★اجرای فرآیند قالب گیری تزریقی چند مرحله ای-
تئوری قالبگیری تزریقی چند مرحلهای-
در حین تزریقاز پلاستیک مذاب به داخل حفره قالب، مذاب در معرض نیروهای پیچیده ترمودینامیکی و دینامیکی سیال قرار می گیرد. همانطور که در شکل نشان داده شده است ویژگی های جریان مذاب در چهار سرعت تزریق مختلف را توضیح می دهد. شکل (الف) الگوهای جریان مارپیچ یا پدیده "جت کردن" را نشان می دهد که در قالب گیری تزریقی با سرعت بالا- رخ می دهد. شکل (ب) وضعیت جریان را در سرعت تزریق متوسط-بالا نشان میدهد که در آن پدیده "جت کردن" در دروازه کاهش مییابد و اساساً به حالت "جریان پخش" نزدیک میشود. شکل (ج) وضعیت جریان را در سرعت تزریق متوسط-کم نشان میدهد، جایی که مذاب عموماً پدیده «جتشکن» ایجاد نمیکند، و مذاب میتواند قالب را با سرعت پایین و پایدار «جریان پخش» پر کند. شکل (د) قالبگیری تزریقی با سرعت پایین{6}}را نشان میدهد، که ممکن است منجر به مشکلات یا حتی شکست در پر کردن قالب به دلیل سرعت بسیار پایین پر شدن شود.
به طور معمول، جریان کششی پلیمر ذوب شده تحت مدل جریان کششی نیز در سه مرحله انجام می شود: مرحله اولیه که در آن جبهه مذاب جریان شعاعی را هنگام عبور از دروازه نشان می دهد. مرحله میانی که در آن جلوی مذاب تحت تأثیر فشار تزریق، قوس-شکل است. و مرحله نهایی جریان یکنواخت با مذاب ویسکوالاستیک که به عنوان لبه جلو عمل می کند.
ویژگی های جریان مذاب در مرحله اولیه این است که مذاب خارج شده از دروازه دارای انرژی جنبشی خاصی تحت تأثیر فشار تزریق و سرعت تزریق است. بزرگی این انرژی جنبشی (در این نقطه، به تازگی وارد حفره قالب شده و تحت تأثیر هیچ مقاومت جریانی قرار نمی گیرد) بر ویژگی های جریان شعاعی و حجم انتشار جبهه مذاب تأثیر می گذارد. هنگامی که این نیرو به ویژه قوی باشد، ممکن است یک پدیده "جت کردن" رخ دهد. هنگامی که انرژی جنبشی این نیرو مناسب باشد، مذاب به طور یکنواخت در همه جهات از منبع جریان می یابد و در نتیجه حالت انتشار بهتری ایجاد می شود.
با پیشرفت مرحله اولیه، مذاب به سرعت پخش می شود و در تماس با دیواره حفره قالب دو پدیده رخ می دهد: الف) جهت جریان به دلیل نیروهای وارد شده توسط دیواره حفره قالب تغییر می کند. ب) مقاومت جریان به دلیل اثرات خنک کننده و اصطکاک دیواره حفره قالب ایجاد می شود و در نتیجه اختلاف سرعت در جریان مذاب در نقاط مختلف ایجاد می شود. این مشخصه جریان به صورت سرعت های جریان نابرابر در نقاط مختلف مذاب، با بالاترین سرعت جریان در هسته مذاب، و جریان مواد لبه جلویی که شکل قوس را نشان می دهد، آشکار می شود. به طور همزمان، جریان در هر نقطه باعث ایجاد کشش و محدودیت نابرابر می شود و مقاومت جریان با افزایش فاصله جریان افزایش می یابد.
در مرحله سوم، مواد مذاب به سرعت به داخل حفره قالب می ریزد و مذاب ویسکوالاستیک به عنوان جلوی جریان عمل می کند. در مراحل دوم و سوم قالب گیری تزریقی، انرژی جنبشی تولید شده توسط فشار تزریق و سرعت تزریق، عامل اصلی تأثیرگذار بر ویژگی های پر شدن قالب است. شکل، فرآیند جریان انبساط و توزیع سرعت را نشان می دهد. قطعات قالب گیری تزریقی اشکال مختلفی دارند و تنها یک مدل در شکل نشان داده شده است. ویژگیهای جریان، اتلاف انرژی در طی فرآیند پر کردن قالب و شکل محصول ارتباط نزدیکی با هم دارند و پلاستیکهای مختلف ویژگیهای جریان متفاوتی دارند.
1. قالب با دمای پایین-. 2. لایه پلاستیکی سرد-. 3. جهت جریان مذاب. 4. توزیع سرعت در قالب{6}}در دمای پایین.
وضعیت جریان ایده آل مواد مذاب در حفره قالب
همانطور که در بالا ذکر شد، ویژگیهای جریان منبسط شونده یکنواخت و مراحل اولیه جریان مذاب پلاستیک از دروازه نباید پدیدهای شبیه به ویژگیهای "جت کردن" یا جت کردن را نشان دهد. این مستلزم آن است که مذاب انرژی جنبشی بیش از حد بالایی در مراحل اولیه جریان به دروازه نداشته باشد (انرژی جنبشی بیش از حد می تواند منجر به جت و الگوهای مارپیچ شود). در اواسط-مرحله پر شدن قالب، جریان در حال انبساط باید انرژی جنبشی کافی برای غلبه بر مقاومت جریان و رسیدن به حالت انبساط یکنواخت داشته باشد. در مرحله نهایی پر کردن قالب، مذاب ویسکوالاستیک مورد نیاز است تا قالب را به سرعت پر کند و با افزایش فاصله جریان بر مقاومت جریان فزاینده غلبه کند و به یک نرخ جریان یکنواخت و ثابت از پیش تعیین شده دست یابد. بر اساس اصول رئولوژیکی، این حالت جریان ایده آل می تواند منجر به محصولات قالب گیری تزریقی با خواص فیزیکی و مکانیکی برتر، حذف تنش و جهت گیری داخلی در محصول، حذف علائم سینک و خطوط جریان سطحی و افزایش یکنواختی براقیت سطح محصول شود.
اجرای یک فرآیند تزریق چند مرحله ای-
قالبگیری تزریقی چند مرحلهای اساساً شامل کنترل سرعتهای تزریق مختلف در لحظهای است که مذاب پلاستیک حفره قالب را پر میکند و به مذاب پلاستیک اجازه میدهد در طول فرآیند پر کردن به حالت ایدهآل نزدیک شود. این فرآیند پر کردن ایدهآل، عیوب کیفی را به محصول پلاستیکی وارد نمیکند، و همچنین باعث ایجاد استرس یا نیروهای جهتگیری نمیشود. به طور کلی، فرآیند قالبگیری تزریقی در عرض چند ثانیه تا دهها ثانیه تکمیل میشود و فرآیند قالبگیری چند مرحلهای نیازمند تبدیل فرآیند پر کردن به یک توالی پیوسته از حالتهای پرکننده مختلف است که با سرعتهای تزریق متفاوت در این بازه زمانی کوتاه کنترل میشوند.
با توجه به الزامات پنج مرحلهای-فرایند تزریق چند مرحلهای واقعی، حجمهای تزریق متفاوتی اجرا میشود و انرژی جنبشی مذاب باید توسط دستگاه قالبگیری تزریقی تامین شود. همانطور که در شکل نشان داده شده است، ماشینهای قالبگیری تزریقی کنونی میتوانند به کنترل تزریق بخشبندی شده یا حتی چند{3}}بخشی دست یابند.
همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، می توان به کنترل تزریق پنج بخش- رسید که هر بخش حجم تزریق متفاوتی دارد. حجم تزریقی که توسط سکته مغزی کنترل می شود:
- جایی که ΩLnحجم تزریق است.
- Lnسکته تزریقی است.
- D قطر پیچ ماشین قالب گیری تزریقی است.
- p چگالی پلاستیک است.
بنابراین می توان از سرعت ها و فشارهای تزریق متفاوتی در هر بخش برای دستیابی به انرژی جنبشی مورد نظر ماده مذاب در این مرحله استفاده کرد. هر بخش مربوط به یک منطقه خاص (n-منطقه) در حفره قالب است. اگرچه انرژی جنبشی جریان به دلیل تأثیر سیستم دروازه تغییر می کند، تغییر در سرعت جریان حجمی باید حداقل باشد.
در تولید واقعی، سرعت تزریق ماشینهای قالبگیری تزریقی که به تزریق چند مرحلهای میرسند در چند مرحله کنترل میشود. به طور معمول، فرآیند تزریق را می توان به سه یا چهار منطقه تقسیم کرد، همانطور که در نمودار نشان داده شده است، و هر منطقه را می توان با سرعت تزریق مناسب خود برای دستیابی به قالب گیری تزریقی چند مرحله ای تنظیم کرد. در حال حاضر، برخی از ماشینهای قالبگیری تزریقی عملکردهای فشار نگهدارنده چند مرحلهای-پیش-پلاستیککننده و چند مرحلهای-هم دارند.
منحنی فرآیند قالب گیری تزریقی چند مرحله ای-
اگرچه قالبگیری تزریقی چند مرحلهای وضعیت مواد مذاب را در طول پر کردن قالب توصیف میکند، کنترل آن توسط دستگاه قالبگیری تزریقی اجرا میشود. از دیدگاه اصل کنترل ماشین قالب گیری تزریق، رابطه بین سرعت تزریق (فشار تزریق) و ضربه تغذیه پیچ می تواند مورد استفاده قرار گیرد. شکل یک منحنی معمولی برای یک فرآیند قالبگیری تزریقی چند مرحلهای را نشان میدهد که در آن فشارها و سرعتهای تزریق متفاوتی در طول فرآیند تزریق به مقادیر متفاوتی از مواد اعمال میشود.
1–5 - 5 سرعت تزریق مختلف
مزایای قالب گیری تزریقی چند مرحله ای-
در قالبگیری تزریقی، تزریق-سرعت بالا و پایین{1}}هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. تجربه نشان میدهد که تزریق با سرعت بالا معمولاً مزایای زیر را دارد: زمان تزریق کوتاهتر. افزایش فاصله جریان؛ سطح بهبود یافته محصول؛ افزایش استحکام خطوط جوش؛ و جلوگیری از تغییر شکل خنک کننده. از سوی دیگر، تزریق با سرعت کم، عموماً دارای مزایای زیر است: جلوگیری مؤثر از فلاش. جلوگیری از علائم جریان؛ جلوگیری از مشکلات تخلیه قالب؛ جلوگیری از گیر افتادن هوا؛ و جلوگیری از تغییر شکل جهت مولکولی.
قالبگیری تزریقی چند مرحلهای، مزایای تزریق-سرعت بالا و پایین-را برای برآوردن الزامات هندسههای پیچیدهتر محصولات پلاستیکی و تغییرات شدید در مقاطع-قطعات و حفرههای قالب ترکیب میکند. همچنین می تواند به طور موثر عیوبی مانند علائم تزریق، انقباض، حباب ها، خطوط جوش و علائم سوختگی را در طول فرآیند قالب گیری از بین ببرد.
فرآیند قالبگیری چند مرحلهای قالبگیری تزریقی، روش سنتی تزریق و فشار نگهداری را میگذراند و به طور ارگانیک مزایای پردازش تزریق با سرعت بالا و سرعت پایین{2}}را با هم ترکیب میکند. با اجرای کنترل چند مرحلهای در طول فرآیند تزریق، میتوان بر بسیاری از عیوب در قطعات قالبگیری تزریقی غلبه کرد. برای مثال، شکل روشی را نشان میدهد که از تزریق با سرعت کم در ابتدای فرآیند تزریق، تزریق با سرعت بالا در حین پر کردن حفره قالب و سپس تزریق با سرعت کم- دوباره در انتهای پر کردن استفاده میکند. از طریق کنترل و تنظیم سرعت تزریق می توان از بروز پدیده های نامطلوب مختلف مانند بریدگی ها، علائم جت، رگه های نقره ای یا آثار سوختگی جلوگیری و بهبود بخشید.
a-d: چهار سرعت تزریق مختلف
تجربه عملی نشان میدهد که کنترل فشار روغن، سرعت تزریق، موقعیت پیچ و سرعت پیچ دستگاه قالبگیری تزریقی از طریق کنترل برنامههای چند سطحی میتواند تا حد زیادی نقصهای ظاهری{1}محصولات قالبگیری تزریقی، مانند جمع شدگی، تاب برداشتن، و چشمک زدن را بهبود بخشد.