Nejdůležitější parametry vstřikování plastů – optimalizace pro maximální účinnost

Proces vstřikování plastů je jádrem moderní výrobní technologie a umožňuje obrovskou řadu vysoce kvalitních součástí pro širokou škálu průmyslových odvětví. Cesta od granulátu k dokončené komponentě však představuje řadu výzev. Jaké kritické součásti a parametry hrají roli? Jaké jsou nejčastější problémy, které se mohou vyskytnout, a jak je lze účinně napravit? Odpovědi na tyto otázky najdete v tomto blogu.

Proces vstřikování plastů

Vstřikování plastů je široce používaná metoda zpracování plastů, která se používá k výrobě složitých přesných součástí. Tento proces taví a vstřikuje plastový granulát do formy pod vysokým tlakem. Tyto metody umožňují masovou výrobu dílů s vysokou přesností a opakovatelností.

Existují různé typy metod vstřikování plastů, které se používají v závislosti na konkrétních požadavcích produktu a použitých materiálech. Například při tvarování termosety materiály nevratně vytvrzují během procesu a nelze je znovu roztavit, což způsobuje jejich výraznou odolnost. Naproti tomu během termoplastického vstřikování zůstává materiál roztavený, což umožňuje opakované zpracování a recyklaci materiálu. Důležitou roli však kromě materiálů a metod hrají také různé parametry. Některé z nejdůležitějších parametrů v oblasti vstřikování plastu jsou uvedeny níže, abyste lépe porozuměli principům vstřikování plastů.

Nejdůležitější parametry vstřikování plastů

Pro vstřikování plastů je vyžadováno přesné nastavení parametrů stroje, aby byla zajištěna kvalita a účinnost výrobního procesu. Tyto parametry určují nejen zpracování materiálu, ale také vlastnosti konečného produktu. Od teploty tání přes tlak vstřikování až po dobu chlazení: každý z těchto parametrů ovlivňuje, jak dobře materiál plní formu, jak rychle proces probíhá a mechanické vlastnosti dokončeného vstřikovaného dílu.

• Teplota tání: Určuje, jak moc se plastový granulát zahřívá, než se vstříkne do formy.
• Tlak vstřikování: Tlak, při kterém je roztavený materiál vstřikován do formy.
• Rychlost vstřikování: Rychlost, kterou je materiál vstřikován do formy.
• Teplota nástroje: Teplota formy ovlivňuje chování chlazení a kvalitu povrchu vstřikovaného dílu.
• Doba vyvíjení tlaku a přídržný tlak: Po vstřikování je na formu vyvíjen tlak, aby se materiál ve formě stlačil a zabránilo se smrštění.
• Síly vytažení z formy: Síla potřebná k uvolnění formy z formy po ztuhnutí.

Časté problémy se vstřikováním

Vstřikování plastů je jednou z nejúčinnějších a nejpřesnějších metod pro hromadnou výrobu složitých součástí. I přes pokroky v technologiích a automatizaci však zůstává vstřikování plastů náchylné k chybám a problémům, které mohou významně narušit kvalitu vyráběných dílů. Tyto problémy mohou být způsobeny vlastnostmi materiálu, součástmi stroje, nástroji a parametry zpracování. Čtěte dále a zjistěte, jak produkty společnosti MISUMI mohou pomoci zabránit nebo opravit často se vyskytující zdroje chyb.

Značky ponoření

Značky ponoření jsou prohlubně nebo promáčkliny na povrchu vstřikovaného dílu. Ty jsou často způsobeny smršťováním materiálu během chladicí fáze. Vyskytují se zejména v oblastech se silnější tloušťkou stěny, protože materiál se v těchto oblastech chladí pomaleji a smršťuje se. Oprava tohoto problému vyžaduje mimo jiné úpravy parametrů a součástí nástroje.

• Zvýšením přídržného tlaku nebo prodloužením doby vyvíjení tlaku se materiál lépe zatlačí do dutiny a kompenzuje se smrštění.
• Prodloužení doby chlazení může zajistit, aby byl materiál před otevřením formy dostatečně zchlazen.
• Větší velikost objímky může zlepšit průtok materiálu a zajistit lepší přenos přídržného tlaku, aby se dutina zcela a rovnoměrně zaplnila. Je-li uzávěr příliš malý, průtok materiálu může být nerovnoměrný, což zvyšuje pravděpodobnost vzniku značek ponoření.
• Optimalizované řízení teploty formy, které zajišťuje rovnoměrné chlazení ve všech oblastech součásti, zabraňuje pomalejšímu zchlazení silnějších oblastí, které způsobuje smrštění. Použití přesně umístěných chladicích kanálů nebo soustředného chlazení může pomoci rovnoměrně rozptýlit teplo.

Neúplné plnění formy

K neúplnému naplnění dochází, když je dostupný materiál nedostatečný pro naplnění celé formy nebo určitých oblastí formy (obvykle tenčí části). K tomu dochází, protože polymer se předčasně ochladí a tuhne, než je dutina formy zcela naplněna.

• K neúplnému plnění často dochází, protože materiál se do formy nedostane dostatečně rychle, což způsobuje, že se ochladí v tenčích oblastech a zabrání dalšímu toku. Zvýšením vstřikovacího tlaku a rychlosti vstřikování se polymerní tavenina zatlačí do formy rychleji a může zcela zaplnit dutinu dříve, než materiál příliš vychladne.
• Pokud je teplota tání příliš nízká, materiál nemusí být dostatečně volný, aby se forma zcela naplnila. Zvýšení teploty taveniny činí materiál více tekutým a zvyšuje pravděpodobnost, že budou také dosaženo tenkých ploch tvaru.
• Nedostatečné nebo nerovnoměrné chlazení formy může vést k příliš rychlému chlazení materiálu v tenčích oblastech dutiny. Teplotu formy lze regulovat rovnoměrněji pomocí optimalizovaných chladicích trubek nebo chladicích systémů v blízkosti obrysu. V důsledku toho zůstává materiál volně proudící po delší dobu v tenčích oblastech.
• Místo vstřikování hraje důležitou roli pro tok materiálu. Pokud je uzávěr během vstřikování příliš malý, materiál nemůže do formy dostatečně rychle protékat, což také vede k neúplnému naplnění. Zvětšení velikosti uzávěru může zlepšit tok materiálu a zajistit, aby dutina byla vyplněna rovnoměrně a úplně.

Dutiny (vzduchové kapsy)

Dutiny nebo vzduchové kapsy značí místa uvnitř vstřikovaného dílu způsobené smrštěním materiálu během chlazení. Nedostatečný přídržný tlak nebo nesprávné chlazení může vést k tomu, že materiál nebude zcela naplněn do dutiny, což způsobí tvorbu dutin.

• Ke smršťování dochází často, protože materiál není během smršťování zcela doplněn. Zvýšením přídržného tlaku a prodloužením doby přídržného tlaku je materiál pevněji vtlačen do dutiny, což zabraňuje vzniku dutin a zajišťuje, že je materiál zhutněn.
• Rovnoměrné a kontrolované chlazení snižuje pravděpodobnost smrštění a vzduchových kapes. Materiál může být vytvrzován rovnoměrněji úpravou doby chlazení nebo efektivnějším chlazením nástroje.
• Špatné odvětrávání formy je běžnou příčinou vzduchových kapes. Přesné umístění ventilačních vložek umožňuje únik zachyceného vzduchu z formy během procesu vstřikování.
• Čepy ejektoru, které se běžně používají k vytažení komponenty z formy, mohou také fungovat jako další odvětrávací body. Mohou být navrženy tak, aby pomáhaly s účinnějším odvětráváním z formy.

Důležitost správných parametrů a komponent

Během vstřikování dochází k různým vadám, které mohou ovlivnit kvalitu a funkčnost konečného produktu. Kromě problémů, které již byly podrobně vysvětleny, jako jsou dutiny, značky ponoření a neúplné naplnění, existuje také řada dalších zdrojů chyb, které je třeba vzít v úvahu, aby byla zajištěna efektivita výroby a kvalita komponent, jako jsou praskliny, spoje, matná místa, bublinky, tvorba otřepů nebo zkroucení. Aby se tyto problémy eliminovaly, je kromě metod a parametrů důležité optimalizovat také nástroje a komponenty pro vstřikování plastů.

Tvarová jádra například pomáhají přesně formovat součásti s dutinami a zajišťují rovnoměrné chlazení a stabilitu tvaru. Přispívají k minimalizaci zkroucení a zlepšení výplně forem, zejména u složitých geometrií. Středící pouzdra zajišťují dokonalé vyrovnání polovin formy. Nesprávné zarovnání může způsobit tvorbu otřepů, protože materiál proudí nerovnoměrně. Pomáhají také minimalizovat zkroucení tím, že přesněji zarovnají formu.

Vrubům se často nelze vyhnout, zejména u komplikovaných geometrií. V těchto případech jsou nezbytné pohyblivé komponenty, jako jsou šikmé ejektory, bloková tvarová jádra nebo vložky forem. Ty umožňují lisování složitých součástí, aniž by způsobovaly problémy se vytažením z formy nebo plněním, a zajišťují přesné tvarování a rovnoměrnou distribuci materiálu. Optimalizované monitorování otvoru formy zajišťuje, že se součást z formy odstraní pouze po dostatečném chlazení a vytvrzení. Předčasné vytažení z formy může způsobit deformaci a povrchové vady. Monitorování také pomáhá zabránit tvorbě otřepů správným uzavřením a podržením formy.

Kvalita a účinnost procesu vstřikování plastu do formy do značné míry závisí na správných parametrech a nástrojích. Ve výrobním prostředí, které vyžaduje přesné a opakovatelné výsledky, může mít i malá odchylka parametrů významný vliv na konečný produkt. Správné zařízení MISUMI může pomoci účinně předcházet častým zdrojům chyb během vstřikování a udržitelně zvyšovat kvalitu výroby.