Процесс микролитья под давлением

Принцип микролитья под давлением заключается в добавлении гранулированного или порошкообразного пластика в бункер литьевой машины, нагревании и расплавлении пластика в литьевой машине и поддержании его в текучем состоянии, а затем впрыскивании его в закрытую форму под определенным давлением. После охлаждения и формования расплавленный пластик затвердевает в требуемые пластиковые детали. Процесс микролитья под давлением включает следующие этапы:

(I) Подготовка перед формованием

Проверка внешнего вида сырья и измерение производительности процесса: включая проверку цвета пластика, размера и однородности частиц, текучести (индекс расплава, вязкость), термической стабильности и скорости усадки.

Предварительный нагрев и сушка пластика: удаление излишков влаги и летучих веществ из материала для предотвращения дефектов или деградации на поверхности пластиковых деталей после формования, влияющих на внешний вид и внутреннее качество пластиковых деталей. Метод сушки материала: мелкосерийное производство, сушка в печи; крупносерийное производство, сушка кипячением или вакуумная сушка.

Чистка ствола: ствол необходимо чистить при смене продукта, сырья и цвета.

Предварительный нагрев вставки: уменьшает разницу температур между материалом и вставкой, снижает усадочное напряжение пластика вокруг вставки и обеспечивает качество пластиковых деталей.

Выбор разделительного состава: к распространенным разделительным составам относятся стеарат цинка, жидкий парафин и силиконовое масло.

(II) Процесс инъекции

Подача: Добавьте гранулированный или порошкообразный пластик в бункер литьевой машины.

Пластификация: Пластиковое сырье в шнеке плавится под воздействием нагревательного устройства литьевой машины, превращаясь в пластиковый расплав с хорошей пластичностью.

Заполнение формы: Пластифицированный расплав пластика поступает и заполняет полость формы через сопло и заливочную систему формы под определенным давлением и скоростью под действием плунжера или шнека литьевой машины.

Поддержание давления и компенсация усадки: после того, как расплав заполнит полость, расплав все еще сохраняет давление для пополнения материала под действием плунжера или шнека литьевой машины, так что расплав из цилиндра продолжает поступать в полость, восполняя потребность пластика в усадке и предотвращая обратный поток расплава.

Охлаждение после замораживания литника: через некоторое время расплавленный пластик в полости затвердевает, превращаясь в твердое вещество, что обеспечивает достаточную жесткость пластиковой детали при извлечении из формы и не приводит к короблению или деформации.
Извлечение из формы: когда пластиковая деталь остывает до определенной температуры, механизм выталкивания выталкивает пластиковую деталь из формы.

(III) Постобработка пластиковых деталей

Причины и функции постобработки:

Из-за неравномерной пластификации или неравномерной кристаллизации, ориентации и охлаждения пластика в полости, или из-за влияния металлических вставок или неправильной вторичной обработки пластиковых деталей, внутри пластиковой детали неизбежно присутствуют некоторые внутренние напряжения, которые могут вызвать деформацию или растрескивание пластиковой детали в процессе эксплуатации. Поэтому следует приложить усилия для их устранения.

Отжиг: процесс термической обработки, при котором пластиковую деталь помещают в нагретую жидкую среду (например, горячую воду, горячее масло и жидкий парафин) или в печь с циркуляцией горячего воздуха при постоянной температуре на определенный период времени, а затем медленно охлаждают до комнатной температуры.

а) Температура: на 10°~15° выше температуры использования или на 10°~20° ниже температуры тепловой деформации.

б) Время: зависит от типа пластика и толщины пластиковой детали. Обычно его можно рассчитать примерно полчаса на миллиметр.

в) Функция: устранение внутреннего напряжения в пластиковых деталях, стабилизация размера пластиковых деталей, повышение кристалличности, стабилизация кристаллической структуры и, таким образом, повышение ее модуля упругости и твердости.

Регулировка влажности: метод последующей обработки, при котором только что извлеченные из формы пластиковые детали помещаются в нагревательную среду (например, в кипящую воду, раствор ацетата калия) для ускорения равновесной скорости поглощения влаги. (В основном используется для пластиков, которые обладают высокой гигроскопичностью и легко окисляются, например, полиамида)

а) Температура: 100~121℃ (при высокой температуре тепловой деформации берется верхний предел, а при низкой — нижний).

б) Время: Время изоляции зависит от толщины пластиковых деталей и обычно составляет 2–9 часов.

в) Цель: устранить остаточное напряжение; как можно скорее достичь равновесия влагопоглощения изделия, чтобы предотвратить изменение размеров во время использования.

(IV) Параметры процесса литья под давлением

1. Температура

а) Температура ствола

Температура цилиндра должна быть между температурой вязкости потока (или точкой плавления) и температурой термического разложения. Температура цилиндра плунжера на 10~20℃ выше температуры цилиндра шнека.

Характеристики пластика: Для термочувствительных пластиков, таких как полиоксиметилен и поливинилфторид, максимальная температура ствола и время пребывания в стволе должны строго контролироваться; для термопластичных пластиков со стекловолокном температура ствола должна быть соответствующим образом увеличена из-за плохой текучести. Для термореактивных пластиков температура ствола, как правило, имеет небольшое значение, чтобы предотвратить преждевременное затвердевание расплава в стволе.

Пластиковые детали и структура пресс-формы: Для тонкостенных деталей температура ствола выше, чем для толстостенных деталей; температура ствола деталей сложной формы или со вставками также должна быть выше.

Распределение температуры ствола в целом следует принципу высокой передней части и низкой задней части, то есть температура задней части ствола (загрузочного отверстия) самая низкая, а температура сопла — самая высокая.

Для машин литья под давлением со шнеком, чтобы предотвратить термическую деградацию пластмасс из-за трения сдвига между шнеком и расплавом, расплавом и расплавом, расплавом и стволом, температура передней части ствола может быть немного ниже, чем температура средней части. Чтобы определить, является ли температура ствола подходящей, можно использовать метод впрыска воздуха для наблюдения или непосредственного наблюдения за качеством пластиковых деталей.

Если при впрыскивании в воздух поток материала равномерный, гладкий, без пузырьков и однородный по цвету, это означает, что температура материала подходящая; если поток материала грубый, имеет серебристые нити или изменение цвета, это означает, что температура материала неподходящая.

б) Температура сопла

Обычно она немного ниже максимальной температуры цилиндра, чтобы предотвратить подтекание расплавленного материала на сопле. Но она не может быть слишком низкой, иначе расплавленный материал преждевременно затвердеет на сопле и заблокирует сопло, или преждевременное затвердевание будет впрыснуто в полость формы и повлияет на качество пластиковой детали.

в) Температура формы

Температура пресс-формы определяется характеристиками пластика, размером и структурой пластиковой детали, требованиями к производительности и другими условиями процесса. Температура пресс-формы ↑, текучесть ↑, плотность и кристалличность ↑, усадка и производительность ↓.

Температура пресс-формы обычно контролируется путем пропускания охлаждающей среды постоянной температуры; также существует способ поддержания определенной температуры путем впрыскивания расплавленного материала в пресс-форму для достижения баланса между естественным нагревом и естественным рассеиванием тепла; в особых случаях пресс-форму также можно нагревать с помощью резистивной проволоки и резистивного нагревательного стержня для поддержания постоянной температуры пресс-формы. Но в любом случае для расплава пластика это процесс охлаждения.

2. Давление

(1) Пластифицирующее давление (обратное давление): относится к давлению, оказываемому на расплав в верхней части шнека, когда шнек вращается в обратном направлении при использовании шнековой литьевой машины.

С ростом давления пластификации температура и однородность расплава увеличиваются, краситель равномерно перемешивается, а газ в расплаве выпускается. Однако скорость пластификации уменьшается, что удлиняет цикл формования.

В обычных условиях эксплуатации, с целью обеспечения качества пластиковых деталей, давление пластификации должно быть как можно ниже, обычно около 6 МПа и редко превышает 20 МПа.

(2) Давление впрыска: относится к давлению, оказываемому на расплав пластика плунжером или верхней частью шнека.

Функция: Преодоление сопротивления течению расплава в процессе заполнения при впрыске, благодаря чему расплав имеет определенную скорость заполнения; уплотнение расплава и предотвращение обратного течения во время выдержки под давлением.

Размер: зависит от типа литьевой машины, типа пластика, конструкции пресс-формы, температуры пресс-формы, толщины стенок пластиковой детали, а также конструкции и размера системы литья.

В целом, давление впрыска для пластмасс с высокой вязкостью больше, чем для пластмасс с низкой вязкостью; давление впрыска для пластмасс с тонкими стенками, большой площадью и сложной формой больше; давление впрыска у плунжерных литьевых машин больше, чем у шнековых литьевых машин; температура цилиндра и температура пресс-формы высокие, а давление впрыска низкое.

(V) Разработка правил процесса формования пластмасс

В соответствии с требованиями к использованию пластиковых деталей и характеристиками процесса производства пластика, правильно выбирается метод формования, определяются процесс и условия процесса формования, а также выбор пластиковых форм и формовочного оборудования разумно проектируется, чтобы гарантировать, что процесс формования осуществляется гладко, а пластиковые детали соответствуют требованиям. Этот ряд работ обычно называется формулированием регламентов процесса производства пластиковых деталей.

Это руководящий технический документ в производстве литья пластмасс и важная основа для организации производства. Он проходит через все этапы производственного процесса и должен строго выполняться.

1. Анализ пластиковых деталей

Форма и структура пластиковых деталей определяют структуру пресс-формы и оказывают большое влияние на то, насколько легко пластиковые детали будут формоваться, а также на качество после формования.

Для обеспечения качества пластиковых деталей следует учитывать следующие моменты:

1.1 Анализ пластмасс

(1) Анализ эксплуатационных свойств пластика

(2) Анализ производительности процесса пластиковой обработки

1.2 Анализ структуры, размеров, допусков и технических стандартов пластиковых деталей

(1) Соответствует ли структура пластиковой детали требованиям технологичности формования

(2) Размеры пластиковых деталей, допуски и технические стандарты

2. Определение метода и технологического процесса формования пластиковых деталей.

На основе характеристик пластмасс, требований к пластмассовым деталям и таких факторов, как структура, размер, производственная партия, условия использования и формовочное оборудование пластмассовых деталей, предлагается ряд практических схем формования. Путем сравнительного анализа различных схем определяется наилучший метод формования пластмассовых деталей в соответствии с фактическими условиями производства на месте. После определения метода формования пластмассовых деталей следует определить его технологический процесс.

3. Определение условий процесса формования

Для квалифицированных пластиковых деталей, формованных различными методами формования, следует выбирать соответствующие условия процесса. Существует множество факторов, которые влияют на процесс формования пластика, и существует множество условий процесса, которые необходимо контролировать. Связь между условиями процесса очень тесная. Поэтому необходимо всесторонне проанализировать характеристики и фактические условия пластика, предварительно выбрать более разумные условия процесса, а затем постепенно корректировать условия процесса в соответствии с фактической ситуацией формования пластика и результатами проверки пластиковых деталей во время испытания формы.

4. Выбор оборудования и инструментов

Когда метод формования определен, необходимо выбрать соответствующее формовочное оборудование и проверить соответствующие параметры процесса и установки оборудования и формы. Различные методы формования используют различное формовочное оборудование. Помимо формовочного оборудования, для других процессов также необходимо выбрать соответствующее оборудование и указать спецификации и технические параметры оборудования, используемого в соответствии с процессом.

5. Подготовка процессуальных документов

Подготовка технологических документов заключается в обобщении содержания и параметров вышеуказанных технологических регламентов и определении их в виде соответствующих технологических документов как основы подготовки производства и технологического процесса. Технологическая карта пластиковых деталей является важнейшим технологическим документом в производстве.