Controllo del processo di stampaggio a iniezione e selezione della velocità di iniezione

Il controllo del processo di stampaggio a iniezione ha un impatto diretto sulla qualità del pezzo finale e sull'efficienza economica della produzione. I parametri di processo devono essere studiati a fondo per ottenere i massimi benefici e una qualità ottimale del prodotto. Con il continuo aggiornamento degli elettrodomestici, i design dei prodotti sono diventati sempre più complessi e i requisiti di qualità, sia interna che esterna, dei pezzi stampati a iniezione sono in costante aumento. Ciò impone maggiori esigenze alla produzione degli stampi, nonché alla regolazione e al controllo del processo per le aziende di stampaggio a iniezione.

Grazie ai continui miglioramenti nelle tecniche di lavorazione degli stampi e alla loro precisione, è diventato possibile realizzare progetti di prodotto complessi. Allo stesso tempo, il costante perfezionamento dei sistemi di controllo elettrico nelle presse a iniezione garantisce una produzione stabile di componenti di alta qualità anche con stampi complessi. Tuttavia, attrezzature all'avanguardia e stampi di alta qualità da soli non bastano: un controllo efficace del processo è essenziale per ottenere la perfetta integrazione tra macchina, stampo e prodotto.

Le condizioni di processo più critiche nello stampaggio a iniezione sono la temperatura, la pressione, la velocità e i relativi fattori temporali che influenzano la plastificazione, il flusso e il raffreddamento. Questi parametri sono interconnessi e si limitano a vicenda. Ad esempio, l'aumento della temperatura del fuso e dello stampo può ridurre la pressione e la velocità di iniezione necessarie, e viceversa. Tra tutte le condizioni di processo, il fattore chiave è la variazione della viscosità del materiale, che gioca un ruolo cruciale nella determinazione della selezione dei parametri e delle loro interazioni durante l'iniezione.

Approfondendo la ricerca sul comportamento di flusso e deformazione dei polimeri fusi durante l'iniezione, è diventato sempre più chiaro che la scelta della velocità di iniezione è essenziale per migliorare la qualità del prodotto.

Caratteristiche delle velocità di iniezione alte e basse

Vantaggi di un'elevata velocità di iniezione:

1. Riduce i tempi di iniezione e accorcia il ciclo di stampaggio.
2. Migliora la lunghezza del flusso, vantaggioso per i componenti a parete sottile.
3. Aumenta la lucentezza superficiale del prodotto
4. Migliora la resistenza delle linee di saldatura e ne riduce la visibilità.
5. Previene la deformazione da raffreddamento

Vantaggi di una bassa velocità di iniezione:

1. Previene la formazione di fiammate
2. Riduce gli schizzi e i segni di flusso
3. Evita le bruciature
4. Riduce al minimo l'intrappolamento dell'aria
5. Previene la deformazione dell'orientamento molecolare

I vantaggi dell'alta velocità corrispondono agli svantaggi della bassa velocità e viceversa. Pertanto, la combinazione di alta e bassa velocità durante l'iniezione consente di sfruttare i vantaggi di entrambe evitando i loro svantaggi. Questo è comunemente indicato come tecnologia di iniezione multistadio che è ampiamente utilizzato nelle moderne macchine per lo stampaggio a iniezione.

Attualmente, la maggior parte delle presse a iniezione di medie e grandi dimensioni è dotata di 5-6 stadi di controllo della pressione e della velocità di iniezione, nonché di 3-4 stadi di controllo della pressione di mantenimento. (Durante la fase di mantenimento, la cavità è già riempita e l'influenza della velocità di mantenimento è minima.)

Principi per la selezione della velocità di iniezione

A causa della complessa geometria dei prodotti in plastica, il flusso e la deformazione del fuso attraverso il canale di colata, il condotto, il punto di iniezione e la cavità sono estremamente complessi. Sulla base di studi reologici e analisi CAE, si è concluso che per ottenere componenti di alta qualità con basse tensioni interne, la condizione più importante è mantenere un campo di flusso del fuso uniforme e stabile.

In altre parole, la velocità del fronte di fusione dovrebbe rimanere costante mentre scorre attraverso diverse sezioni trasversali in momenti diversi durante l'iniezione, vale a dire, La velocità lineare deve rimanere costante (V = costante) .

Ciò garantisce:

• Elevata qualità del prodotto
• Riduzione del rischio di avvallamenti e tiri incompleti.
• Campo di flusso uniforme nella cavità
• Corretto orientamento molecolare
• Finitura superficiale migliorata

Tuttavia, a causa delle diverse aree della sezione trasversale e della resistenza al flusso nello stampo, la portata $Q = V × S$ (dove S è l'area della sezione trasversale) diventa una variabile. Di conseguenza, sia la portata che la pressione di iniezione diventano funzioni dipendenti dal tempo.

Per bilanciare la qualità del prodotto e l'efficienza economica (tempi di ciclo più brevi), iniezione multistadio è necessario.

Distribuzione razionale della velocità di iniezione

La velocità di iniezione è generalmente suddivisa in cinque fasi:

1. Fase di stampaggio e canali di alimentazione
   Si raccomanda un'elevata velocità per ridurre i tempi di ciclo, a condizione che si evitino difetti superficiali.
2. Cancello e area del cancello
   Solitamente si utilizza una bassa velocità, soprattutto per resine ad alta viscosità come PC, PMMA e ABS, per evitare getti e sbavature del punto di iniezione.
   Per materiali a bassa viscosità (PP, PA, PBT) e aree superficiali meno critiche, è possibile utilizzare velocità elevate.
3. Fase di riempimento principale (≈70–80%)
   L'alta velocità viene utilizzata per:
   • Ridurre il tempo di ciclo
   • Ridurre al minimo la variazione di viscosità
   • Migliorare la lucentezza della superficie
   • Ridurre la deformazione e migliorare la resistenza della linea di saldatura
4. Fase di transizione (≈85–90%)
   Si applica una velocità media per passare agevolmente al riempimento finale e prevenire sbavature o spessori non uniformi.
5. Fase di riempimento finale
   La bassa velocità viene utilizzata per:
   • Prevenire bruciature e segni di luce.
   • Migliorare la stabilità dimensionale e del peso
   • Ridurre i requisiti di forza di serraggio

Impostazione e regolazione delle curve di velocità di iniezione

Impostazione della velocità di iniezione:
Due fattori chiave:

1. Entità della velocità di iniezione
2. Posizione di iniezione

Un metodo comune è il “metodo a iniezione zero” :

• Impostare a zero la velocità e la pressione del secondo stadio.
• Regolare la posizione della vite e osservare la forma del pezzo
• Confronta con la posizione target
• Definire gradualmente ogni fase

La velocità viene in genere aumentata gradualmente, da bassa ad alta, garantendo che la qualità della superficie non venga compromessa.

Regolazione della velocità di iniezione:
Le regolazioni vengono effettuate in ordine inverso:

• Innanzitutto regolare la velocità
• Quindi verificare le posizioni di transizione

Perché la variazione di velocità influisce sul comportamento di riempimento nella stessa posizione.

Relazione tra pressione e velocità di iniezione

La pressione e la velocità di iniezione sono correlate:

• Tempo di riempimento breve + percorso di flusso lungo → velocità più elevata → pressione più elevata richiesta
• Velocità inferiore → raffreddamento più lungo → strato congelato più spesso → viscosità maggiore → pressione maggiore richiesta

Pertanto, la pressione di iniezione viene solitamente impostata su un valore leggermente superiore e i difetti del prodotto vengono controllati regolando la velocità di iniezione nelle diverse fasi.

Cause e soluzioni dei difetti

Segnaletica di flusso al cancello:

• Causato dal getto
• Soluzione: regolare l'angolo del cancello, ridurre la velocità iniziale, quindi aumentare la velocità del secondo stadio.

Difetti della linea di saldatura:

• Causato dalle differenze di temperatura e dallo sforzo di taglio tra i fronti di fusione
• Soluzioni:
  • Modificare il design della paratoia (ad esempio, paratoia a ventaglio)
  • Ottimizza il profilo di velocità (lento → veloce → lento)
  • Ridurre le differenze di taglio e di temperatura

Conclusione

1. Regolando la velocità di iniezione è possibile ridurre efficacemente i difetti e migliorare la qualità del prodotto e l'efficienza economica.
2. Le curve di velocità di iniezione devono essere adattate al design del prodotto, al tipo di materiale e al sistema di iniezione.
3. Il “metodo a iniezione zero” è efficace per impostare i profili di velocità
4. La velocità di iniezione è influenzata da molti fattori e deve essere regolata sulla base di una comprensione approfondita del processo.