การนำกระบวนการฉีดขึ้นรูปแบบหลายขั้นตอน{0}}ไปใช้

เส้นโค้งของกระบวนการฉีดขึ้นรูปแบบหลาย-สะท้อนถึงความสัมพันธ์ระหว่างจังหวะการป้อนสกรูและความดันการฉีดและความเร็วการฉีดที่ได้จากเครื่องฉีดพลาสติก ดังนั้น จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยสำคัญสองประการเมื่อออกแบบกระบวนการฉีดขึ้นรูปแบบหลาย-: ประการแรก จังหวะการป้อนสกรูและการแบ่งส่วน และประการที่สอง ความดันการฉีดและความเร็วในการฉีด

 

รูปภาพนี้แสดงผลิตภัณฑ์ทั่วไป (แบ่งออกเป็น 4 ส่วน) และความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกับส่วนต่างๆ ของเครื่องฉีดพลาสติก โดยทั่วไป กฎการแบ่งส่วนสามารถกำหนดได้ตามความสอดคล้องนี้ และพารามิเตอร์กระบวนการเฉพาะสำหรับแต่ละส่วนสามารถกำหนดได้ตามลักษณะของระบบ gating

ในการผลิตจริง สามารถใช้โปรแกรมควบคุมการฉีดหลาย-ขั้นตอนเพื่อตั้งค่าแรงดันการฉีด ความเร็วในการฉีด แรงกดยึด และวิธีการเติมหลอมสำหรับแต่ละขั้นตอนอย่างมีเหตุผล โดยขึ้นอยู่กับโครงสร้างของระบบรันเนอร์ ประเภทของประตู และโครงสร้างของชิ้นส่วนพลาสติก สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการทำให้เป็นพลาสติก เพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ลดอัตราข้อบกพร่อง และยืดอายุการใช้งานของแม่พิมพ์และเครื่องจักร

การตั้งค่าแบบให้คะแนน

เมื่อออกแบบกระบวนการฉีดขึ้นรูปแบบหลาย- ควรมีการวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ก่อนเพื่อกำหนดพื้นที่สำหรับขั้นตอนการฉีดแต่ละขั้นตอน โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็น 3 ถึง 5 โซน ขึ้นอยู่กับลักษณะรูปร่างของผลิตภัณฑ์ การเปลี่ยนแปลงความหนาของผนัง และลักษณะการไหลของของเหลว พื้นที่ที่มีความแตกต่างของความหนาของผนังสม่ำเสมอหรือน้อยที่สุดจะถูกกำหนดให้เป็นโซนเดียว จุดเปลี่ยนระหว่างโซนสำหรับการฉีดหลาย-จะถูกกำหนดโดยจุดที่การไหลของวัสดุเปลี่ยนทิศทางหรือที่ความหนาของผนังเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ ระบบประตูสามารถตั้งเป็นโซนแยกได้ ในรูปด้านบน ผลิตภัณฑ์จะถูกแบ่งออกเป็นโซนตามคุณลักษณะภายนอก โดยจุดที่การไหลของวัสดุเปลี่ยนทิศทางซึ่งทำหน้าที่เป็นจุดเปลี่ยนหนึ่งจุด (ระหว่างโซน 2 และโซน 3) และจุดที่ความหนาของผนังเปลี่ยนไปทำหน้าที่เป็นจุดเปลี่ยนอื่น (ระหว่างโซน 3 และโซน 4) ดังนั้น ชิ้นส่วนพลาสติกนี้จึงแบ่งออกเป็น 4 โซนสำหรับการฉีดหลาย-: 3 โซนสำหรับตัวผลิตภัณฑ์และ 1 โซนสำหรับระบบประตู

ในการผลิตจริง โดยทั่วไปถือว่าเป็นไปตามหลักวิทยาศาสตร์มากกว่าในการกำหนดขั้นตอนการฉีดอย่างน้อยสามหรือสี่ขั้นตอนเมื่อทำการขึ้นรูปชิ้นส่วนพลาสติก นักวิ่งคือขั้นตอนแรก ประตูคือขั้นตอนที่สอง ขั้นตอนที่สามคือเมื่อผลิตภัณฑ์เต็มไปด้วยประมาณ 90% และส่วนที่เหลือคือขั้นตอนที่สี่ (เรียกอีกอย่างว่าขั้นตอนสุดท้าย)

สำหรับชิ้นส่วนพลาสติกที่มีโครงสร้างเรียบง่ายและมีข้อกำหนดด้านคุณภาพพื้นผิวต่ำ สามารถใช้กระบวนการฉีดสาม-ได้ อย่างไรก็ตาม สำหรับชิ้นส่วนพลาสติกที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อน มีข้อบกพร่องที่พื้นผิวจำนวนมาก และข้อกำหนดคุณภาพสูง จำเป็นต้องมีโปรแกรมควบคุมการฉีดที่มีสี่ขั้นตอนขึ้นไป

ในการผลิตจริง ต้องกำหนดจำนวนขั้นตอนการฉีดที่เฉพาะเจาะจงที่กำหนดผ่านการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์และการตั้งค่าที่สมเหตุสมผลโดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น โครงสร้างทางวิ่ง ประเภทประตู ตำแหน่ง จำนวนและขนาด โครงสร้างชิ้นส่วน ความต้องการของผลิตภัณฑ์ และประสิทธิภาพการระบายอากาศของแม่พิมพ์

• 1) สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีการเปิดประตูโดยตรง สามารถใช้ทั้งวิธีการฉีดแบบ-ขั้นตอนเดียวและหลาย- สำหรับชิ้นส่วนพลาสติกขนาดเล็กที่มีโครงสร้างเรียบง่ายและมีความต้องการความแม่นยำต่ำ สามารถใช้วิธีการควบคุมที่มีขั้นตอนการฉีดน้อยกว่าสามขั้นตอนได้
• 2) สำหรับผลิตภัณฑ์พลาสติกขนาดใหญ่ที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อนและความต้องการความแม่นยำสูง ควรเลือกกระบวนการฉีดหลาย-ที่มีสี่ขั้นตอนขึ้นไปโดยหลักการ

การตั้งค่ากระบวนการฉีด

สำหรับผลิตภัณฑ์ที่แสดงในภาพ วิศวกรจะแบ่งผลิตภัณฑ์ออกเป็นส่วนๆ ตามลักษณะรูปร่าง จากนั้นส่วนนี้จะสะท้อนให้เห็นในส่วนต่างๆ ของสกรูของเครื่องฉีดพลาสติก ความยาวของส่วนของสกรูแต่ละส่วนสามารถประมาณได้โดยพิจารณาจากการแบ่งส่วนของผลิตภัณฑ์ ขั้นแรก ให้ปริมาตรการฉีดที่ต้องการ (ปริมาตร) สำหรับแต่ละส่วนหลังจากประมาณการแบ่งผลิตภัณฑ์แล้ว ด้วยวิธีการที่สอดคล้องกัน สามารถคำนวณตำแหน่งของสกรูในแต่ละส่วนได้ ตัวอย่างเช่น ถ้าปริมาตรของส่วน n คือ Ω ดังนั้นระยะชักของส่วนที่ n ของสกรูจะเป็น:

ในการปฏิบัติการผลิตการฉีดขึ้นรูปหลายขั้นตอน วิธีการกำหนดกระบวนการฉีดสกรูมีดังนี้:

• ปริมาตรการฉีดในขั้นตอนแรก (เช่น ตำแหน่งสิ้นสุดของการฉีดในขั้นตอนแรก) คือจุดสิ้นสุดของประตูในระบบการฉีดขึ้นรูป ยกเว้นประตูตรง เกือบทั้งหมดใช้แรงดันปานกลางและความเร็วปานกลาง หรือแรงดันปานกลางและความเร็วต่ำ ตำแหน่งสิ้นสุดของการฉีดขั้นที่สองคือจากจุดสิ้นสุดเกตไปที่ 1/2 ถึง 2/3 ของพื้นที่ช่องทั้งหมด
• การฉีดขั้นที่ 2 ควรใช้แรงดันสูงและความเร็วสูง แรงดันสูงและความเร็วปานกลาง หรือแรงดันปานกลางและความเร็วปานกลาง ค่าเฉพาะขึ้นอยู่กับโครงสร้างของผลิตภัณฑ์และวัสดุพลาสติกที่ใช้
• ระดับการฉีดขั้นที่สามควรใช้แรงดันปานกลางและความเร็วปานกลาง หรือแรงดันปานกลางและความเร็วต่ำ และตำแหน่งคือตำแหน่งที่เติมพื้นที่โพรงที่เหลืออยู่ ทั้งสามขั้นตอนที่อธิบายไว้ข้างต้นเป็นของกระบวนการเติมแบบหลอมเหลว
• ขั้นตอนสุดท้ายของการฉีดเป็นของระยะแรงดันและระยะแรงดันค้างไว้ จุดเปลี่ยนการกักเก็บแรงดันอยู่ระหว่างตำแหน่งสิ้นสุดของขั้นตอนการฉีดนี้ มีสองวิธีในการเลือกจุดเปลี่ยน: เวลาและตำแหน่ง

เมื่อการฉีดเริ่มต้น ตัวจับเวลาการฉีดจะเริ่มขึ้น และตำแหน่งสิ้นสุดสำหรับขั้นตอนการฉีดแต่ละขั้นตอนจะถูกคำนวณ หากพารามิเตอร์การฉีดยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ขึ้นอยู่กับความลื่นไหลของวัสดุ สำหรับวัสดุที่มีความลื่นไหลดีกว่า ตำแหน่งสิ้นสุดของขั้นตอนสุดท้ายจะไปถึงจุดเปลี่ยนแรงดันคงค้างก่อนที่ตัวจับเวลาจะหมดลง ณ จุดนี้ กระบวนการเติมและอัดแรงดันจะเสร็จสมบูรณ์ และการฉีดจะเข้าสู่เฟสแรงดันคงตัว หากตัวจับเวลายังไม่หมดเวลา ตัวจับเวลาจะหยุดนับและเข้าสู่เฟสแรงกดค้างไว้โดยตรง ในทำนองเดียวกัน สำหรับวัสดุที่มีความลื่นไหลน้อยกว่า หากตัวจับเวลาเสร็จสิ้นก่อนที่ตำแหน่งสิ้นสุดของการฉีดในขั้นตอนสุดท้ายจะถึงจุดเปลี่ยน ก็ไม่จำเป็นต้องรอให้ถึงตำแหน่ง กระบวนการจะเข้าสู่เฟสแรงดันการค้างไว้โดยตรง

นอกจากนี้ เกี่ยวกับการใช้แรงกดในการยึดหลาย- ระดับ สามารถกำหนดได้ตามวิธีการต่อไปนี้: สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีโครงเสริมแรงน้อยและมีข้อกำหนดด้านความแม่นยำของมิติต่ำ และผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุที่มีความหนืดสูง- ให้ใช้แรงดันการยึดระดับเดียว- ความดันในการถือครองจะสูงกว่าความดันในระหว่างกระบวนการเพิ่มกำลัง และเวลาในการถือครองสั้น ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ที่มีโครงเสริมแรงมากกว่าและมีข้อกำหนดด้านความแม่นยำของมิติต่ำ โดยทั่วไปต้องใช้แรงกดในการยึดหลาย-ระดับ

การตั้งค่าแรงดันการฉีดและความเร็วการฉีด

1 แรงดันการฉีดและความเร็วการฉีดของระบบ gating โดยทั่วไป ระบบ gating จะมีนักวิ่งขนาดเล็ก ดังนั้นความเร็วและแรงดันในการฉีดที่สูงขึ้น (โดยทั่วไปคือ 60% ถึง 70% ของสูงสุด) จึงถูกนำมาใช้เพื่อเติมรันเนอร์และสปรูอย่างรวดเร็ว เพิ่มแรงดันหลอมเหลวในตัวรันเนอร์ และสร้างศักยภาพในการเติมแม่พิมพ์ที่แน่นอน สำหรับแม่พิมพ์ที่มีส่วนตัดขวางของรันเนอร์ขนาดใหญ่- สามารถตั้งค่าแรงดันและความเร็วการฉีดที่ต่ำกว่าได้ ในทางกลับกัน สำหรับแม่พิมพ์ที่มีส่วนตัดขวาง-ของรันเนอร์ขนาดเล็ก จำเป็นต้องมีการตั้งค่าที่สูงกว่า
speed ความเร็วและแรงดันในการฉีดในระยะที่สอง เมื่อสารหลอมเติมตัววิ่งและสปรู เอาชนะความต้านทานของเกต (พื้นที่หน้าตัดเล็กๆ-) และเริ่มเติมโพรงแม่พิมพ์ จำเป็นต้องใช้ความเร็วในการฉีดที่ต่ำลงเพื่อเอาชนะรูปแบบการไหลที่ไม่พึงประสงค์ และปรับปรุงลักษณะการไหล ในขั้นตอนนี้ ความเร็วในการฉีดจะลดลง ในขณะที่การลดแรงดันจะน้อยลง สำหรับหน้าตัดของเกตที่ใหญ่ขึ้น- ความดันการฉีดอาจไม่จำเป็นต้องลดลง

3 ความเร็วและแรงดันในการฉีดในระยะที่สาม ดังแสดงในรูปที่ z ขั้นตอนที่สามสอดคล้องกับโซนการฉีด 3 ซึ่งเป็นส่วนหลักของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูป ณ จุดนี้ สารที่หลอมละลายได้เต็มเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์แล้ว เพื่อให้บรรลุสถานะการแพร่กระจายในอุดมคติ จำเป็นต้องมีการเติมแม่พิมพ์แบบเร่ง ดังนั้นเครื่องฉีดขึ้นรูปจึงต้องให้แรงดันและความเร็วการฉีดที่สูงขึ้นในขั้นตอนนี้ ส่วนนี้ยังเป็นจุดเปลี่ยนในการไหลของของเหลว โดยที่ความต้านทานการไหลเพิ่มขึ้นและการสูญเสียแรงดันมีความสำคัญ ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการชดเชย โดยทั่วไปแล้ว การฉีดหลายขั้นตอน-จะใช้ความเร็วสูงและแรงดันสูงในส่วนนี้
④ ความเร็วและแรงดันในการฉีดในขั้นตอนที่สี่ จากความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันในภาพ เมื่อการหลอมละลายถึงโซน 4 ความหนาของผนังชิ้นส่วนอาจแตกต่างกันหรือคงที่ โดยทั่วไปแล้วการหลอมละลายจะเต็มเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ เนื่องจากการหลอมได้รับแรงดันและความเร็วสูงในโซน 3 การบัฟเฟอร์จึงสามารถดำเนินการได้ในขั้นตอนนี้ เพื่อให้ได้ความเร็วการไหลเชิงเส้นที่สม่ำเสมอโดยประมาณของการหลอมในทุกส่วนของโพรงแม่พิมพ์ หลักการออกแบบทั่วไปคือเมื่อเข้าสู่โซน 4 หากความหนาของผนังเพิ่มขึ้น ความเร็วและความดันจะลดลง หากความหนาของผนังลดลง ความเร็วจะลดลงโดยไม่ลดแรงกด หรือความเร็วจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในขณะที่แรงดันลดลงอย่างเหมาะสมหรือไม่ลดลง กล่าวโดยสรุป ในขั้นตอนที่สี่ กระบวนการฉีดควรมีลักษณะการควบคุมหลาย- และความดันในโพรงควรเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

 

รูปภาพนี้แสดงตัวอย่างของกระบวนการฉีดขึ้นรูปแบบหลาย-ที่เลือกตามการวิเคราะห์ทางเรขาคณิตของผลิตภัณฑ์ เนื่องจากช่องลึกและผนังบางของผลิตภัณฑ์ ช่องแม่พิมพ์จึงสร้างช่องทางการไหลที่ยาวและแคบ วัสดุที่หลอมละลายจะต้องไหลผ่านบริเวณนี้อย่างรวดเร็ว มิฉะนั้นจะเย็นตัวลงและแข็งตัวได้ง่าย ส่งผลให้เกิดความเสี่ยงที่การเติมแม่พิมพ์จะไม่สมบูรณ์ ดังนั้น ควรใช้การฉีดความเร็วสูง-

อย่างไรก็ตาม การฉีดด้วยความเร็วสูง-จะให้พลังงานจลน์ที่มีนัยสำคัญแก่วัสดุที่หลอมละลาย เมื่อวัสดุหลอมไปถึงจุดสิ้นสุดของคาวิตี้ จะก่อให้เกิดแรงเฉื่อยขนาดใหญ่ ซึ่งอาจนำไปสู่การสูญเสียพลังงานและการกะพริบ ดังนั้นควรชะลออัตราการไหลของของเหลวลงเพื่อลดแรงกดในการขึ้นรูป อย่างไรก็ตาม ความดันจะต้องถึงค่าความดันที่อ้างอิงโดยทั่วไป (ความดันรอง ความดันตาม-) เพื่อให้แน่ใจว่าช่องว่างที่เกิดจากการหดตัวของของเหลวในโพรงแม่พิมพ์จะถูกเติมเต็มก่อนที่ประตูจะแข็งตัว ซึ่งต้องใช้ความเร็วและแรงฉีดหลายระดับในระหว่างกระบวนการฉีดขึ้นรูป จังหวะการสูบจ่ายของสกรูที่แสดงในภาพได้รับการตั้งค่าตามปริมาณวัสดุที่ใช้สำหรับผลิตภัณฑ์และปริมาณบัฟเฟอร์ สกรูฉีดจะย้ายจากตำแหน่ง "97" ไปที่ "20" เพื่อเติมเต็ม-ส่วนที่เป็นผนังบางของผลิตภัณฑ์ ในขั้นตอนนี้ มีการตั้งค่าความเร็วสูงไว้ที่ 10 เพื่อป้องกันไม่ให้วัสดุที่หลอมละลายเย็นลงและแข็งตัวเนื่องจากใช้เวลานานในการไหล เมื่อสกรูเคลื่อนที่จากตำแหน่ง "20" → "15" → "2" ความเร็วต่ำที่สอดคล้องกันคือ 5 จะถูกตั้งค่าเพื่อลดอัตราการไหลของของเหลวและพลังงานจลน์ที่ส่งผลต่อแม่พิมพ์ แรงดันการฉีดหลักที่สูงขึ้นจะถูกตั้งค่าเมื่อสกรูอยู่ที่ตำแหน่ง "97", "20" และ "5" เพื่อเอาชนะความต้านทานการเติมแม่พิมพ์ และแรงดันการฉีดทุติยภูมิที่ต่ำกว่าจะถูกตั้งค่าจาก "5" ถึง "2" เพื่อลดผลกระทบจากพลังงานจลน์

 

รูปภาพนี้แสดงอีกตัวอย่างหนึ่งของ-การสลับความเร็ว (การเปลี่ยนผ่าน) แบบหลายขั้นตอนของสกรูฉีดตามความเร็วที่แตกต่างกันที่ตั้งไว้ตามเงื่อนไขของกระบวนการ

การฉีดขึ้นรูปหลาย-เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการฉีดขึ้นรูปขั้นสูงที่มีอยู่ในปัจจุบัน ในการวิจัยกระบวนการฉีดขึ้นรูปหลาย- การกำหนดส่วนจังหวะของสกรูในระหว่างการฉีดค่อนข้างแม่นยำ ในขณะที่การเลือกแรงดันการฉีดและความเร็วในการฉีดในแต่ละส่วนจะขึ้นอยู่กับประสบการณ์เป็นส่วนใหญ่ วิธีการเชิงประจักษ์ทั่วไปสามารถระบุความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันระหว่างแรงดันการฉีดและความเร็วการฉีดที่ใช้ในแต่ละส่วนเท่านั้น แนวทางปฏิบัติตามปกติคือการกำหนดความสัมพันธ์นี้โดยพิจารณาจากอัตราส่วนของพื้นที่หน้าตัด-ของแต่ละส่วนของผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูป หลังจากออกแบบกระบวนการฉีดขึ้นรูปแบบหลาย-แล้ว จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนซ้ำผ่านการทดลองหลายครั้งเพื่อให้ได้ค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแรงดันการฉีดและความเร็วในการฉีดที่เลือก