El procés d'emmotllament per injecció fa referència al mètode de producció de productes semi-elaborats de formes específiques mitjançant operacions com la pressurització, la injecció, el refredament i l'expulsió de matèries primeres foses. Aquest procés és la font de producció dels productes de l'empresa d'envasos cosmètics. La qualitat d'aquests productes semi-elaborats determina l'estabilitat dels processos posteriors i la qualitat del producte final, el que el converteix en un procediment clau per maximitzar els beneficis empresarials.
Al llarg dels anys, els professionals de l'emmotllament per injecció han superat nombrosos reptes, especialment per abordar defectes comuns en productes amb parets primes o gruixudes-com ara contracció, línies de soldadura, marques de flux, bombolles d'aire, punts brillants i deformacions. En resum, el procés d'emmotllament per injecció se centra principalment a resoldre els dos aspectes següents:
I. Flux del procés
El flux del procés inclou quatre etapes: ompliment, embalatge, refredament (plastificació) i expulsió. Aquestes etapes determinen directament la qualitat d'emmotllament del producte i formen un procés complet i continu.
(1) Etapa d'ompliment
L'ompliment és el primer pas de tot el cicle d'emmotllament per injecció. Comença quan es tanca el motlle i comença la injecció, i acaba quan s'omple aproximadament el 95% de la cavitat del motlle. Teòricament, un temps d'ompliment més curt condueix a una major eficiència d'emmotllament. Tanmateix, a la pràctica, el temps d'emmotllament o la velocitat d'injecció es veuen limitats per moltes condicions, cosa que és particularment evident en productes de paret gruixuda-.
Ompliment d'-alta velocitat:Durant l'ompliment-alta velocitat, la velocitat de cisalla és alta. A causa dels efectes d'aprimament de cisalla-, la viscositat del plàstic disminueix, reduint la resistència global al flux. L'escalfament viscós local també aprima la capa solidificada. Per tant, durant l'etapa de control de flux, el mètode d'ompliment sovint depèn del volum que s'ha d'omplir. En aquesta etapa, l'efecte d'aprimament de cisalla-de la fosa sol ser significatiu, mentre que l'efecte de refredament de les parets primes és menys notable. Així, predomina l'efecte de la velocitat, cosa que fa que aquest mètode sigui adequat per a productes-de paret fina.
Ompliment de-baixa velocitat:En l'ompliment de baixa velocitat-controlat per conducció de calor-, la velocitat de cisalla és menor, la viscositat local és més alta i la resistència al flux és més gran. Com que la velocitat de reposició del plàstic calent és més lenta, el flux és més gradual, fent que l'efecte de conducció de calor sigui més pronunciat. La calor s'emporta ràpidament per les parets fredes del motlle. Junt amb un escalfament viscós mínim, la capa solidificada es fa més gruixuda, augmentant encara més la resistència al flux a les zones de paret més primes. Per tant, aquest mètode d'ompliment és adequat per a productes de-paret gruixuda, i també es pot utilitzar quan la temperatura del motlle és relativament alta.
(2) Etapa d'embalatge
El paper de l'etapa d'embalatge és aplicar pressió contínuament per compactar la fosa i augmentar la densitat del plàstic, compensant el comportament de contracció del plàstic.
Durant l'embalatge, com que la cavitat del motlle ja està plena de plàstic, la contrapressió de la fosa és alta. Durant la compactació de l'embalatge, el cargol de la màquina d'injecció només pot avançar lentament en petits increments, i el cabal de plàstic també és relativament lent. Aquest flux s'anomena flux d'embalatge. Durant l'etapa d'embalatge, a mesura que el plàstic es refreda i es solidifica més ràpidament contra les parets del motlle, la viscositat de la fosa augmenta ràpidament, donant lloc a una resistència important dins de la cavitat del motlle. En les últimes etapes de l'embalatge, la densitat del material continua augmentant i la peça de plàstic pren forma gradualment. L'estat d'embalatge s'ha de mantenir fins que la porta es solidifica i segella. En aquest punt, la pressió de la cavitat assoleix el seu valor més alt durant l'etapa d'embalatge.
Durant l'embalatge, a causa de la pressió relativament alta, el plàstic presenta característiques compressibles. A les zones de més pressió, el plàstic és més compacte i dens; a les zones de menor pressió, el plàstic és més fluix i menys dens. Per tant, la distribució de la densitat varia amb la ubicació i el temps. Durant l'embalatge, la velocitat del flux de plàstic és extremadament baixa i el flux ja no té un paper dominant; La pressió és el principal factor que influeix en el procés d'embalatge. Com que la cavitat del motlle ja està plena de plàstic durant l'embalatge, la massa fosa que es solidifica gradualment actua com a mitjà per a la transmissió de pressió. La pressió a la cavitat del motlle es transmet a través del plàstic a la superfície de la paret del motlle, cosa que pot ajudar a millorar la brillantor de la superfície del producte.
(3) Etapa de refredament (plastificació)
En els motlles d'emmotllament per injecció, el disseny del sistema de refrigeració és crucial. Això es deu al fet que el producte plàstic modelat ha de tenir les seves molècules de plàstic cristal·litzades i solidificades fins a una certa rigidesa per evitar la deformació causada per forces externes durant l'ejecció. Com que el temps de refredament representa entre el 70% i el 80% de tot el cicle d'emmotllament, un sistema de refrigeració -ben dissenyat pot escurçar significativament el temps d'emmotllament i millorar la productivitat de l'emmotllament per injecció.
Al motlle, la calor del plàstic de la cavitat es transfereix mitjançant la conducció de calor a través del marc del motlle als canals d'aigua de refrigeració i després s'elimina per convecció de calor a través del fluid de refrigeració. Una petita quantitat de calor que no s'emporta per l'aigua de refrigeració continua conduint-se dins del motlle i, finalment, es dissipa a l'aire en contacte amb l'entorn extern.
El cicle d'emmotllament per injecció inclou el temps de tancament del motlle, el temps d'ompliment, el temps d'embalatge, el temps de refredament (per sota del temps de la temperatura de fusió) i el temps d'expulsió. Entre aquests, el temps de refredament ocupa la proporció més gran, entre el 70% i el 80%. Per tant, el temps de refredament afecta directament la durada del cicle d'emmotllament del producte plàstic i la producció.
Els factors que afecten la velocitat de refrigeració del producte inclouen:
El disseny del producte plàstic.
El gruix de la paret del producte plàstic; parets més gruixudes donen lloc a temps de refredament més llargs.
Factors que afecten el refredament del motlle:
Material del motlle:Inclòs el material del nucli del motlle, la cavitat i la base del motlle, que influeix molt en la velocitat de refrigeració. Com més gran sigui la conductivitat tèrmica del material del motlle, més eficaç serà per transferir la calor del plàstic per unitat de temps, donant lloc a temps de refredament més curts.
Configuració del canal d'aigua de refrigeració:Com més a prop estiguin els canals de refrigeració de la cavitat, més gran és el seu diàmetre i com més gran és el seu nombre, millor serà l'efecte de refrigeració i menor serà el temps de refrigeració.
Flux de refrigerant:Un cabal de refrigerant més alt (generalment és ideal aconseguir un flux turbulent) millora l'eliminació de calor mitjançant la convecció de calor.
Propietats del refrigerant:La viscositat i la conductivitat tèrmica del refrigerant també afecten l'eficiència de transferència de calor del motlle. Una menor viscositat del refrigerant, una conductivitat tèrmica més alta i una temperatura més baixa donen com a resultat un millor rendiment de refrigeració.
La refrigeració del motlle pot utilitzar components impresos de metall-tridimensionals-per crear estructures complexes de canals de refrigeració tridimensionals-per aconseguir millors efectes de refrigeració.
(4) Etapa d'expulsió
L'expulsió és el pas final d'un cicle d'emmotllament per injecció. Tot i que el producte s'ha solidificat i format, l'expulsió encara afecta significativament la qualitat del producte. Els mètodes d'expulsió inadequats poden causar defectes com ara la deformació del producte a causa de la força desigual durant l'expulsió.
Els principals mètodes d'expulsió són dos: expulsió del pin d'expulsió i expulsió de la placa separadora. Quan es dissenya el motlle, s'ha de seleccionar el mètode d'expulsió adequat en funció de les característiques estructurals del producte per garantir la qualitat del producte.
Per als motlles que utilitzen l'expulsió de pins d'expulsió, els pins s'han de disposar de la manera més uniforme possible i col·locar-se on la resistència a l'expulsió sigui més gran i on la peça de plàstic tingui la màxima resistència i rigidesa per evitar deformacions o danys.
Les plaques separadores s'utilitzen generalment per a contenidors de-cavitat profund, parets fines- i productes transparents on no es permeten les marques de pins d'expulsió. Aquest mètode presenta una força d'expulsió gran i uniforme, un moviment suau i sense marques visibles significatives.
II. Paràmetres del procés
Els cinc elements clau de l'emmotllament per injecció són: pressió, temps, velocitat, temperatura i mida del tir.
(1) Pressió d'injecció
La pressió d'injecció és la pressió del cilindre hidràulic transmesa a través del cargol de la màquina d'injecció a la massa de plàstic. Impulsat per aquesta pressió, el plàstic fos entra al motlle a través del broquet de la màquina d'injecció, passa pel bebedero i els corredors i entra a la cavitat del motlle. Aquest procés és l'etapa d'ompliment d'injecció. Hi ha pressió per superar la resistència durant el flux de fusió, assegurant que el procés d'ompliment es desenvolupa sense problemes.
Durant la injecció, la pressió és més alta al broquet de la màquina d'injecció i més baixa al front de fusió. La pressió disminueix gradualment al llarg del camí des de la part frontal de la fosa fins al broquet.
Molts factors influeixen en la pressió d'ompliment de la massa fosa:
A. Factors materials, com el tipus i la viscositat del plàstic.
B. Factors estructurals, com els sistemes de canals freds/calents, el seu nombre i ubicació, la forma de la cavitat del motlle i el gruix de la paret del producte.
C. Elements dels paràmetres del procés.
Això reflecteix que la pressió d'injecció no hauria de tenir un paper dominant en l'emmotllament de productes de parets fines-, sinó que és crucial en l'emmotllament per injecció de productes de-parets gruixudes. També pot tenir un paper decisiu en la resolució de defectes del producte com la contracció, les línies de soldadura i les bombolles d'aire. La configuració raonable de la pressió depèn de la coordinació de la velocitat i el temps d'ompliment. Durant la injecció, la configuració de la pressió d'embalatge també és molt crítica. A prop del final de la injecció, el broquet de la màquina continua alimentant material a la cavitat per omplir el volum deixat per la contracció del producte. Si no s'aplica cap pressió d'embalatge després d'omplir la cavitat, el producte es reduirà aproximadament un 25%, especialment a les zones de paret gruixuda-, on una contracció excessiva pot formar marques d'enfonsament. La pressió d'embalatge és generalment al voltant del 85% de la pressió màxima d'ompliment, encara que s'hauria de determinar en funció de les condicions reals.
(2) Temps d'injecció
El temps d'injecció al qual es fa referència aquí és el temps necessari perquè el plàstic fos per omplir la cavitat, perquè el fos es plastifiqui i per refredar-se. No inclou temps auxiliars com obertura i tancament del motlle. Que aquest temps s'estableixi raonablement afecta molt la qualitat del producte. Tot i que el temps d'injecció no constitueix la proporció més gran del cicle d'emmotllament, l'ajust del temps d'injecció té un paper important en el control de la pressió a la porta, el corredor i la cavitat. Un temps d'injecció raonable facilita l'ompliment ideal de la massa fosa i és decisiu per millorar la qualitat de la superfície del producte i reduir les toleràncies dimensionals. El temps d'injecció és molt més curt que el temps de refredament, aproximadament 1/10 del temps de refredament. La proporció augmenta amb les parets del producte més gruixudes. Aquest patró pot servir de base per estimar el temps total d'emmotllament d'una peça de plàstic.
(3) Velocitat d'injecció
L'estreta relació entre la velocitat d'injecció i la qualitat del producte el converteix en un paràmetre clau en l'emmotllament per injecció. En determinar els punts inicial, mitjà i final dels segments de velocitat d'ompliment i aconseguint transicions suaus entre els punts de consigna, es pot garantir una velocitat de superfície de fusió estable. Això produeix l'orientació molecular desitjada i minimitza l'estrès intern. Per tant, quan s'estableixen paràmetres de velocitat durant la depuració del procés del producte, es recomana el següent enfocament:
La velocitat superficial del fluid ha de ser constant.
S'ha d'utilitzar una injecció ràpida per evitar la cristal·lització de la fosa.
Els paràmetres de velocitat d'injecció han de tenir en compte les àrees crítiques (per exemple, els corredors), alentint-se a la porta mentre s'omple ràpidament en altres llocs.
La velocitat d'injecció s'ha d'aturar immediatament després d'omplir la cavitat per evitar-embalatge excessiu, flaix i tensió residual.
En funció de l'estructura del producte, combinat amb el grau real de cristal·lització, ajusteu els paràmetres de velocitat d'injecció alta i baixa per a zones de parets primes/gruixdes i on canvia la direcció del flux de fusió.
És molt important una estreta coordinació amb altres elements de les condicions d'emmotllament.
(4) Temperatura d'injecció
La temperatura d'injecció és un factor important que afecta la pressió i la velocitat d'injecció. Els barrils de la màquina d'injecció generalment tenen 5-6 zones de calefacció. Cada matèria primera té la seva temperatura de processament adequada. A més dels paràmetres de temperatura dominats a través de l'experiència pràctica, la configuració també es pot basar en dades proporcionades pels proveïdors de matèries primeres en combinació amb les condicions reals de la màquina.
La temperatura d'injecció s'ha de controlar dins d'un interval específic. Si la temperatura és massa baixa, la massa fosa es plastifica malament, afectant la qualitat de la peça modelada i augmentant la dificultat del procés. Si la temperatura és massa alta, la matèria primera és propensa a la descomposició. En l'emmotllament per injecció real, la temperatura de fusió sovint és superior a la temperatura del barril. La diferència depèn de la velocitat d'injecció i les propietats del material. Això és causat per l'elevada calor generada per la cisalla quan la fosa passa a través del broquet d'injecció.
(5) Mida del tir
En l'emmotllament per injecció, una mida de tir raonable regeix la configuració d'altres elements de paràmetres de procés. Durant la depuració del procés del producte, el coixí de fusió (la mida del tret restant) s'ha d'establir de manera que, un cop s'hagi completat l'ompliment del producte, la posició del cargol deixi un coixí d'uns 15-20 mm. Si està massa a prop de zero, la punta de l'anell de control del cargol es desgastarà massa ràpidament i no es pot garantir l'estabilitat dimensional del producte. Si el coixí és massa gran, la massa fosa residual excessiva que es manté al canó durant massa temps pot provocar canvis de color en el següent tret i augmentar la probabilitat de generació de gas a causa de la descomposició de la fosa per un temps de residència prolongat.
Durant la plastificació, la contrapressió afecta directament la mida del tir. La contrapressió fa referència a la pressió que s'ha de superar quan el cargol es retrau durant la preparació de la fosa. L'ús d'una contrapressió alta és beneficiós per a la dispersió del color i la fusió del plàstic, augmentant la densitat de la massa fosa al barril. Tanmateix, també allarga el temps de retracció del cargol (si supera el temps de refredament, augmenta el cicle d'injecció del producte). Si augmenta la velocitat de rotació del cargol, el cargol pot atrapar l'aire dels buits entre els pellets de plàstic comprimits a la fosa dins del barril, que després s'injecta a la cavitat del motlle. Per a productes més gruixuts, això augmenta la probabilitat que es formin bombolles d'aire a l'interior de les parets i augmenta la càrrega de potència de la màquina d'injecció. Per tant, quan es plastifiquen materials comuns, la contrapressió hauria de ser més baixa, generalment no superant el 20% de la pressió d'injecció, sent ideal una lleugera bava de fusió a la boquilla.
En resum, per millorar la tecnologia d'emmotllament per injecció, primer cal entendre els principis i el procés d'emmotllament per injecció. En segon lloc, cal coordinar hàbilment els cinc elements clau-pressió, temps, velocitat, temperatura i mida del tret-durant la depuració del procés. Només així aquests elements es poden complementar entre si dins del procés, donant lloc als paràmetres de procés òptims per al producte.