzams no spiediena izmaiņām 2-7(b) attēlā, spiediens pazeminās tikai līdz 20% no sākotnējā iesmidzināšanas spiediena veidnes dobuma galā.
Mucas temperatūra
Kušanas temperatūra jākontrolē noteiktā diapazonā. Ja temperatūra ir pārāk zema, slikta kausējuma plastifikācija ietekmēs formēto detaļu kvalitāti un palielinās procesa grūtības; ja temperatūra ir pārāk augsta, izejvielām ir nosliece uz sadalīšanos. Faktiskajā iesmidzināšanas formēšanā kausējuma temperatūra bieži ir augstāka par mucas temperatūru. Atšķirība ir saistīta ar iesmidzināšanas ātrumu un materiāla īpašībām, un tā var sasniegt līdz 30 grādiem. Tas ir tāpēc, ka kausējums tiek pakļauts bīdei, kad tas iet cauri vārtiem, radot daudz siltuma, kā parādīts 2-8. attēlā.
(1 - Sākas mucas sildīšana; 2 - Sākas skrūvju plastifikācija; 3 - Kausējums sasniedz sliedes galu; 4 - Kausējums iziet cauri vārtiem; 5 - Pildīšana beidzas)
Mucas temperatūra ir būtisks faktors, kas ietekmē iesmidzināšanas spiedienu. Iesmidzināšanas formēšanas mašīnu mucām parasti ir 5 vai 6 sildīšanas zonas, un katram materiālam ir piemērota formēšanas temperatūra. Konkrētas formēšanas temperatūras var atrast piegādātāja sniegtajos datos. Tabulā 2-3 ir norādītas formēšanas temperatūras parasti izmantotajām plastmasām.