Nguyên tắc ép phun chính xác bằng máy ép phun

Chúng tôi thường đề cập đến ép phun chính xác vì độ chính xác bề ngoài của các sản phẩm đúc phun phải đáp ứng dung sai kích thước nghiêm ngặt, dung sai hình học và độ nhám bề mặt. Để thực hiện ép phun chính xác cần có nhiều điều kiện liên quan, trong đó quan trọng nhất là bốn yếu tố cơ bản là vật liệu nhựa, khuôn ép, quy trình ép phun và thiết bị ép phun. Khi thiết kế các sản phẩm nhựa, trước tiên nên chọn vật liệu nhựa kỹ thuật, và đối với nhựa kỹ thuật có thể trải qua quá trình ép phun chính xác, phải chọn vật liệu có tính chất cơ học cao, kích thước ổn định, khả năng chống rão tốt và khả năng chống nứt do ứng suất môi trường. Thứ hai, nên chọn máy ép phun phù hợp dựa trên vật liệu nhựa đã chọn, độ chính xác về kích thước thành phẩm, trọng lượng bộ phận, yêu cầu chất lượng và cấu trúc khuôn dự kiến. Trong quá trình xử lý, các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của sản phẩm đúc phun chủ yếu đến từ nhiệt độ của khuôn, kiểm soát quá trình ép phun, cũng như phạm vi thay đổi nhiệt độ và độ ẩm môi trường tại nơi sản xuất và xử lý ủ của sản phẩm thu được .
Về mặt ép phun chính xác, khuôn mẫu là một trong những chìa khóa để có được các sản phẩm nhựa chính xác đáp ứng yêu cầu chất lượng. Các khuôn được sử dụng để ép phun chính xác phải đáp ứng hiệu quả các yêu cầu về kích thước, độ chính xác và hình dạng của sản phẩm và vật liệu khuôn phải được lựa chọn nghiêm ngặt. Tuy nhiên, ngay cả khi độ chính xác và kích thước của khuôn là nhất quán, kích thước thực tế của các sản phẩm nhựa được đúc sẽ thay đổi do sự khác biệt về độ co ngót. Do đó, việc kiểm soát hiệu quả tốc độ co ngót của các sản phẩm nhựa là rất quan trọng trong công nghệ ép phun chính xác.
Tính hợp lý của thiết kế khuôn ép ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ co ngót của sản phẩm nhựa. Vì kích thước của lòng khuôn có được bằng cách cộng tỷ lệ co ngót ước tính với kích thước của sản phẩm nhựa nên tỷ lệ co ngót là một dải giá trị do nhà sản xuất nhựa hoặc hướng dẫn sử dụng nhựa kỹ thuật khuyến nghị. Nó không chỉ liên quan đến dạng cổng, vị trí cổng và sự phân bố của khuôn mà còn liên quan đến hướng tinh thể (dị hướng) của nhựa kỹ thuật. Hình dạng, kích thước, khoảng cách và vị trí cổng của các sản phẩm nhựa có liên quan chặt chẽ đến hệ thống phân phối làm mát của khuôn. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ co ngót của nhựa bao gồm co ngót nhiệt, co ngót thay đổi pha, co ngót định hướng, co ngót do nén và phục hồi đàn hồi, có liên quan đến điều kiện đúc hoặc vận hành của các sản phẩm đúc phun chính xác. Do đó, khi thiết kế khuôn, cần xem xét mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng này và điều kiện ép phun, cũng như các yếu tố biểu kiến ​​của chúng, chẳng hạn như áp suất ép phun, áp suất khoang và tốc độ làm đầy, nhiệt độ nóng chảy của khuôn và nhiệt độ khuôn, cấu trúc khuôn. và hình thức và phân bố cổng, cũng như ảnh hưởng của diện tích mặt cắt cổng, độ dày thành sản phẩm, hàm lượng chất độn gia cố trong vật liệu nhựa, độ kết tinh và định hướng của vật liệu nhựa. Ảnh hưởng của các yếu tố trên cũng khác nhau do vật liệu nhựa khác nhau, các điều kiện đúc khác như nhiệt độ, độ ẩm, quá trình kết tinh liên tục, ứng suất bên trong sau khi đúc và những thay đổi trong máy ép phun.
Do quá trình ép phun, nhựa được chuyển từ thể rắn (bột hoặc dạng hạt) sang thể lỏng (tan chảy) rồi đến thể rắn (sản phẩm). Từ vật liệu dạng hạt đến dạng nóng chảy, rồi từ dạng nóng chảy đến sản phẩm, có các trường nhiệt độ, trường ứng suất, trường dòng chảy và trường mật độ ở giữa. Dưới tác động kết hợp của các lĩnh vực này, các loại nhựa khác nhau (nhiệt dẻo hoặc nhiệt dẻo, tinh thể hoặc vô định hình, được gia cố hoặc không được gia cố, v.v.) có các dạng cấu trúc polyme và đặc tính lưu biến khác nhau. Bất kỳ yếu tố nào ảnh hưởng đến "trường" nói trên chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến các tính chất cơ lý, kích thước, hình dạng, độ chính xác và chất lượng bề ngoài của sản phẩm nhựa. Bằng cách này, mối liên hệ vốn có giữa các yếu tố quy trình và hiệu suất, hình thái cấu trúc và sản phẩm nhựa của polyme sẽ được thể hiện thông qua các sản phẩm nhựa. Việc phân tích các kết nối bên trong này có ý nghĩa to lớn để xây dựng hợp lý các quy trình ép phun, thiết kế và sản xuất khuôn theo bản vẽ, thậm chí lựa chọn thiết bị ép phun. Cũng có sự khác biệt về áp suất phun và tốc độ phun giữa ép phun chính xác và ép phun thông thường. Đúc phun chính xác thường sử dụng phun áp suất cao hoặc siêu cao áp, phun tốc độ cao để đạt được độ co rút khuôn nhỏ hơn. Dựa trên những lý do trên, khi thiết kế khuôn ép chính xác, ngoài việc xem xét các yếu tố thiết kế của khuôn chung, còn phải xem xét các điểm sau: ① áp dụng dung sai kích thước khuôn phù hợp; ② Ngăn chặn sự xuất hiện của lỗi co rút khuôn; ③ Ngăn ngừa biến dạng ép phun; ④ Ngăn ngừa biến dạng đúc; ⑤ Giảm thiểu lỗi sản xuất khuôn mẫu; ⑥ Ngăn ngừa lỗi về độ chính xác của khuôn; ⑦ Duy trì độ chính xác của khuôn.
Tốc độ co ngót sẽ thay đổi do áp suất phun, do đó, đối với khuôn một khoang, áp suất khoang bên trong khoang phải càng nhất quán càng tốt; Đối với khuôn nhiều khoang, sự khác biệt về áp suất khoang giữa các khoang sẽ rất nhỏ. Trong trường hợp khoang đơn có nhiều cổng hoặc nhiều khoang có nhiều cổng, cần phải tiêm ở cùng một áp suất phun để đảm bảo áp suất khoang nhất quán. Để đạt được điều này, cần phải đảm bảo rằng vị trí cổng được cân bằng. Để duy trì áp suất ổn định trong khoang khuôn, tốt nhất là duy trì áp suất ổn định ở lối vào cổng. Sự cân bằng của áp suất tại cổng có liên quan đến lực cản dòng chảy trong đường dẫn. Vì vậy, trước khi áp suất cổng đạt đến trạng thái cân bằng, trước tiên dòng chảy phải được cân bằng.
Do ảnh hưởng của nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ khuôn đến tốc độ co ngót thực tế, cần chú ý đến việc bố trí các lỗ khi thiết kế các lỗ khuôn phun chính xác để thuận tiện cho việc xác định các điều kiện đúc. Do nhựa nóng chảy mang nhiệt vào khuôn, nên sự phân bố độ dốc nhiệt độ của khuôn thường xung quanh khoang, theo hình đồng tâm với đường dẫn chính làm trung tâm.
Do đó, các biện pháp thiết kế như kênh dòng chảy cân bằng, sắp xếp khoang và bố trí vòng tròn đồng tâm tập trung vào kênh dòng chảy chính là cần thiết để giảm lỗi co ngót giữa mỗi khoang, mở rộng phạm vi điều kiện hình thành cho phép và giảm chi phí. Sự sắp xếp khoang của khuôn ép chính xác phải đáp ứng các yêu cầu về kênh dòng chảy cân bằng và bố trí chính giữa với kênh dòng chảy chính, đồng thời phải áp dụng cách sắp xếp khoang với kênh dòng chảy chính là đường đối xứng, nếu không sẽ gây ra sự khác biệt về tốc độ co rút của mỗi khoang.
Do tác động đáng kể của nhiệt độ khuôn đến tốc độ co ngót của khuôn, cũng như tác động trực tiếp đến tính chất cơ học của sản phẩm ép phun, nên cũng cần duy trì khuôn trong phạm vi nhiệt độ quy định và đảm bảo rằng nhiệt độ khuôn không thay đổi. thay đổi theo thời gian. Chênh lệch nhiệt độ giữa các khoang của khuôn nhiều khoang không được thay đổi. Do đó, các biện pháp kiểm soát nhiệt độ để làm nóng hoặc làm mát khuôn phải được thực hiện trong thiết kế khuôn và để giảm thiểu chênh lệch nhiệt độ giữa các khoang khuôn, phải chú ý đến thiết kế của mạch làm mát kiểm soát nhiệt độ. Trong mạch điều khiển nhiệt độ của khoang và lõi, chủ yếu có hai phương thức kết nối: làm mát nối tiếp và làm mát song song.
Từ góc độ hiệu quả trao đổi nhiệt, dòng nước làm mát phải hỗn loạn. Tuy nhiên, trong mạch làm mát song song, tốc độ dòng chảy trong mạch trở thành ống dẫn lưu nhỏ hơn so với trong mạch làm mát nối tiếp, điều này có thể dẫn đến dòng chảy tầng và tốc độ dòng chảy thực tế đi vào từng mạch có thể không nhất thiết phải giống nhau. Do nhiệt độ của nước làm mát đi vào mỗi mạch là như nhau nên nhiệt độ của mỗi khoang khuôn cũng phải giống nhau. Tuy nhiên, trên thực tế, do tốc độ dòng chảy trong mỗi mạch khác nhau và khả năng làm mát của mỗi mạch khác nhau nên nhiệt độ của mỗi khoang khuôn không thể đồng nhất. Nhược điểm của việc sử dụng mạch làm mát nối tiếp là khả năng chống chảy của nước làm mát cao và có sự khác biệt đáng kể về nhiệt độ của nước làm mát ở đầu vào của khoang trước so với nhiệt độ ở đầu vào của khoang cuối cùng. Chênh lệch nhiệt độ giữa đầu vào và đầu ra của nước làm mát thay đổi tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy. Đối với khuôn phun chính xác nhỏ để xử lý các bộ phận bằng nhựa, thường xem xét việc giảm chi phí khuôn, nên sử dụng mạch làm mát nối tiếp sẽ phù hợp hơn. Nếu hiệu suất của bộ điều khiển điều chỉnh nhiệt độ khuôn (máy) được sử dụng có thể kiểm soát dòng nước làm mát trong phạm vi 2 độ, thì chênh lệch nhiệt độ tối đa của từng khoang cũng có thể được duy trì trong phạm vi 2 độ.
Khoang khuôn và lõi phải có hệ thống mạch nước làm mát riêng. Trong thiết kế mạch làm mát, do lượng nhiệt hấp thụ từ khoang và lõi khác nhau nên khả năng chịu nhiệt của cấu trúc mạch cũng khác nhau, dẫn đến chênh lệch nhiệt độ đáng kể giữa nhiệt độ nước ở đầu vào khoang và lõi. . Nếu sử dụng cùng một hệ thống thì việc thiết kế mạch tản nhiệt cũng khó khăn hơn. Nói chung, khuôn ép nhỏ cho các bộ phận bằng nhựa có lõi rất nhỏ, gây khó khăn cho việc sử dụng hệ thống nước làm mát. Nếu có thể, lõi có thể được làm bằng vật liệu đồng và đối với lõi bằng đồng berili rắn, có thể sử dụng phương pháp làm mát bằng phích cắm. Ngoài ra, khi thực hiện các biện pháp ngăn ngừa cong vênh của sản phẩm đúc phun, người ta cũng hy vọng duy trì chênh lệch nhiệt độ nhất định giữa khoang và lõi. Do đó, khi thiết kế mạch làm mát cho khoang chứa nước ép và lõi, có thể điều chỉnh và kiểm soát nhiệt độ riêng biệt. Để duy trì độ chính xác của khuôn dưới áp suất phun và lực khóa, tính khả thi của việc mài, mài và đánh bóng các bộ phận khoang phải được xem xét khi thiết kế cấu trúc khuôn. Mặc dù quá trình xử lý khoang và lõi đã đạt được yêu cầu về độ chính xác cao và tốc độ co ngót dự kiến, nhưng do độ lệch tâm trong quá trình đúc, các kích thước liên quan của mặt trong và mặt ngoài của sản phẩm được tạo hình khó đáp ứng yêu cầu thiết kế của linh kiện nhựa. Để duy trì độ chính xác về kích thước của các khoang khuôn di chuyển và cố định trên bề mặt chia tay, ngoài việc đặt các trụ dẫn hướng và ống bọc dẫn hướng thường được sử dụng để định tâm, cũng cần lắp đặt các chốt định vị hình nón hoặc các khối hình nêm để đảm bảo độ chính xác định vị chính xác và đáng tin cậy.
Vật liệu được sử dụng để sản xuất khuôn phun chính xác phải là thép công cụ hợp kim chất lượng cao có tính chất cơ học cao và độ rão nhiệt thấp. Vật liệu khuôn để sản xuất khoang và thanh chạy phải là vật liệu có độ cứng cao, chống mài mòn tốt, chống ăn mòn mạnh và chống biến dạng nhiệt đã trải qua quá trình xử lý nhiệt nghiêm ngặt. Đồng thời, độ khó và tính kinh tế của gia công cơ điện cũng cần được xem xét. Để ngăn ngừa những thay đổi về độ chính xác kích thước của khuôn do thay đổi lão hóa, cần chỉ định xử lý ủ hoặc xử lý nhiệt độ thấp để giảm cấu trúc austenite dư của vật liệu khuôn trong quá trình xử lý nhiệt khi thiết kế khuôn. Đối với các bộ phận dễ bị tổn thương của khuôn ép chính xác, đặc biệt là khoang, lõi và các bộ phận dễ bị tổn thương khác, nên xem xét khả năng sửa chữa trong quá trình thiết kế để duy trì độ chính xác cao sau khi sửa chữa khuôn.
Công nghệ ép phun chính xác là công nghệ sản xuất linh kiện nhựa chính và then chốt, và thiết kế khuôn ép chính xác là phần chính của công nghệ sản xuất này. Thiết kế hợp lý của khuôn ép chính xác là nền tảng và điều kiện tiên quyết cần thiết để có được các sản phẩm chính xác. Bằng cách xác định hợp lý kích thước và dung sai của khuôn, áp dụng các biện pháp kỹ thuật để ngăn ngừa lỗi co ngót, biến dạng phun, biến dạng khuôn, tràn cạnh, v.v. trong các sản phẩm đúc phun, đồng thời đảm bảo độ chính xác của khuôn và áp dụng quy trình ép phun chính xác chính xác, phù hợp vật liệu nhựa kỹ thuật, thiết bị phun chính xác và các thành phần nòng vít ép phun chính xác, có thể đạt được sự phù hợp tốt nhất!