★การนำกระบวนการฉีดขึ้นรูปแบบหลายขั้นตอน{0}}ไปใช้
ทฤษฎีของการฉีดขึ้นรูปหลาย-
ระหว่างการฉีดของพลาสติกหลอมเหลวเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ การหลอมนั้นจะต้องได้รับแรงทางอุณหพลศาสตร์และพลวัตของของไหลที่ซับซ้อน ดังที่แสดงในภาพจะอธิบายลักษณะการไหลของของเหลวที่ความเร็วการฉีดที่แตกต่างกันสี่ระดับ รูปที่ (a) แสดงรูปแบบการไหลคดเคี้ยวหรือปรากฏการณ์ "เจ็ท" ที่เกิดขึ้นระหว่างการฉีดขึ้นรูปด้วยความเร็วสูง- รูปที่ (b) แสดงสถานะการไหลที่ความเร็วการฉีดปานกลาง-สูง โดยที่ปรากฏการณ์ "การเจ็ตติ้ง" ที่เกตลดลง โดยพื้นฐานแล้วจะเข้าใกล้สถานะ "การไหลแบบกระจาย" รูปที่ (c) แสดงสถานะการไหลที่ความเร็วการฉีดปานกลาง- ซึ่งโดยทั่วไปแล้วสารหลอมจะไม่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ "พุ่งออกมา" และสารหลอมสามารถเติมลงในแม่พิมพ์ด้วยความเร็วต่ำ- "การไหลแบบกระจาย" ที่เสถียร รูปที่ (d) แสดงการฉีดขึ้นรูปแบบความเร็วต่ำ- ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาหรือความล้มเหลวในการเติมแม่พิมพ์เนื่องจากความเร็วในการเติมช้าเกินไป
โดยทั่วไปแล้ว การไหลแบบขยายของโพลีเมอร์หลอมเหลวภายใต้แบบจำลองการไหลแบบขยายจะเกิดขึ้นใน 3 ขั้นตอน ได้แก่ ระยะเริ่มต้นที่ส่วนหน้าของหลอมเหลวแสดงการไหลในแนวรัศมีขณะที่ไหลผ่านประตู ขั้นกลางที่ส่วนหน้าหลอมเหลวมีรูปทรงโค้ง-ภายใต้การกระทำของแรงดันการฉีด และขั้นตอนสุดท้ายของการไหลสม่ำเสมอโดยมีการหลอมแบบหยุ่นหนืดทำหน้าที่เป็นขอบนำ
ลักษณะการไหลของของหลอมในระยะเริ่มแรกคือ ของหลอมที่ไหลออกจากประตูจะมีพลังงานจลน์บางอย่างภายใต้การกระทำของแรงดันการฉีดและความเร็วในการฉีด ขนาดของพลังงานจลน์นี้ (ณ จุดนี้ เพิ่งเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์และไม่ได้รับผลกระทบจากความต้านทานการไหลใดๆ) ส่งผลต่อลักษณะการไหลในแนวรัศมีและปริมาตรการแพร่กระจายของด้านหน้าหลอมเหลว เมื่อแรงนี้รุนแรงเป็นพิเศษ อาจเกิดปรากฏการณ์ "เจ็ตติ้ง" ได้ เมื่อพลังงานจลน์ของแรงนี้มีความเหมาะสม สารที่หลอมละลายจะไหลจากแหล่งกำเนิดอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง ส่งผลให้มีสถานะการแพร่กระจายที่ดีขึ้น
เมื่อระยะเริ่มแรกดำเนินไป การหลอมจะแพร่กระจายอย่างรวดเร็ว และปรากฏการณ์สองประการจะเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับผนังโพรงแม่พิมพ์: ก) ทิศทางการไหลมีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากแรงที่กระทำโดยผนังโพรงแม่พิมพ์; b) ความต้านทานการไหลเกิดขึ้นเนื่องจากการระบายความร้อนและแรงเสียดทานของผนังโพรงแม่พิมพ์ ส่งผลให้เกิดความแตกต่างของความเร็วในการไหลของของเหลวที่จุดต่างๆ ลักษณะการไหลนี้แสดงออกมาเป็นความเร็วการไหลไม่เท่ากันที่จุดต่างๆ ของการหลอม โดยมีความเร็วการไหลสูงสุดในแกนกลางของการหลอม และการไหลของวัสดุขอบนำที่แสดงรูปร่างส่วนโค้ง ในขณะเดียวกัน การไหลในแต่ละจุดจะสร้างแรงลากและข้อจำกัดที่ไม่เท่ากัน และความต้านทานการไหลมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นตามระยะการไหลที่เพิ่มขึ้น
ในขั้นตอนที่สาม วัสดุที่หลอมละลายจะไหลอย่างรวดเร็วเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ โดยมีการหลอมเหลวที่มีความหนืดทำหน้าที่เป็นส่วนหน้าของการไหล ในขั้นตอนที่สองและสามของการฉีดขึ้นรูป พลังงานจลน์ที่เกิดจากแรงดันการฉีดและความเร็วในการฉีดเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อลักษณะการเติมแม่พิมพ์ รูปนี้แสดงกระบวนการไหลการขยายตัวและการกระจายความเร็ว ชิ้นส่วนที่ฉีดขึ้นรูปมีหลากหลายรูปทรง และมีเพียงรุ่นเดียวเท่านั้นที่แสดงไว้ในรูปภาพ ลักษณะการไหล การสูญเสียพลังงานระหว่างกระบวนการเติมแม่พิมพ์ และรูปร่างของผลิตภัณฑ์มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด และพลาสติกที่แตกต่างกันมีลักษณะการไหลที่แตกต่างกัน
1. แม่พิมพ์ที่มีอุณหภูมิต่ำ- 2. ชั้นพลาสติกที่แข็งตัวเย็น- 3. ทิศทางการไหลของการหลอม 4. การกระจายความเร็วที่แม่พิมพ์อุณหภูมิต่ำ-
สถานะการไหลในอุดมคติของวัสดุหลอมเหลวในโพรงแม่พิมพ์
ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น คุณลักษณะของการไหลที่ขยายตัวสม่ำเสมอและระยะเริ่มต้นของการไหลของพลาสติกหลอมเหลวจากประตูไม่ควรแสดงปรากฏการณ์ที่คล้ายกับลักษณะ "การพ่น" หรือการพ่น สิ่งนี้กำหนดให้การหลอมเหลวไม่มีพลังงานจลน์สูงเกินไปในระยะแรกของการไหลไปยังเกต (พลังงานจลน์ที่มากเกินไปสามารถนำไปสู่การพ่นและรูปแบบคดเคี้ยว) ในช่วงกลาง-ขั้นตอนของการเติมแม่พิมพ์ การไหลที่ขยายตัวควรมีพลังงานจลน์เพียงพอที่จะเอาชนะความต้านทานการไหลและได้สถานะการขยายตัวที่สม่ำเสมอ ในขั้นตอนสุดท้ายของการเติมแม่พิมพ์ ต้องใช้การหลอมแบบยืดหยุ่นหนืดเพื่อเติมแม่พิมพ์อย่างรวดเร็ว เอาชนะความต้านทานการไหลที่เพิ่มขึ้นด้วยระยะการไหลที่เพิ่มขึ้น และบรรลุอัตราการไหลที่สม่ำเสมอและสม่ำเสมอที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ตามหลักการรีโอโลจี สถานะการไหลในอุดมคตินี้สามารถส่งผลให้มีการฉีด-ผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลที่เหนือกว่า ขจัดความเครียดภายในและการวางแนวในผลิตภัณฑ์ กำจัดรอยยุบและเส้นการไหลของพื้นผิว และเพิ่มความสม่ำเสมอของความมันเงาของพื้นผิวผลิตภัณฑ์
การนำกระบวนการฉีดหลายขั้นตอนไปใช้-
การฉีดขึ้นรูปหลาย-โดยพื้นฐานแล้วจะเกี่ยวข้องกับการควบคุมความเร็วการฉีดที่แตกต่างกันในขณะที่พลาสติกที่หลอมละลายเต็มโพรงแม่พิมพ์ ซึ่งช่วยให้พลาสติกที่หลอมละลายเข้าใกล้-สถานะในอุดมคติในระหว่างกระบวนการบรรจุ กระบวนการบรรจุในอุดมคตินี้ไม่ทำให้เกิดข้อบกพร่องด้านคุณภาพกับผลิตภัณฑ์พลาสติก และไม่ก่อให้เกิดความเค้นหรือแรงในการปฐมนิเทศ โดยทั่วไป กระบวนการฉีดขึ้นรูปจะเสร็จสิ้นภายในไม่กี่วินาทีถึงสิบวินาที และกระบวนการฉีดขึ้นรูปแบบหลาย-นั้นจำเป็นต้องเปลี่ยนกระบวนการบรรจุให้เป็นลำดับต่อเนื่องของสถานะการบรรจุที่แตกต่างกันซึ่งควบคุมโดยความเร็วการฉีดที่แตกต่างกันภายในกรอบเวลาอันสั้นนี้
ตามข้อกำหนดห้า-ขั้นตอนของกระบวนการฉีดแบบหลายขั้นตอนจริง- ปริมาณการฉีดที่แตกต่างกันจะถูกนำมาใช้ และเครื่องฉีดขึ้นรูปจะต้องให้พลังงานจลน์ของการหลอมเหลว เครื่องฉีดขึ้นรูปในปัจจุบันสามารถควบคุมการฉีดแบบแบ่งส่วนหรือหลาย- ได้ตามที่แสดงในภาพ
ดังที่แสดงในรูปด้านบน การควบคุมการฉีดห้า-ส่วนสามารถทำได้ โดยแต่ละส่วนจะมีปริมาตรการฉีดที่แตกต่างกัน ปริมาตรการฉีดที่ควบคุมโดยจังหวะคือ:
- ที่ไหนΩแอลคือปริมาตรการฉีด
- Lnคือจังหวะการฉีด
- D คือเส้นผ่านศูนย์กลางของสกรูเครื่องฉีดพลาสติก
- p คือความหนาแน่นของพลาสติก
ดังนั้น ความเร็วและแรงดันการฉีดที่แตกต่างกันจึงสามารถนำมาใช้ในแต่ละส่วนเพื่อให้ได้พลังงานจลน์ที่ต้องการของวัสดุหลอมเหลวในระหว่างขั้นตอนนี้ แต่ละส่วนสอดคล้องกับโซนเฉพาะ (n-โซน) ในช่องแม่พิมพ์ แม้ว่าพลังงานจลน์ของการไหลจะเปลี่ยนแปลงเนื่องจากอิทธิพลของระบบเกต แต่ความแปรผันของอัตราการไหลเชิงปริมาตรควรมีค่าน้อยที่สุด
ในการผลิตจริง ความเร็วการฉีดของเครื่องฉีดขึ้นรูปที่ได้รับการฉีดแบบหลายขั้นตอน{0}}จะถูกควบคุมในหลายขั้นตอน โดยทั่วไป กระบวนการฉีดสามารถแบ่งออกเป็นสามหรือสี่โซนดังที่แสดงในแผนภาพ และแต่ละโซนสามารถตั้งค่าความเร็วการฉีดที่เหมาะสมเพื่อให้ได้การฉีดขึ้นรูปหลาย-ขั้นตอน ในปัจจุบัน เครื่องฉีดขึ้นรูปบางเครื่องมีฟังก์ชันแรงกดก่อน-การทำให้เป็นพลาสติกหลายขั้นตอนและหลาย-ขั้นตอนกดค้างไว้
เส้นโค้งกระบวนการฉีดขึ้นรูปหลายขั้นตอน
แม้ว่าการฉีดขึ้นรูปแบบหลาย-จะอธิบายสถานะของวัสดุที่หลอมละลายในระหว่างการเติมแม่พิมพ์ แต่การควบคุมจะดำเนินการโดยเครื่องฉีดขึ้นรูป จากมุมมองของหลักการควบคุมของเครื่องฉีดขึ้นรูป สามารถใช้ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วในการฉีด (แรงดันในการฉีด) และจังหวะการป้อนสกรูได้ รูปภาพนี้แสดงเส้นโค้งทั่วไปสำหรับกระบวนการฉีดขึ้นรูปแบบหลาย- โดยมีแรงดันและความเร็วในการฉีดที่แตกต่างกันไปใช้กับปริมาณวัสดุที่แตกต่างกันในระหว่างกระบวนการฉีด
ความเร็วในการฉีดที่แตกต่างกัน 1–5 - 5
ข้อดีของการฉีดขึ้นรูปหลายขั้นตอน-
ในการฉีดขึ้นรูป การฉีดความเร็วสูง-และความเร็วต่ำ-ต่างก็มีข้อดีและข้อเสียต่างกันไป ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าการฉีดความเร็วสูง-โดยทั่วไปมีข้อดีดังต่อไปนี้: เวลาการฉีดสั้นลง เพิ่มระยะการไหล ปรับปรุงพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ เพิ่มความแข็งแรงของเส้นเชื่อม และป้องกันการเสียรูปของการทำความเย็น ในทางกลับกัน การฉีดความเร็วต่ำ-โดยทั่วไปมีข้อดีดังต่อไปนี้: การป้องกันแสงวาบไฟอย่างมีประสิทธิภาพ; การป้องกันเครื่องหมายการไหล การป้องกันปัญหาการระบายเชื้อรา การป้องกันการดักจับอากาศ และป้องกันการเสียรูปของการวางแนวโมเลกุล
การฉีดขึ้นรูปแบบหลาย-ผสมผสานข้อดีของการฉีด-ความเร็วสูงและความเร็วต่ำ-เข้าด้วยกัน เพื่อตอบสนองความต้องการของรูปทรงที่ซับซ้อนมากขึ้นของผลิตภัณฑ์พลาสติก และการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในส่วนข้าม-ของตัววิ่งแม่พิมพ์และโพรงแม่พิมพ์ นอกจากนี้ยังสามารถกำจัดข้อบกพร่อง เช่น รอยฉีด การหดตัว ฟอง รอยเชื่อม และรอยไหม้ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปได้อย่างมีประสิทธิภาพ
กระบวนการฉีดขึ้นรูปแบบหลาย-แยกจากวิธีการฉีดและแรงกดแบบดั้งเดิม โดยผสมผสานข้อดีของการฉีดขึ้นรูปด้วยความเร็วสูง-และความเร็วต่ำ-เข้าด้วยกัน ด้วยการใช้การควบคุมแบบหลายขั้นตอน-ในระหว่างกระบวนการฉีด จึงสามารถแก้ไขข้อบกพร่องหลายประการในชิ้นส่วนที่ฉีดขึ้นรูปได้ ตัวอย่างเช่น รูปนี้แสดงวิธีการที่ใช้การฉีดความเร็วต่ำ-ที่จุดเริ่มต้นของกระบวนการฉีด การฉีดความเร็วสูง-ในระหว่างการเติมโพรงแม่พิมพ์ และจากนั้นจึงฉีดด้วยความเร็วต่ำ-อีกครั้งเมื่อใกล้สิ้นสุดการเติม ด้วยการควบคุมและการปรับความเร็วในการฉีด สามารถป้องกันและปรับปรุงปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์ต่างๆ เช่น ครีบ รอยพุ่ง ริ้วสีเงิน หรือรอยไหม้ได้
-d: ความเร็วการฉีดที่แตกต่างกันสี่ระดับ
จากประสบการณ์จริงแสดงให้เห็นว่าการควบคุมแรงดันน้ำมัน ความเร็วการฉีด ตำแหน่งสกรู และความเร็วของสกรูของเครื่องฉีดพลาสติกผ่านการควบคุมโปรแกรมหลาย- สามารถปรับปรุงข้อบกพร่องในลักษณะที่ปรากฏของผลิตภัณฑ์ฉีด-ที่ขึ้นรูปได้อย่างมาก เช่น การหดตัว การบิดงอ และการกะพริบ