La curva del proceso de moldeo por inyección de múltiples-etapas refleja la relación entre la carrera de alimentación del tornillo y lapresión de inyeccióny velocidad de inyección proporcionada por la máquina de moldeo por inyección. Por lo tanto, es necesario determinar dos factores clave al diseñar un proceso de moldeo por inyección de múltiples-etapas: primero, la carrera de alimentación del tornillo y su segmentación, y segundo, la presión y la velocidad de inyección.
La figura muestra un producto típico (dividido en 4 secciones) y su correspondiente relación con los segmentos de la máquina de moldeo por inyección. Generalmente, las reglas de segmentación se pueden determinar en función de esta correspondencia y los parámetros de proceso específicos para cada segmento se pueden determinar de acuerdo con las características del sistema de compuerta.
En la producción real, se pueden utilizar programas de control de inyección de múltiples-etapas para establecer racionalmente la presión de inyección, la velocidad de inyección, la presión de mantenimiento y el método de llenado de fusión para cada etapa, según la estructura del sistema de canales, el tipo de compuerta y la estructura de la pieza de plástico. Esto ayuda a mejorar la eficiencia de la plastificación, mejorar la calidad del producto, reducir las tasas de defectos y extender la vida útil de los moldes y la maquinaria.
Configuraciones graduadas
Al diseñar procesos de moldeo por inyección de múltiples-etapas, primero se debe analizar el producto para determinar las áreas para cada etapa de inyección. Generalmente, se divide en 3 a 5 zonas, según las características de forma del producto, las variaciones del espesor de la pared y las características del flujo de fusión. Las áreas con diferencias mínimas o constantes en el espesor de las paredes se designan como una zona; los puntos de transición entre zonas para inyección multietapa están determinados por los puntos donde el flujo de material cambia de dirección o donde el espesor de la pared cambia significativamente; El sistema de compuerta se puede configurar como una zona separada. En la figura anterior, el producto se divide en zonas según sus características externas, siendo el punto donde el flujo de material cambia de dirección un punto de transición (entre la zona 2 y la zona 3), y el punto donde el espesor de la pared cambia como otro punto de transición (entre la zona 3 y la zona 4). Por tanto, esta pieza de plástico se divide en 4 zonas para la inyección multietapa: 3 zonas para el producto en sí y 1 zona para el sistema de compuerta.
En la producción práctica, generalmente se considera más científico establecer al menos tres o cuatro etapas de inyección al moldear piezas de plástico. El corredor es la primera etapa, la puerta es la segunda etapa, la tercera etapa es cuando el producto se llena hasta aproximadamente el 90% y la parte restante es la cuarta etapa (también llamada etapa final).
Para piezas de plástico con estructuras simples y bajos requisitos de calidad de superficie, se puede utilizar un proceso de inyección de tres-etapas. Sin embargo, para piezas de plástico con estructuras complejas, numerosos defectos superficiales y requisitos de alta calidad, es necesario un programa de control de inyección con cuatro o más etapas.
En la producción real, la cantidad específica de etapas de inyección requeridas debe determinarse mediante análisis científico y configuración racional basada en factores como la estructura del canal, el tipo de compuerta, la ubicación, el número y tamaño, la estructura de la pieza, los requisitos del producto y la efectividad de la ventilación del molde.
- 1) Para productos con inyección directa, se pueden utilizar métodos de inyección de una sola-etapa y de varias-etapas. Para piezas de plástico pequeñas con estructuras simples y bajos requisitos de precisión, se puede utilizar un método de control con menos de tres etapas de inyección.
- 2) Para productos plásticos de gran tamaño con estructuras complejas y requisitos de alta precisión, en principio se debe elegir un proceso de inyección multi-con cuatro o más etapas.
Configurar el proceso de inyección
Para el producto que se muestra en la figura, los ingenieros lo dividen en secciones según sus características de forma. Esta división luego se refleja en diferentes secciones del tornillo de la máquina de moldeo por inyección. Luego se puede estimar la longitud de cada segmento de tornillo en función de la división seccional del producto. Primero, se estima el volumen de inyección requerido (volumen) para cada sección después de la división del producto. Utilizando un método correspondiente, se puede calcular la posición del tornillo en cada segmento. Por ejemplo, si el volumen de la sección n es Ω, entonces la carrera del enésimo segmento del tornillo es:
En la práctica de producción de moldeo por inyección de múltiples-etapas, el método para determinar el proceso de inyección de tornillo es el siguiente:
- El volumen de inyección de la primera etapa (es decir, la posición final de la inyección de la primera etapa) es el punto final de la entrada en el sistema de moldeo por inyección. A excepción de las compuertas directas, casi todas las demás utilizan presión media y velocidad media, o presión media y velocidad baja. La posición final de la inyección de la segunda etapa es desde el punto final de la puerta hasta 1/2 a 2/3 de todo el espacio de la cavidad.
- La inyección de la segunda etapa debe utilizar alta presión y alta velocidad, alta presión y velocidad media, o presión media y velocidad media; Los valores específicos dependen de la estructura del producto y del material plástico utilizado.
- El nivel de inyección de la tercera etapa debe usar preferiblemente presión media y velocidad media o presión media y velocidad baja, y la posición es exactamente donde se llena el espacio restante de la cavidad. Las tres etapas descritas anteriormente pertenecen al proceso de llenado en masa fundida.
- La última etapa de inyección pertenece a la fase de presurización y mantenimiento de presión. El punto de conmutación de mantenimiento de la presión se encuentra entre las posiciones finales de esta etapa de inyección. Hay dos métodos para seleccionar el punto de conmutación: tiempo y posición.
Cuando comienza la inyección, se inicia el cronómetro de inyección y se calculan las posiciones de terminación para cada etapa de inyección. Si los parámetros de inyección permanecen sin cambios, dependiendo de la fluidez del material, para materiales con mejor fluidez, la posición de terminación de la etapa final alcanzará el punto de conmutación de presión de mantenimiento antes de que expire el temporizador. En este punto, se completan los procesos de llenado y presurización y la inyección entra en la fase de mantenimiento de presión. Si el temporizador aún no ha expirado, deja de contar y entra directamente en la fase de presión de mantenimiento. De manera similar, para materiales con menor fluidez, si el cronómetro se completa antes de que la posición de terminación de inyección de la etapa final alcance el punto de conmutación, no hay necesidad de esperar a que se alcance la posición; el proceso entra directamente en la fase de presión de mantenimiento.
En resumen, se deben considerar los siguientes puntos al configurar un proceso de inyección de varias-etapas:
Para el moldeo por inyección con materiales plásticos de flujo medio-, después de determinar el punto de presión de retención, agregue unos segundos al tiempo como compensación.
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Para el moldeo por inyección con materiales plásticos-de flujo deficiente, como plásticos mezclados con materiales reciclados o plásticos de baja-viscosidad, debido al proceso de inyección inestable, es mejor utilizar el control de tiempo. Reduzca el punto de conmutación de la presión de mantenimiento (generalmente establezca la posición final en cero) y utilice el tiempo para controlar el cambio automático a la presión de mantenimiento.
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Para el moldeo por inyección con materiales plásticos de buen-flujo, es mejor controlar el punto de conmutación de la presión de retención por posición. Aumente el tiempo y, una vez alcanzado el punto de conmutación establecido, entre en la fase de presión de mantenimiento.
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El punto de conmutación de la presión de mantenimiento es la posición donde la cavidad del molde está completamente llena y la posición de inyección ya no puede avanzar. El cambio digital es muy lento. En este punto, se debe cambiar la presión para asegurar el moldeo completo del producto. Esta posición se puede observar en la pantalla de funcionamiento de la máquina de moldeo por inyección (lenguaje informático).
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Además, con respecto al uso de presión de retención de múltiples-etapas, se puede determinar de acuerdo con los siguientes métodos: Para productos con pocas nervaduras de refuerzo y requisitos de precisión dimensional bajos, y productos hechos de materiales de alta-viscosidad, use presión de retención de una sola-etapa. La presión de mantenimiento es mayor que la presión durante el proceso de refuerzo y el tiempo de mantenimiento es corto; mientras que para productos con más nervaduras de refuerzo y requisitos de precisión dimensional bajos, generalmente se requiere presión de retención en varias etapas.
Ajuste de la presión y la velocidad de inyección
① Presión de inyección y velocidad de inyección del sistema de compuerta. Generalmente, los sistemas de compuerta tienen canales pequeños, por lo que se utilizan velocidades y presiones de inyección más altas (generalmente del 60 % al 70 % del máximo) para llenar rápidamente los canales y bebederos, lo que aumenta la presión de fusión en los canales y crea un cierto potencial de llenado del molde. Para moldes con secciones transversales-de canal más grandes, se puede establecer una presión y velocidad de inyección más bajas; por el contrario, para moldes con secciones transversales-de canal más pequeñas, se necesitan ajustes más altos.
② Velocidad y presión de inyección en la segunda etapa. Cuando la masa fundida llena los canales y bebederos, supera la resistencia de la compuerta (área de sección transversal-pequeña) y comienza a llenar la cavidad del molde, se necesita una velocidad de inyección más baja para superar patrones de flujo indeseables y mejorar las características de flujo. En esta etapa, se puede reducir la velocidad de inyección, mientras que la reducción de presión es menor; para secciones transversales-de compuerta más grandes, es posible que no sea necesario reducir la presión de inyección.
③ Velocidad y presión de inyección en la tercera etapa. Como se muestra en la Figura z, la tercera etapa corresponde a la zona de inyección 3, que es la parte principal de la pieza moldeada. En este punto, la masa fundida ha llenado completamente la cavidad del molde. Para lograr el estado de difusión ideal, se requiere un llenado acelerado del molde, por lo que la máquina de moldeo por inyección debe proporcionar una mayor presión y velocidad de inyección en esta etapa. Esta sección también es un punto de inflexión en el flujo de fusión, donde la resistencia al flujo aumenta y la pérdida de presión es significativa, lo que requiere compensación. Generalmente, la inyección multi-etapa utiliza alta velocidad y alta presión en esta sección.
④ Velocidad y presión de inyección en la cuarta etapa. Según la relación correspondiente en la figura, cuando la masa fundida llega a la zona 4, el espesor de la pared de la pieza puede variar o permanecer constante. La masa fundida básicamente ha llenado la cavidad del molde. Dado que la masa fundida obtuvo alta presión y velocidad en la zona 3, se puede realizar una amortiguación en esta etapa para lograr una velocidad de flujo lineal aproximadamente uniforme de la masa fundida en todas las partes de la cavidad del molde. El principio general de diseño es que al entrar en la zona 4, si el espesor de la pared aumenta, se puede reducir la velocidad y la presión; si el espesor de la pared disminuye, la velocidad se puede reducir sin reducir la presión, o la velocidad puede permanecer sin cambios mientras la presión se reduce o no se reduce adecuadamente. En resumen, en la cuarta etapa, el proceso de inyección debe exhibir características de control de múltiples etapas y la presión de la cavidad debe aumentar rápidamente.
La figura muestra un ejemplo de un proceso de moldeo por inyección de varias-etapas seleccionado en función del análisis geométrico del producto. Debido a la cavidad profunda y las paredes delgadas del producto, la cavidad del molde forma un canal de flujo largo y estrecho. El material fundido debe fluir rápidamente por esta zona; de lo contrario, se enfriará y solidificará fácilmente, lo que provocará el riesgo de que el molde se llene de forma incompleta. Por lo tanto, se debe utilizar inyección de alta-velocidad.
Sin embargo, la inyección a alta-velocidad imparte una energía cinética significativa al material fundido. Cuando la masa fundida llega al final de la cavidad, generará un gran impacto inercial, lo que podría provocar una pérdida de energía y destellos. Por lo tanto, se debe reducir la velocidad del flujo de fusión para reducir la presión de moldeo. Sin embargo, la presión aún debe alcanzar la comúnmente denominada presión de mantenimiento (presión secundaria, presión de seguimiento) para garantizar que los huecos causados por la contracción del material fundido en la cavidad del molde se llenen antes de que la puerta se solidifique. Esto requiere múltiples velocidades y presiones de inyección durante el proceso de moldeo por inyección. La carrera dosificadora del tornillo que se muestra en la figura se establece según la cantidad de material utilizado para el producto y la cantidad de buffer. El tornillo de inyección se mueve de la posición "97" a la "20" para llenar la parte de pared delgada-del producto. En esta etapa, se establece una velocidad alta de 10 para evitar que el material fundido se enfríe y solidifique debido al tiempo de flujo prolongado. Cuando el tornillo se mueve desde la posición "20" → "15" → "2", se establece una velocidad baja correspondiente de 5 para reducir el caudal de fusión y su energía cinética que impacta el molde. Se establece una presión de inyección primaria más alta cuando el tornillo está en las posiciones "97", "20" y "5" para superar la resistencia al llenado del molde, y se establece una presión de inyección secundaria más baja de "5" a "2" para reducir el impacto de la energía cinética.
La imagen muestra otro ejemplo de cambio (transición) de velocidad de varias etapas del tornillo de inyección en función de diferentes velocidades establecidas según las condiciones del proceso.
El moldeo por inyección multi-etapa es una de las tecnologías de moldeo por inyección más avanzadas disponibles actualmente. En la investigación de procesos de moldeo por inyección de múltiples etapas, la determinación de los segmentos de carrera del tornillo durante la inyección es relativamente precisa, mientras que la selección de la presión y la velocidad de inyección en cada segmento se basa en gran medida en la experiencia. El método empírico general solo puede determinar la relación correspondiente entre la presión de inyección y la velocidad de inyección utilizadas en cada segmento. La práctica habitual es determinar esta relación en función de la relación del área de la sección transversal-de cada parte del producto moldeado. Después de diseñar el proceso de moldeo por inyección de múltiples etapas, se requieren ajustes repetidos a través de múltiples pruebas para lograr los valores óptimos para la presión y velocidad de inyección seleccionadas.