Spritzguss, auch Spritzgießen genannt, ist ein Formverfahren, das Spritzgießen und Formen kombiniert. Die Vorteile des Spritzgussverfahrens sind schnelle Produktionsgeschwindigkeit und hohe Effizienz, der Vorgang kann automatisiert werden, es gibt viele Designs und Farben, die Formen können von einfach bis komplex sein und die Größen können von groß bis klein sein, und das Produkt Die Abmessungen sind genau, die Produkte sind leicht auszutauschen und können in komplexe Formen gebracht werden. Teile, Spritzguss eignet sich für die Massenproduktion und komplex geformte Produkte sowie andere Bereiche der Formverarbeitung.
Bei einer bestimmten Temperatur wird ein vollständig geschmolzenes Kunststoffmaterial von einer Schnecke gerührt, mit hohem Druck in den Formhohlraum eingespritzt und abgekühlt und verfestigt, um ein geformtes Produkt zu erhalten. Dieses Verfahren eignet sich für die Massenproduktion von Bauteilen mit komplexen Formen und ist eine der wichtigen Verarbeitungsmethoden.
- Grundlegende Informationen zum Spritzgießen
- Geschichte
- Spritzgussverfahren
- Druckkontrolle
- Einspritzdruck
- Parameter
- Grundlegende Informationen zum Spritzgießen
Der Spritzgussprozess lässt sich grob in die folgenden 6 Phasen unterteilen:
Formspannen, Leimeinspritzung, Druckhaltung, Kühlung, Formöffnung uswProduktentfernung.
Durch Wiederholen des oben genannten Prozesses können Produkte in regelmäßigen Abständen in Chargen hergestellt werden. Das Formen von duroplastischen Kunststoffen und Gummi erfolgt ebenfalls nach demselben Verfahren, allerdings ist die Zylindertemperatur niedriger als bei thermoplastischen Kunststoffen und der Einspritzdruck höher. Die Form wird erhitzt. Nachdem das Material eingespritzt wurde, muss es in der Form einen Aushärte- oder Vulkanisationsprozess durchlaufen und wird dann im heißen Zustand von der Folie befreit.
Der Trend der heutigen Verarbeitungstechnik geht in Richtung Hightech. Zu diesen Technologien gehören: Mikrospritzguss, hochgefüllter Verbundspritzguss, wasserunterstützter Spritzguss, gemischter Einsatz verschiedener spezieller Spritzgussverfahren, Schaumspritzguss, Formentechnik, Simulationstechnik usw.
Im Jahr 1868 entwickelte Hyatt ein Kunststoffmaterial, das er Zelluloid nannte. Zelluloid wurde 1851 von Alexander Parks erfunden. Hyatt verbessert es, sodass es zu fertigen Formen verarbeitet werden kann. Hyatt und sein Bruder Isaiah meldeten 1872 das Patent für die erste Kolbenspritzmaschine an. Diese Maschine ist relativ einfacher als die im 20. Jahrhundert verwendeten. Es funktioniert im Grunde wie eine riesige Injektionsnadel. Diese riesige Nadel (Diffusionszylinder) spritzt Kunststoff durch einen beheizten Zylinder in die Form.
In den 1940er Jahren führte der Zweite Weltkrieg zu einer enormen Nachfrage nach billigen Massenprodukten. , preisgünstige Massenprodukte.
Im Jahr 1946 baute der amerikanische Erfinder James Watson Hendry die erste Spritzgießmaschine, die eine präzisere Steuerung der Einspritzgeschwindigkeit und der Qualität der hergestellten Artikel ermöglichte. Diese Maschine ermöglicht auch das Mischen des Materials vor dem Einspritzen, sodass farbige oder recycelte Kunststoffe gründlich in Neumaterial eingemischt werden können. 1951 entwickelten die USA die erste Schneckenspritzmaschine. Es wurde kein Patent angemeldet und dieses Gerät wird immer noch verwendet.
In den 1970er Jahren entwickelte Hendry das erste gasunterstützte Spritzgussverfahren und ermöglichte die Herstellung komplexer, hohler Produkte, die schnell abkühlten. Dies erhöht die Designflexibilität sowie die Festigkeit und Endpunkte der hergestellten Teile erheblich und reduziert gleichzeitig Produktionszeit, Kosten, Gewicht und Abfall.
Temperaturkontrolle
- Zylindertemperatur: Zu den Temperaturen, die während des Spritzgussprozesses kontrolliert werden müssen, gehören Zylindertemperatur, Düsentemperatur und Formtemperatur usw. Die ersten beiden Temperaturen beeinflussen hauptsächlich die Plastifizierung und den Fluss von Kunststoffen, während die letztere Temperatur hauptsächlich den Fluss und die Kühlung beeinflusst aus Kunststoffen. Jeder Kunststoff hat eine andere Fließtemperatur. Derselbe Kunststoff weist aufgrund unterschiedlicher Quellen oder Qualitäten unterschiedliche Fließtemperaturen und Zersetzungstemperaturen auf. Dies ist auf unterschiedliche durchschnittliche Molekulargewichte und Molekulargewichtsverteilungen zurückzuführen. Kunststoffe weisen in verschiedenen Spritzgussarten unterschiedliche Fließtemperaturen und Zersetzungstemperaturen auf. Auch der Plastifizierungsprozess in der Maschine ist unterschiedlich, daher ist auch die Temperatur des Zylinders unterschiedlich.
- Düsentemperatur: Die Düsentemperatur liegt normalerweise etwas niedriger als die maximale Temperatur des Zylinders. Dadurch soll der „Speichelfluss“ verhindert werden, der in der Durchgangsdüse auftreten kann. Die Düsentemperatur darf nicht zu niedrig sein, da es sonst zu einer vorzeitigen Erstarrung des geschmolzenen Materials kommt und die Düse blockiert, oder das vorzeitig erstarrte Material wird in den Formhohlraum eingespritzt und beeinträchtigt die Leistung des Produkts.
- Formtemperatur: Die Formtemperatur hat großen Einfluss auf die eigentliche Leistung und die scheinbare Qualität des Produkts. Die Formtemperatur hängt von der Kristallinität des Kunststoffs, der Größe und Struktur des Produkts, den Leistungsanforderungen und anderen Prozessbedingungen (Schmelzetemperatur, Einspritzgeschwindigkeit und -druck, Formzyklus usw.) ab.
Druckkontrolle
Der Druck während des Spritzgussprozesses umfasst den Plastifizierungsdruck und den Einspritzdruck und wirkt sich direkt auf die Plastifizierung des Kunststoffs und die Produktqualität aus.
- Plastifizierungsdruck: (Gegendruck) Bei Verwendung einer Schneckenspritzmaschine wird der Druck, den die Schmelze am oberen Ende der Schnecke ausübt, wenn sich die Schnecke dreht und zurückzieht, als Plastifizierungsdruck, auch Gegendruck genannt, bezeichnet. Die Größe dieses Drucks kann über das Überdruckventil im Hydrauliksystem eingestellt werden. Beim Einspritzen muss die Größe des Plastifizierungsdrucks je nach Schneckendesign, Anforderungen an die Produktqualität und Art des Kunststoffs geändert werden. Bleiben diese Bedingungen und die Schneckendrehzahl unverändert, führt eine Erhöhung des Plastifizierdrucks zu einer Verstärkung der Scherung. Der Effekt besteht darin, die Temperatur der Schmelze zu erhöhen, aber dadurch wird die Effizienz der Plastifizierung verringert, der Gegenstrom und die Leckage erhöht und die Antriebsleistung erhöht.
Darüber hinaus kann durch eine Erhöhung des Plastifizierdrucks häufig die Temperatur der Schmelze vereinheitlicht werden, die Farbmaterialien können gleichmäßig gemischt werden und das Gas in der Schmelze kann abgeführt werden. Im allgemeinen Betrieb sollte der Plastifizierdruck so niedrig wie möglich gewählt werden und gleichzeitig eine hervorragende Produktqualität gewährleistet werden. Der spezifische Wert variiert je nach Art des verwendeten Kunststoffs, übersteigt jedoch in der Regel selten 20 kg/cm2.
Einspritzdruck: In der aktuellen Produktion basiert der Einspritzdruck fast aller Einspritzmaschinen auf dem Druck des Stößels bzw. der Schneckenspitze gegen den Kunststoff.
Es gilt der angelegte Druck (umgerechnet aus dem Ölleitungsdruck). Die Aufgabe des Einspritzdrucks beim Spritzgießen besteht darin, den Strömungswiderstand des Kunststoffs vom Zylinder zum Hohlraum zu überwinden, dem geschmolzenen Material eine Füllgeschwindigkeit zu verleihen und das geschmolzene Material zu verdichten.
- Formzyklus
Die Zeit, die zum Abschließen eines Spritzgussvorgangs erforderlich ist, wird als Formzyklus, auch Formzyklus genannt, bezeichnet. Es umfasst tatsächlich die folgenden Teile: Formzyklus: Der Formzyklus wirkt sich direkt auf die Arbeitsproduktivität und die Geräteauslastung aus. Daher sollten während des Produktionsprozesses die relevanten Zeiten im Formzyklus unter Gewährleistung der Qualität so weit wie möglich verkürzt werden. Im gesamten Formzyklus sind die Einspritzzeit und die Abkühlzeit von entscheidender Bedeutung und haben einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität des Produkts. Die Füllzeit in der Einspritzzeit ist direkt umgekehrt proportional zur Füllgeschwindigkeit. Die Füllzeit in der Produktion beträgt im Allgemeinen etwa 3-5 Sekunden. Die Haltezeit in der Einspritzzeit ist die Druckzeit auf den Kunststoff in der Kavität, die einen großen Teil der gesamten Einspritzzeit ausmacht, im Allgemeinen etwa 20-120 Sekunden (bis zu 5-10 Minuten für extra dick). Teile). Die Haltezeit, bevor die Schmelze am Anschnitt erstarrt, hat Einfluss auf die Maßhaltigkeit des Produkts. Wenn es später ist, hat es keine Auswirkungen. Auch die Haltezeit hat einen Bestwert, der bekanntermaßen von der Materialtemperatur, der Formtemperatur und der Größe des Hauptkanals und Angusses abhängt. Wenn die Abmessungen des Hauptkanals und des Angusses sowie die Prozessbedingungen normal sind, wird normalerweise der Druckwert mit der kleinsten Schwankungsbreite der Schrumpfungsrate des Produkts verwendet. Die Abkühlzeit hängt hauptsächlich von der Dicke des Produkts, den thermischen und Kristallisationseigenschaften des Kunststoffs sowie der Formtemperatur ab. Beim Endpunkt der Abkühlzeit sollte darauf geachtet werden, dass bei der Entformung des Produktes keine Veränderungen entstehen. Die Abkühlzeit liegt im Allgemeinen zwischen 30 und 120 Sekunden. Eine zu lange Abkühlzeit ist nicht erforderlich. Dies verringert nicht nur die Produktionseffizienz, sondern beeinträchtigt auch die Qualität komplexer Teile. Dies führt zu Schwierigkeiten beim Entformen, und beim erzwungenen Entformen kommt es sogar zu Entformungsspannungen. Andere Zeiten im Formzyklus hängen davon ab, ob der Produktionsprozess kontinuierlich und automatisiert ist und wie hoch der Grad der Kontinuität und Automatisierung ist.
- Einspritzdruck
Der Spritzgießdruck wird durch das Hydrauliksystem der Spritzgießanlage bereitgestellt. Der Druck des Hydraulikzylinders wird über die Schnecke der Spritzgießmaschine auf die Kunststoffschmelze übertragen. Angetrieben durch den Druck gelangt die Kunststoffschmelze durch die Düse der Spritzgießmaschine in den vertikalen Fließkanal (bei einigen Formen auch der Hauptströmungskanal), den Hauptströmungskanal und den Nebenstrom der Form. Kanal und gelangt durch den Anschnitt in den Formhohlraum. Bei diesem Verfahren handelt es sich um das Spritzgussverfahren oder auch Füllverfahren genannt. Das Vorhandensein von Druck dient dazu, den Widerstand während des Schmelzflussprozesses zu überwinden, oder umgekehrt, der Widerstand während des Fließprozesses muss durch den Druck der Spritzgießmaschine ausgeglichen werden, um einen reibungslosen Ablauf des Füllprozesses zu gewährleisten.
Während des Spritzgießvorgangs ist der Druck an der Düse der Spritzgießmaschine am höchsten, um den Fließwiderstand der Schmelze während des gesamten Prozesses zu überwinden. Danach nimmt der Druck entlang der Fließlänge in Richtung der vorderen Wellenfront der Schmelze allmählich ab. Wenn die Abluft im Formhohlraum gut ist, liegt der Enddruck am vorderen Ende der Schmelze bei Atmosphärendruck.
Es gibt viele Faktoren, die den Schmelzfülldruck beeinflussen, die in drei Kategorien zusammengefasst werden können: (1) Materialfaktoren, wie z. B. die Art und Viskosität des Kunststoffs usw.; (2) Strukturfaktoren wie Art, Anzahl und Lage des Gießsystems, Form des Formhohlraums und Qualität des Produkts. Dicke usw.; (3) Prozessfaktoren des Formens.
2.Spritzgusszeit
Die hier genannte Spritzgießzeit bezieht sich auf die Zeit, die die Kunststoffschmelze benötigt, um die Kavität zu füllen, ohne Nebenzeiten wie das Öffnen und Schließen der Form. Obwohl die Einspritzzeit sehr kurz ist und nur geringe Auswirkungen auf den Formzyklus hat, hat die Anpassung der Einspritzzeit große Auswirkungen auf die Drucksteuerung von Anguss, Angusskanal und Kavität. Eine angemessene Spritzgießzeit trägt dazu bei, dass sich die Schmelze optimal füllt, und ist von großer Bedeutung für die Verbesserung der Oberflächenqualität des Produkts und die Reduzierung von Maßtoleranzen.
Die Spritzgusszeit ist viel kürzer als die Abkühlzeit, etwa 1/10 bis 1/15 der Abkühlzeit. Diese Regel kann als Grundlage für die Vorhersage der gesamten Formzeit von Kunststoffteilen verwendet werden. Bei der Formflussanalyse entspricht die Einspritzzeit in den Analyseergebnissen nur dann der in den Prozessbedingungen festgelegten Einspritzzeit, wenn die Schmelze vollständig durch die Schneckendrehung angetrieben wird, um den Hohlraum zu füllen. Wenn die Umschaltung des Schneckendrucks erfolgt, bevor die Kavität gefüllt ist, sind die Analyseergebnisse größer als die Einstellung der Prozessbedingungen.
3.Spritzgusstemperatur
Die Spritzgusstemperatur ist ein wichtiger Faktor, der den Spritzgussdruck beeinflusst. Der Zylinder der Spritzgießmaschine verfügt über 5 bis 6 Heizabschnitte und jeder Rohstoff hat seine eigene geeignete Verarbeitungstemperatur (detaillierte Verarbeitungstemperaturen entnehmen Sie bitte den Daten des Materiallieferanten). Die Spritzgusstemperatur muss innerhalb eines bestimmten Bereichs kontrolliert werden. Ist die Temperatur zu niedrig, wird die Schmelze schlecht plastifiziert, was die Qualität der Formteile beeinträchtigt und den Prozess schwieriger macht; Bei zu hoher Temperatur zersetzen sich die Rohstoffe leicht. Im eigentlichen Spritzgussprozess ist die Einspritztemperatur oft höher als die Zylindertemperatur. Der höhere Wert hängt von der Einspritzgeschwindigkeit und den Materialeigenschaften ab und kann bis zu 30 Grad erreichen. Dies liegt daran, dass das geschmolzene Material beim Durchgang durch die Einspritzöffnung geschert wird und große Hitze erzeugt. Es gibt zwei Möglichkeiten, diesen Unterschied bei der Mold-Flow-Analyse auszugleichen. Die eine besteht darin, zu versuchen, die Temperatur des geschmolzenen Materials zu messen, wenn es in die Luft injiziert wird, und die andere darin, die Düse in die Modellierung einzubeziehen.
4. Druck und Zeit halten
Gegen Ende des Spritzgussvorgangs hört die Schnecke auf, sich zu drehen, und schiebt sich einfach nach vorne. Zu diesem Zeitpunkt tritt der Spritzguss in die Druckhaltephase ein. Während des Druckhaltevorgangs füllt die Düse der Spritzgießmaschine kontinuierlich Material in die Kavität nach, um das durch die Schrumpfung des Teils frei gewordene Volumen zu füllen. Wenn nach dem Füllen der Kavität kein Druck aufrechterhalten wird, schrumpft das Teil um etwa 25 %, insbesondere die Rippen, die zu stark schrumpfen und Schrumpfspuren verursachen. Der Nachdruck beträgt im Allgemeinen etwa 85 % des maximalen Fülldrucks, der natürlich anhand der tatsächlichen Situation ermittelt werden sollte.
5. Gegendruck
Unter Gegendruck versteht man den Druck, der überwunden werden muss, wenn die Schnecke umkehrt und sich zurückzieht, um Material zu speichern. Die Verwendung eines hohen Gegendrucks wirkt sich positiv auf die Verteilung von Farbmaterialien und das Schmelzen von Kunststoffen aus, verlängert aber auch die Schneckenrückzugszeit, verringert die Länge der Kunststofffasern und erhöht den Druck der Spritzgießmaschine. Daher sollte der Gegendruck geringer sein, im Allgemeinen nicht mehr als beim Spritzgießen. 20 % des Drucks. Beim Einspritzen von Schaumkunststoff sollte der Gegendruck höher sein als der durch das Gas erzeugte Druck, da sonst die Schraube aus dem Zylinder gedrückt wird. Einige Spritzgießmaschinen können einen Gegendruck programmieren, um die Reduzierung der Schneckenlänge während des Schmelzens auszugleichen, wodurch der Wärmeeintrag reduziert wird und die Temperatur sinkt. Da die Auswirkungen dieser Änderung jedoch schwer abzuschätzen sind, ist es nicht einfach, entsprechende Anpassungen an der Maschine vorzunehmen.
