Значимость давления при литье пластмассовых изделий

2021-06-15
Рисунок2

Значимость давления при литье пластмассовых изделий

Существует более двух ста различных параметров, определяющих возможность получения качественных пластиковых деталей методом литья под давлением. Для того, чтобы производство пластмассовых изделий было эффективным и предсказуемым, необходимо хорошо изучить их взаимосвязь и влияние на процесс литья под давлением.

Параметры, влияющие на процесс литья, можно условно разделить на четыре категории:

  • Давление
  • Температура (материальный цилиндр, сопло, пресс-форма)
  • Время
  • Расстояние

Все четыре категории важны, но давление и температура — параметры, которые имеют наибольшее влияние на процесс. Величина давления выбирается в зависимости от типа рабочего материала. Давление должно быть достаточным для подачи материала в пресс-форму и удержания под давлением. Также важно корректно установить температуру обрабатываемого полимера и пресс-формы.

Наибольшую значимость оказывает давление в узле впрыска, но давление в узле смыкания также влияет на процесс литья.

Давление впрыска заставляет 95% расплавленного материала попасть в полость пресс-формы. Обычно при использовании максимального давления и максимальной скорости течения расплава увеличивается и величина остаточных внутренних напряжений в форме. По этой причине рекомендуется использовать минимальное давление, необходимое для заполнения формы. По мере того, как температура пластика увеличивается, его текучесть увеличивается, и, следовательно, давление, необходимое для заполнения полости формы, уменьшается.

После впрыска большей части расплава в пресс-форму литьевая машина переключается на удерживающее давление, которое составляет примерно половину давления впрыска, и под его действием происходит окончательное заполнение полости литьевой оснастки материалом.

Выдержка под давлением продолжается до застывания впускных литников, что обычно занимает 3-4 секунды. По истечении этого времени давление больше не влияет на материал в полостях формы. Если удерживаемое давление снижается раньше, расплав материала может вытекать из полости обратно в литниковую систему.

Недостаточное давление также препятствует достаточному уплотнению макромолекул пластмассы, что приводит к неравномерной усадке и охлаждению отливки. В горячеканальных пресс-формах удерживаемое давление можно снизить раньше, чем в стандартных холодноканальных формах.

Во время подачи материала в пресс-форму узел смыкания также оказывает давление, чтобы форма оставалась закрытой. Значение этого давления зависит от свойств обрабатываемого материала, – материалы с высокой текучестью подаются в пресс-форму при меньшем давлении, соответственно требуется меньшее давление в узле смыкания.

Противодавление создается обратным движением шнека после впрыска, когда набирается следующая доза расплава. Этим параметром можно управлять, но по ошибке его часто игнорируют. Когда шнек вращается, следующая порция материала начинает двигаться в материальном цилиндре. Материал накапливается перед шнеком и под действием давления расплава отталкивает его. Под действием этого давления пластик легче перемешиваются, что особенно важно при использовании красителей, из них легче вытесняются пузырьки воздуха, а масса накопленной дозы расплава регулируется более эффективно.

Это давление должно поддерживаться на минимально возможном уровне — не более 20% от максимального давления впрыска, обеспечиваемого литьевой машиной. Противодавление используется для предотвращения слишком быстрого отвода шнека в материальном цилиндре. Чтобы выбрать оптимальное противодавление, сначала установите минимальное значение параметра, а затем увеличьте его. Если противодавление слишком высокое, увеличивается трение материала в цилиндре и увеличивается риск термического разрушения. Высокое противодавление может привести к уменьшению длины волокна в случае работы с наполненными полимерами. Корректируя значение противодавления, можно компенсировать неправильную длину шнека.

Убеждение, что противодавление необходимо для повышения температуры расплава является ошибочным. Фактически, скорость вращения шнека оказывает гораздо большее влияние на скорость нагрева полимера.

Преимущества высокого противодавления:

  • Улучшенный контроль температуры расплава (но без повышения температуры расплава),
  • Стабильность и однородность вязкости и температуры плавления,
  • Лучшее смешивание красителей и добавок (при использовании шнеков правильной конструкции),
  • Лучшее регулирование массы расплава,
  • Лучшее заполнение пространства между витками шнека для предотвращения деструкции и подгорания материала.

Недостатки высокого противодавления:

  • Блокировка вентиляционных отверстий в материальном цилиндре,
  • Разрыв волокон в армированных пластиках,
  • Деструкция полимеров, например ПВХ, при работе на высоких скоростях вращения шнека,
  • Минимизация времени получения дозы (важно при балансировке этапов цикла).