Deformació de productes modelats per injecció
La deformació és un dels defectes comuns en l'emmotllament per injecció de peces de plàstic de closca fina, perquè implica una predicció precisa de la deformació de la deformació, i les lleis de deformació de la deformació de les peces modelades per injecció de diferents materials i formes varien molt. Quan la quantitat de deformació supera l'error permès, es converteix en un defecte de formació, que al seu torn afecta el muntatge del producte.
La predicció precisa de la deformació de la deformació d'un gran nombre de peces de paret cada cop més primes (gruix de paret inferior a 2 mm) és un requisit previ per a un control efectiu dels defectes de la deformació. L'anàlisi de la deformació de la deformació adopta majoritàriament anàlisis qualitatives i es prenen mesures des del disseny del producte, el disseny del motlle i les condicions del procés d'emmotllament per injecció per evitar en la mesura del possible una gran deformació de la deformació.
Anàlisi de causes
Motlle
La posició, la forma i el nombre de portes de la porta del motlle d'injecció afectaran l'estat d'ompliment del plàstic a la cavitat del motlle, donant lloc a la deformació de la peça de plàstic.
Com més llarga sigui la distància de flux, més gran serà l'estrès intern causat pel flux i l'alimentació entre la capa congelada i la capa de flux central; per contra, com més curta sigui la distància de flux, més curt serà el temps de flux des de la porta fins a l'extrem de flux de la peça, i el motlle es congelarà en omplir El gruix de la capa s'aprima, es redueix la tensió interna i el deformació. la deformació també es redueix molt. Si només s'utilitza una porta central o una porta lateral, la peça de plàstic modelada es distorsionarà perquè la taxa de contracció en la direcció del diàmetre és més gran que la de la direcció circumferencial; si s'utilitzen portes de múltiples punts, es pot prevenir eficaçment la deformació i la deformació.
Quan s'utilitza la fosa puntual per a l'emmotllament, també a causa de l'anisotropia de la contracció plàstica, la posició i el nombre de portes tenen una gran influència en el grau de deformació de les peces de plàstic. Com que s'utilitza PA6 reforçat amb fibra de vidre al 30 per cent, s'obté una gran peça modelada per injecció amb un pes de 4,95 kg, de manera que hi ha moltes costelles de reforç al llarg de la direcció del flux de les parets circumdants, de manera que cada porta es pot equilibrar completament.
A més, l'ús de múltiples portes també pot escurçar la relació de flux de plàstic (L/t), de manera que la densitat del material a la cavitat del motlle sigui més uniforme i la contracció sigui més uniforme. Al mateix temps, tota la peça de plàstic es pot omplir sota una petita pressió d'injecció. La pressió d'injecció més baixa pot reduir la tendència d'orientació molecular dels plàstics i reduir la seva tensió interna, reduint així la deformació de les peces de plàstic.
imatge
Temperatura del motlle: la temperatura del motlle té una gran influència en el rendiment intern i la qualitat aparent del producte. La temperatura del motlle depèn de la presència o absència de cristal·linitat plàstica, la mida i l'estructura del producte, els requisits de rendiment i altres condicions del procés (temperatura de fusió, velocitat d'injecció i pressió d'injecció, cicle d'emmotllament, etc.)
Control de pressió: la pressió en el procés d'emmotllament per injecció inclou la pressió de plastificació i la pressió d'injecció, i afecta directament la plastificació dels plàstics i la qualitat del producte.
L'ús de mètodes experimentals per estudiar la deformació dels productes plàstics es reflecteix principalment en l'estudi dels efectes de les propietats del material, la geometria i la mida del producte i les condicions del procés d'emmotllament per injecció sobre la deformació del producte. Es van dissenyar un gran nombre d'experiments per obtenir la influència de la geometria de la porta, els paràmetres d'embalatge (pressió de retenció i temps de retenció) i l'elasticitat del motlle sobre la mida final del producte.
Es va utilitzar PET com a base de polímer i es van estudiar les característiques de deformació de diferents materials i diferents panells de gruix de paret. Es va estudiar experimentalment la relació entre la relació de reforç del disc modelat per injecció PA66 de fibra reforçada amb vidre del 33%, l'anisotropia del coeficient d'expansió tèrmica lineal, el gruix del producte i la deformació, i es va proposar per primera vegada el concepte d'índex de deformació. . Es van estudiar les característiques de deformació i la relació entre l'índex de deformació, l'estat d'orientació de la fibra i la deformació, i la relació entre el rendiment i l'índex de deformació.
El mètode experimental per estudiar la deformació de la deformació sovint es limita a una forma geomètrica específica, un material específic i unes condicions de procés, i no pot considerar completament la influència de molts factors en la deformació de la deformació i no pot predir una possible deformació durant l'etapa de disseny del producte. La mida de la deformació. En l'ús real, les limitacions de la fórmula empírica també són òbvies, no només afectades per les condicions experimentals, sinó també relacionades amb molts factors com el mètode de processament de les dades experimentals i les condicions d'aplicació de la fórmula empírica i una fórmula empírica. només és adequat per a les condicions experimentals. proper al procés de producció.
imatge
encongir/deformar
Com que la deformació deformada està relacionada amb una contracció desigual, la relació entre la contracció i la deformació del producte s'analitza estudiant el comportament de contracció de diferents plàstics en diferents condicions de procés. A partir del flux d'emmotllament per injecció, la pressió de retenció i la simulació de refrigeració, mitjançant experiments i mètodes de regressió lineal, es proposa un model per predir la contracció dels productes modelats per injecció. A partir de la predicció de la contracció, la deformació dels productes es calcula mitjançant programes de simulació d'anàlisi estructural.
És difícil obtenir productes amb una alta precisió dimensional amb materials amb una alta taxa de contracció. Per aconseguir una alta precisió, s'han d'utilitzar tant com sigui possible resines amorfes i resines amb una contracció consistent en totes les direccions. Per a molts materials, la contracció del producte es mesura en condicions de canvi de cabal, pressió de retenció, temps de retenció, temperatura del motlle, temps d'ompliment, gruix del producte i altres paràmetres.
Segons els resultats de la prova, la contracció del producte es divideix en tres parts: contracció de volum, contracció desigual causada per l'orientació molecular i contracció desigual causada per un refredament desequilibrat. Els mètodes de predicció de la contracció per a la contracció volumètrica, el contingut cristal·lí, el confinament del motlle, l'orientació plàstica, etc., utilitzen els resultats de l'anàlisi de flux i refrigeració per predir la tensió de contracció.
Disseny del sistema de refrigeració
Durant el procés d'injecció, la velocitat de refrigeració desigual de la peça de plàstic també provocarà la contracció desigual de la peça de plàstic. Aquesta diferència de contracció donarà lloc a la generació de moment de flexió i deformació de la peça de plàstic.
Si la diferència de temperatura entre la cavitat del motlle i el nucli utilitzat en el modelat per injecció de peces de plàstic planes és massa gran, la fusió prop de la superfície de la cavitat del motlle fred es refredarà ràpidament, mentre que la capa de material propera a la superfície de la cavitat del motlle calent. continuarà reduint-se, la contracció desigual deformarà la part de plàstic. Per tant, el refredament del motlle d'injecció ha de parar atenció a l'equilibri de temperatura de la cavitat i el nucli, i la diferència de temperatura entre ambdós no hauria de ser massa gran.
A més de considerar que la temperatura a les superfícies interior i exterior de la peça de plàstic tendeix a equilibrar-se, també s'ha de considerar que la temperatura a cada costat de la peça de plàstic és coherent, és a dir, quan es refreda el motlle, intenteu mantenir la temperatura de la cavitat i del nucli uniforme a tot arreu, de manera que la velocitat de refredament de la part de plàstic sigui equilibrada, de manera que la contracció sigui més uniforme a tot arreu, evitant eficaçment la deformació. Per tant, la disposició dels forats d'aigua de refrigeració al motlle és molt important. Després de determinar la distància de la paret de la canonada a la superfície de la cavitat, la distància entre els forats d'aigua de refrigeració ha de ser tan petita com sigui possible per garantir que la temperatura de la paret de la cavitat sigui uniforme.
Al mateix temps, com que la temperatura del medi de refrigeració augmenta amb l'augment de la longitud del canal d'aigua de refrigeració, la cavitat i el nucli del motlle tindran una diferència de temperatura al llarg del canal d'aigua. Per tant, la longitud del canal d'aigua de cada circuit de refrigeració ha de ser inferior a 2 m. S'han d'instal·lar diversos circuits de refrigeració en motlles grans i l'entrada d'un circuit es troba prop de la sortida de l'altre circuit. Per a peces de plàstic llargues, s'ha d'utilitzar un circuit de refrigeració per reduir la longitud del circuit de refrigeració, és a dir, per reduir la diferència de temperatura del motlle, per garantir un refredament uniforme de les peces de plàstic.
El disseny del sistema d'expulsió també afecta directament la deformació de la peça plàstica. Si la disposició del sistema d'expulsió està desequilibrada, provocarà un desequilibri en la força d'expulsió i deformarà la peça de plàstic. Per tant, quan es dissenya el sistema d'expulsió, s'ha d'esforçar per equilibrar-se amb la resistència al desemmotllament.
A més, l'àrea de la secció transversal de la vareta d'expulsió no ha de ser massa petita per evitar que la peça de plàstic es deformi a causa d'una força excessiva per unitat d'àrea (especialment quan la temperatura de desemmotllament és massa alta). El passador d'expulsió s'ha de disposar el més a prop possible de la peça amb la major resistència al desemmotllament. Sota la premissa de no afectar la qualitat de les peces de plàstic (inclosos els requisits d'ús, la precisió dimensional i l'aspecte, etc.), s'han d'instal·lar tantes agulles d'expulsió com sigui possible per reduir la deformació general de les peces de plàstic.
imatge
Quan s'utilitza plàstic tou per produir peces de plàstic de parets primes i cavitats grans, a causa de l'alta resistència al desemmotllament i el material tou, si s'adopta completament un únic mètode d'expulsió mecànica, les peces de plàstic es deformaran o fins i tot es faran passar. O la peça de plàstic es desballarà a causa del plegat. Serà millor utilitzar una combinació de diversos components o una combinació de pressió de gas (hidràulica) i expulsió mecànica.
Influència de l'esforç tèrmic residual en la deformació i deformació dels productes
En el procés d'emmotllament per injecció, l'estrès tèrmic residual és un factor important que provoca deformacions i deformacions, i té un impacte més gran en la qualitat dels productes modelats per injecció. Com que la influència de l'estrès tèrmic residual en la deformació del producte és molt complexa, els dissenyadors de motlles poden analitzar-la i predir-la amb l'ajuda del programari CAE d'emmotllament per injecció.
Durant el procés d'emmotllament del plàstic fos, a causa de l'orientació i la contracció desiguals, la tensió interna és desigual, de manera que després que el producte s'alliberi del motlle, es deformarà i es deformarà sota l'acció d'una tensió interna desigual. Per tant, molts estudiosos analitzen i calculen la tensió interna i la deformació dels productes des de la perspectiva de la mecànica. En algunes literatures estrangeres, es considera que la deformació és causada per la tensió residual generada per una contracció desigual.
En l'etapa de refredament de l'emmotllament per injecció, quan la temperatura és superior a la temperatura de transició vítrea, el plàstic és un fluid viscoelàstic, acompanyat de relaxació de l'estrès: quan la temperatura és inferior a la temperatura de transició vítrea, el plàstic es torna sòlid. Aquesta transició de fase líquid-sòlid i la relaxació de l'estrès dels plàstics durant el refredament té una gran influència en la predicció precisa de la tensió residual i la deformació residual dels productes.
La transició de fase i el comportament de relaxació de l'estrès dels plàstics de líquid a sòlid durant la fase de refredament. Per a la zona no curada, el plàstic presenta un comportament viscós, que es descriu per un model de fluid viscós; per a l'àrea curada, el plàstic presenta un comportament viscoelàstic, que es descriu per un model sòlid lineal estàndard, utilitzant un model de transició de fase viscoelàstica i un mètode d'elements finits bidimensionals per predir les tensions residuals tèrmiques i les deformacions de deformació corresponents.
imatge
Influència de l'etapa de plastificació en la deformació de la deformació del producte
En l'etapa de plastificació, les partícules de vidre es transformen en un estat fluid viscós per proporcionar la massa fosa necessària per omplir el motlle. En aquest procés, la diferència de temperatura del polímer en la direcció axial i radial (respecte al cargol) provocarà estrès al plàstic; a més, la pressió d'injecció, la velocitat i altres paràmetres de la màquina d'injecció afectaran molt el grau d'orientació molecular durant l'ompliment. , provocant una deformació deformada.
Utilitzeu baixa velocitat al començament de la injecció, alta velocitat quan ompliu la cavitat del motlle i injecció de baixa velocitat quan l'ompliment estigui a prop del final. Mitjançant el control i l'ajust de la velocitat d'injecció, es poden prevenir i millorar diversos fenòmens indesitjables com ara rebaves, marques de polvorització, barres de plata o marques de cremades.
El programa de control d'injecció de diverses etapes pot establir raonablement la pressió d'injecció de diverses etapes, la velocitat d'injecció, la pressió de retenció i el mètode de fusió segons l'estructura del corredor, la forma de la porta i l'estructura de la peça modelada per injecció, que és favorable. per millorar l'efecte de plastificació i millorar la qualitat del producte, reduir la taxa de defectes i allargar la vida útil del motlle/màquina.
Mitjançant el control de la pressió de l'oli, la posició del cargol i la velocitat del cargol de la màquina d'emmotllament per injecció mitjançant un programa de diversos nivells, es pot intentar millorar l'aspecte de les peces modelades, millorar les mesures corresponents per a la contracció, la deformació i la rebava i reduir la desnivell de mida de cada part modelada per injecció de cada motlle. .
Mitjançant el control de la pressió de l'oli, la posició del cargol i la velocitat del cargol de la màquina d'emmotllament per injecció mitjançant un programa de diversos nivells, es pot intentar millorar l'aspecte de les peces modelades, millorar les mesures corresponents per a la contracció, la deformació i la rebava i reduir les irregularitats. de la mida de cada part modelada per injecció de cada motlle. .
Influència de les etapes d'ompliment i refredament del motlle en la deformació del producte
Sota l'acció de la pressió d'injecció, el plàstic fos s'omple a la cavitat del motlle, es refreda i es solidifica a la cavitat, que és l'enllaç clau de l'emmotllament per injecció. En aquest procés, la temperatura, la pressió i la velocitat es combinen entre si, la qual cosa té un gran impacte en la qualitat i l'eficiència de producció de peces de plàstic.
Pressions i velocitats de flux més altes generen velocitats de cisalla elevades, que provoquen diferències en l'orientació de les molècules paral·leles i perpendiculars a la direcció del flux, creant un "efecte de congelació". L'"efecte de congelació" generarà estrès de congelació i formarà l'estrès intern de la peça de plàstic. La influència de la temperatura en la deformació de deformació es reflecteix en els aspectes següents.
A. La diferència de temperatura entre les superfícies superior i inferior de les peces de plàstic provocarà estrès tèrmic i deformació tèrmica;
B. La diferència de temperatura entre diferents àrees de la peça de plàstic provocarà una contracció desigual entre diferents àrees;
C. Els diferents estats de temperatura afectaran la contracció de les peces de plàstic.
Influència de l'etapa de desemmotllament en la deformació deformada del producte
Les peces de plàstic són majoritàriament polímers de vidre durant el procés de sortida de la cavitat i refredament a temperatura ambient. La força de desemmotllament desequilibrada, el moviment inestable del mecanisme d'expulsió o la zona d'expulsió incorrecta del desemmotllament poden deformar fàcilment el producte. Al mateix temps, la tensió congelada a la peça de plàstic durant les etapes d'ompliment i refredament s'alliberarà en forma de deformació a causa de la pèrdua de restriccions externes, donant lloc a una deformació deformada.
Veritable enfocament 3D per calcular les tensions residuals i la forma final (contracció i deformació). Van considerar la influència de l'etapa d'embalatge, van dividir el producte en tres capes i van analitzar la tensió i la deformació residuals mitjançant una malla tridimensional. , es proposa un model de simulació numèrica per a l'esforç residual induït i la deformació després de la fase d'embalatge.
Quan es calcula la tensió residual, s'utilitza un model termoviscoelàstic (incloent la relaxació del volum). El mètode d'elements finits que adopta es basa en la teoria de la closca composta per elements plans, que és adequat per a productes modelats per injecció de parets primes amb formes complexes.
imatge
La solució a l'efecte de la contracció dels productes modelats per injecció sobre la deformació deformada
La causa directa de la deformació dels productes modelats per injecció és la contracció desigual de les peces de plàstic. Si l'impacte de la contracció durant el procés d'ompliment no es té en compte en l'etapa de disseny del motlle, la forma geomètrica del producte diferirà molt dels requisits de disseny i una deformació severa farà que el producte es desballi. A més de la deformació causada per l'etapa d'ompliment, la diferència de temperatura entre les parets superior i inferior del motlle també provocarà la diferència de contracció entre les superfícies superior i inferior de la peça de plàstic, donant lloc a una deformació deformada.
Per a l'anàlisi de la deformació, la contracció en si no és important, però la diferència en la contracció és important. En el procés d'emmotllament per injecció, la taxa de contracció del plàstic en la direcció del flux és més gran que la de la direcció vertical a causa de la disposició de les molècules de polímer al llarg de la direcció del flux durant l'etapa d'emmotllament per injecció del plàstic fos, donant lloc a una deformació deformada. de la peça modelada per injecció. En general, la contracció uniforme només provoca canvis en el volum de les peces de plàstic, i només la contracció desigual pot provocar una deformació deformada.
La diferència entre la velocitat de contracció dels plàstics cristal·lins en la direcció del flux i la direcció vertical és més gran que la dels plàstics amorfs, i la seva taxa de contracció també és més gran que la dels plàstics amorfs. La superposició de la gran taxa de contracció dels plàstics cristal·lins i l'anisotropia de la contracció fa que els plàstics cristal·lins tinguin una tendència molt més gran a deformar-se que els plàstics amorfs.
The multi-stage injection molding process selected based on the analysis of the geometric shape of the product: because the cavity of the product is deep and the wall is thin, the mold cavity forms a long and narrow flow channel, and the melt must flow through this part very quickly Otherwise, it is easy to cool and solidify, which will lead to the danger of filling the mold cavity, so high-speed injection should be set here.
Tanmateix, la injecció d'alta velocitat aportarà molta energia cinètica a la fosa. Quan la massa fosa flueix cap al fons, produirà un gran impacte inercial, donant lloc a pèrdua d'energia i desbordament. En aquest moment, s'ha de frenar la fusió i reduir la pressió d'ompliment. Mantingueu l'anomenada pressió de retenció (pressió secundària, pressió de seguiment) per fer que la fosa complementi la contracció de la fosa a la cavitat del motlle abans que la porta es solidifiqui, la qual cosa planteja requisits per a la velocitat d'injecció en diverses etapes i la pressió a la injecció. procés d'emmotllament.
Solució a la deformació i deformació del producte a causa de l'estrès tèrmic residual
La velocitat de la superfície del fluid ha de ser constant. S'ha d'utilitzar una injecció ràpida per evitar que la fosa es congeli durant el procés d'injecció. La configuració de la velocitat del tir ha de permetre un ompliment ràpid de zones crítiques (com ara corredors) mentre s'alenteix a l'entrada d'aigua. La velocitat d'injecció ha d'assegurar que la cavitat del motlle s'omple i s'atura immediatament per evitar l'excés d'ompliment, el flaix i l'estrès residual.
