Presión de inyección
◎Parámetros del proceso de moldeo por inyección (parte 2)
Presión de inyecciónSe utiliza para superar la resistencia de la masa fundida durante su flujo. Esta resistencia requiere la presión de inyección de la máquina de moldeo por inyección. Como se muestra en la Figura 2-1, la presión es más alta en la boquilla de inyección durante el moldeo por inyección para superar la resistencia al flujo a lo largo del recorrido de la masa fundida. Posteriormente, la presión de inyección disminuye gradualmente hacia el frente de la masa fundida a medida que aumenta la longitud del flujo. Si la cavidad del molde tiene buena ventilación, la presión final en la parte frontal de la masa fundida es la presión atmosférica.
La Figura 2-2 muestra la distribución de la presión de la masa fundida a lo largo de su trayectoria de flujo. A medida que aumenta la longitud del flujo, también aumenta la resistencia que debe superarse en el camino y, en consecuencia, también aumenta la presión de inyección. Para mantener un gradiente de presión constante para garantizar una velocidad uniforme de llenado de la masa fundida, la presión de inyección debe aumentarse en consecuencia con el cambio de la longitud del flujo y, por lo tanto, la presión en la entrada de la masa fundida debe aumentarse en consecuencia.
Mantener la presión
Cerca del final del proceso de inyección, la presión de inyección cambia a la presión de mantenimiento, entrando en la fase de mantenimiento. Durante la fase de retención, la máquina de moldeo por inyección introduce material en la cavidad desde la boquilla para llenar el volumen que queda vacante por la contracción de la pieza. Si la cavidad se llena sin mantener presión, la pieza se encogerá aproximadamente un 25 %, especialmente en las nervaduras, donde una contracción excesiva dejará marcas de contracción. La presión de mantenimiento es generalmente aproximadamente el 85 % de la presión de llenado máxima, pero esto debe determinarse en función de las circunstancias específicas.
La Figura 2-3 muestra el control del proceso de mantenimiento de presión: 1 indica el inicio de la inyección; 2 indica que la masa fundida entra en la cavidad; 3 indica que se ha producido un interruptor de retención de presión durante el llenado; 4 indica que la cavidad está llena; 5 indica que el proceso de llenado ha entrado en la etapa de compensación de contracción; 6 indica que la compensación de contracción ha finalizado y ha comenzado el enfriamiento. La etapa de post-llenado incluye dos procesos: mantenimiento de presión y enfriamiento.
(Figura 2-3 Control del proceso de mantenimiento de presión)
Los experimentos muestran que tanto los tiempos de permanencia demasiado largos como cortos son perjudiciales para el moldeo. Un tiempo de retención excesivo provoca una distribución desigual de la presión, un aumento de la tensión interna en la pieza moldeada y una mayor susceptibilidad a la deformación, lo que puede provocar grietas por tensión. Por el contrario, un tiempo de retención insuficiente da como resultado una retención de presión inadecuada, una contracción de volumen severa y una calidad superficial deficiente.
La curva de presión de mantenimiento consta de dos partes: un período de mantenimiento de presión constante de aproximadamente 2 a 3 segundos, denominado curva de presión de mantenimiento constante; y un período de liberación de presión que disminuye gradualmente de aproximadamente 1 segundo, denominado curva de presión de mantenimiento retardada. La curva de presión de mantenimiento retardada tiene un impacto significativo en la pieza moldeada. Una curva de presión de mantenimiento constante más larga da como resultado una menor contracción del volumen y viceversa. De manera similar, una pendiente más pronunciada y una curva de presión de mantenimiento retardada más corta dan como resultado una mayor contracción del volumen, y viceversa. Una curva de presión de mantenimiento retardada segmentada y alargada da como resultado una menor contracción de volumen, y viceversa.
Durante el proceso de llenado de plástico fundido, cuando la cavidad está casi llena, el movimiento del tornillo cambia del control del caudal al control de la presión. Este punto de transición se denomina punto de control de conmutación de la presión de mantenimiento. Mantener el cambio de presión es crucial para controlar el proceso de moldeo. Antes del punto de conmutación de la presión de mantenimiento, la velocidad de avance y la presión de la masa fundida son altas; Después del punto de conmutación, la presión del tornillo que empuja la masa fundida hacia adelante es menor. Si no se realiza el cambio de presión de mantenimiento, la presión será muy alta cuando la cavidad esté llena de masa fundida, lo que provocará un fuerte aumento en la presión de inyección, lo que requerirá una mayor fuerza de sujeción e incluso provocará defectos como rebabas (exceso de material). El cambio de presión de mantenimiento en las máquinas de moldeo por inyección generalmente se realiza según la posición de inyección; es decir, cuando el tornillo alcanza una determinada posición, se produce un cambio de presión de retención. La posición, el tiempo y la presión del interruptor de presión de mantenimiento se muestran en la Figura 2-4.
Contrapresión del tornillo
Durante el proceso de fusión y plastificación del plástico, la masa fundida se mueve continuamente hacia el extremo frontal del cilindro (cámara de medición) y la cantidad aumenta, formando gradualmente una presión que empuja el tornillo hacia atrás. Para evitar que el tornillo se retraiga demasiado rápido y asegurar una compactación uniforme de la masa fundida, es necesario aplicar al tornillo una presión en la dirección opuesta. Esta presión en la dirección opuesta que impide que el tornillo se retraiga se denomina contrapresión, como se muestra en la Figura 2-6.
La contrapresión, también conocida como presión de plastificación, se controla ajustando la válvula reguladora de aceite de retorno del cilindro de inyección. Se instala una válvula de contrapresión en la parte trasera del cilindro de inyección para ajustar la velocidad de descarga de aceite del cilindro de inyección durante la rotación y retracción del tornillo, manteniendo una cierta presión en el cilindro. La velocidad de retracción del tornillo (resistencia) del motor totalmente eléctrico está controlada por una servoválvula de CA.
Ajustar correctamente la contrapresión tiene importantes beneficios para la calidad del moldeo por inyección. En el moldeo por inyección, ajustar adecuadamente la contrapresión puede lograr los siguientes beneficios:
① Puede compactar la masa fundida en el barril, aumentando la densidad y mejorando la estabilidad del volumen de inyección, el peso del producto y las dimensiones.
② Puede "exprimir" el gas de la masa fundida, reduciendo las burbujas de gas en la superficie y las burbujas de aire internas, mejorando la uniformidad del brillo.
③ Disminuye la velocidad de retracción del tornillo, lo que permite que la masa fundida en el barril se plastifique por completo, lo que aumenta la uniformidad de la mezcla del polvo de color/masterbatch con la masa fundida y evita que el color se mezcle en el producto.
④ Aumentar adecuadamente la contrapresión puede mejorar la contracción de la superficie y el flujo perimetral del producto.
⑤ Puede aumentar la temperatura de la masa fundida, mejorar la calidad plastificante de la masa fundida, mejorar la fluidez de la masa fundida durante el llenado del molde y eliminar las marcas de pegamento frío en la superficie del producto.
fuerza de sujeción
La fuerza de sujeción se establece para resistir la fuerza de expansión del plástico fundido en el molde, y su magnitud está determinada por factores específicos como la presión de inyección. Sin embargo, en realidad, después de que el plástico fundido es expulsado de la boquilla del cilindro de la máquina de moldeo por inyección, pasa a través del canal principal, los canales secundarios y las compuertas del molde antes de ingresar a la cavidad del molde, lo que resulta en una pérdida de presión significativa en el camino. La Figura 2-7(a) muestra el cambio en la presión de inyección a lo largo del proceso desde el barril hasta el ingreso al molde. Como se puede ver en el cambio de presión en la Figura 2-7(b), la presión cae a sólo el 20% de la presión de inyección inicial al final de la cavidad del molde.
Temperatura del barril
La temperatura de fusión debe controlarse dentro de un cierto rango. Si la temperatura es demasiado baja, una mala plastificación de la masa fundida afectará la calidad de las piezas moldeadas y aumentará la dificultad del proceso; si la temperatura es demasiado alta, las materias primas son propensas a descomponerse. En el moldeo por inyección real, la temperatura de la masa fundida suele ser más alta que la temperatura del cilindro. La diferencia está relacionada con la velocidad de inyección y las propiedades del material, y puede alcanzar hasta 30 grados. Esto se debe a que la masa fundida se somete a corte cuando pasa a través de la compuerta, generando mucho calor, como se muestra en la Figura 2-8.
(1 - Comienza el calentamiento del barril; 2 - Comienza la plastificación del tornillo; 3 - La masa fundida llega al final del canal; 4 - La masa fundida pasa a través de la compuerta; 5 - Termina el llenado)
La temperatura del barril es un factor crucial que afecta la presión de inyección. Los cilindros de las máquinas de moldeo por inyección suelen tener 5 o 6 zonas de calentamiento y cada material tiene su temperatura de moldeo adecuada. Las temperaturas de moldeo específicas se pueden encontrar en los datos proporcionados por el proveedor. La Tabla 2-3 enumera las temperaturas de moldeo de los plásticos de uso común.