Krivulja več-stopenjskega postopka brizganja odraža razmerje med hodom polža intlak vbrizgavanjain hitrost brizganja, ki jo zagotavlja stroj za brizganje. Zato je treba pri načrtovanju več-stopenjskega postopka brizganja določiti dva ključna dejavnika: prvič, hod polža in njegovo segmentacijo ter drugič, tlak in hitrost brizganja.
Slika prikazuje tipičen izdelek (razdeljen na 4 dele) in njegovo ustrezno razmerje s segmenti stroja za brizganje. Na splošno je mogoče pravila segmentacije določiti na podlagi te korespondence, posebne procesne parametre za vsak segment pa je mogoče določiti glede na značilnosti vratnega sistema.
V dejanski proizvodnji je mogoče uporabiti več{0}}stopenjske programe za nadzor vbrizgavanja za racionalno nastavitev tlaka vbrizgavanja, hitrosti vbrizgavanja, zadrževalnega tlaka in načina polnjenja s talino za vsako stopnjo, ki temelji na strukturi sistema tekačev, vrsti vrat in strukturi plastičnega dela. To pomaga izboljšati učinkovitost plastificiranja, povečati kakovost izdelkov, zmanjšati stopnjo napak in podaljšati življenjsko dobo kalupov in strojev.
Stopnjevane nastavitve
Pri načrtovanju več{0}}stopenjskih postopkov brizganja je treba izdelek najprej analizirati, da se določijo območja za vsako stopnjo brizganja. Na splošno je razdeljen na 3 do 5 con, ki temeljijo na značilnostih oblike izdelka, variacijah debeline stene in značilnostih toka taline. Območja z doslednimi ali minimalnimi razlikami v debelini sten so označena kot eno območje; prehodne točke med conami za več-stopenjsko vbrizgavanje so določene s točkami, kjer tok materiala spremeni smer ali kjer se debelina stene bistveno spremeni; zaporni sistem je mogoče nastaviti kot ločeno območje. Na zgornji sliki je izdelek razdeljen na cone glede na njegove zunanje značilnosti, pri čemer točka, kjer tok materiala spremeni smer, služi kot ena prehodna točka (med cono 2 in cono 3), točka, kjer se spremeni debelina stene, pa služi kot druga prehodna točka (med cono 3 in cono 4). Zato je ta plastični del razdeljen na 4 cone za več-stopenjsko brizganje: 3 cone za sam izdelek in 1 cona za zaporni sistem.
V praktični proizvodnji se na splošno šteje za bolj znanstveno nastavitev vsaj treh ali štirih stopenj brizganja pri oblikovanju plastičnih delov. Tekač je prva stopnja, vrata so druga stopnja, tretja stopnja je, ko je izdelek napolnjen do približno 90 %, preostali del pa je četrta stopnja (imenovana tudi končna stopnja).
Za plastične dele s preprosto strukturo in nizkimi zahtevami glede kakovosti površine je mogoče uporabiti tri{0}}stopenjski postopek brizganja. Za plastične dele s kompleksno strukturo, številnimi površinskimi napakami in visokimi zahtevami glede kakovosti pa je potreben štiristopenjski nadzorni program vbrizgavanja.
V dejanski proizvodnji je treba določeno število zahtevanih stopenj vbrizgavanja določiti z znanstveno analizo in racionalno nastavitvijo na podlagi dejavnikov, kot so struktura tekača, vrsta vrat, lokacija, število in velikost, struktura delov, zahteve izdelka in učinkovitost odzračevanja kalupa.
- 1) Za izdelke z neposrednim prehodom je mogoče uporabiti eno-stopenjske in več-stopenjske metode vbrizgavanja. Za majhne plastične dele s preprosto strukturo in nizkimi zahtevami glede natančnosti je mogoče uporabiti kontrolno metodo z manj kot tremi stopnjami brizganja.
- 2) Za velike plastične izdelke s kompleksno strukturo in visokimi zahtevami glede natančnosti je treba načeloma izbrati več-stopenjski postopek brizganja s štirimi ali več stopnjami.
Nastavitev postopka vbrizgavanja
Izdelek, prikazan na sliki, so inženirji razdelili na dele glede na oblikovne značilnosti. Ta razdelitev se nato odraža v različnih delih polža stroja za brizganje. Dolžino vsakega segmenta vijaka je nato mogoče oceniti na podlagi delitve izdelka na odseke. Najprej se oceni zahtevana prostornina (prostornina) vbrizgavanja za vsak odsek po delitvi produkta. Z ustrezno metodo je mogoče izračunati položaj vijaka v vsakem segmentu. Na primer, če je prostornina odseka n Ω, potem je hod n-tega segmenta vijaka:
V več-stopenjski proizvodni praksi brizganja je metoda za določanje postopka brizganja vijaka naslednja:
- Prostornina vbrizgavanja prve stopnje (tj. končni položaj vbrizgavanja prve stopnje) je končna točka vrat v sistemu za brizganje. Razen neposrednih vrat skoraj vsi drugi uporabljajo srednji tlak in srednjo hitrost ali srednji tlak in nizko hitrost. Končni položaj vbrizgavanja druge stopnje je od končne točke vrat do 1/2 do 2/3 celotnega prostora votline.
- Druga stopnja vbrizgavanja mora uporabljati visok tlak in visoko hitrost, visok tlak in srednjo hitrost ali srednji tlak in srednjo hitrost; posebne vrednosti so odvisne od strukture izdelka in uporabljenega plastičnega materiala.
- Raven vbrizgavanja tretje stopnje naj po možnosti uporablja srednji tlak in srednjo hitrost ali srednji tlak in nizko hitrost, položaj pa je točno tam, kjer je zapolnjen preostali prostor za votlino. Vse tri zgoraj opisane stopnje spadajo v proces polnjenja taline.
- Zadnja stopnja vbrizgavanja spada v fazo tlačenja in zadrževalnega tlaka. Preklopna točka zadrževanja tlaka je med končnimi položaji te stopnje vbrizgavanja. Obstajata dva načina za izbiro preklopne točke: čas in položaj.
Ko se vbrizgavanje začne, se zažene časovnik vbrizgavanja in izračunajo se končni položaji za vsako stopnjo vbrizgavanja. Če parametri vbrizgavanja ostanejo nespremenjeni, odvisno od fluidnosti materiala, bo za materiale z boljšo fluidnostjo zaključna pozicija končne stopnje dosegla preklopno točko zadrževalnega tlaka pred iztekom časovnika. Na tej točki sta postopka polnjenja in tlaka končana in vbrizgavanje preide v fazo zadrževalnega tlaka. Če časovnik še ni potekel, preneha šteti in neposredno vstopi v fazo zadrževalnega tlaka. Podobno pri materialih s slabšo fluidnostjo, če se časovnik zaključi, preden končni položaj vbrizgavanja končne stopnje doseže preklopno točko, ni treba čakati, da je položaj dosežen; proces neposredno vstopi v fazo zadrževalnega tlaka.
Če povzamemo, pri nastavljanju več-stopenjskega postopka vbrizgavanja je treba upoštevati naslednje:
Pri brizganju s srednje{0}}tekočimi plastičnimi materiali po določitvi točke zadrževalnega tlaka času dodajte nekaj sekund kot kompenzacijo.
01
Za brizganje s slabo{0}}pretočnimi plastičnimi materiali, kot je plastika, pomešana z recikliranimi materiali, ali nizko{1}}viskozna plastika, je zaradi nestabilnega procesa brizganja bolje uporabiti časovno kontrolo. Zmanjšajte preklopno točko zadrževalnega tlaka (običajno nastavite končni položaj na nič) in uporabite čas za nadzor samodejnega preklopa na zadrževalni tlak.
02
Pri brizganju plastičnih materialov z dobro{0}}pretočnostjo je bolje nadzorovati preklopno točko zadrževalnega tlaka glede na položaj. Podaljšajte čas in po dosegu nastavljene preklopne točke vstopite v fazo zadrževalnega tlaka.
03
Preklopna točka zadrževalnega tlaka je položaj, kjer je votlina kalupa popolnoma napolnjena in položaj za vbrizgavanje ne more več napredovati. Digitalna sprememba je zelo počasna. Na tej točki je treba preklopiti tlak, da se zagotovi popolno oblikovanje izdelka. Ta položaj lahko opazujete na delovnem zaslonu stroja za brizganje (računalniški jezik).
04
Poleg tega se glede uporabe več-stopenjskega zadrževalnega tlaka lahko določi v skladu z naslednjimi metodami: Za izdelke z malo ojačitvenimi rebri in nizkimi zahtevami glede dimenzijske natančnosti ter izdelke iz visoko-viskoznih materialov uporabite eno-stopenjski zadrževalni tlak. Zadrževalni tlak je višji od tlaka med postopkom pospeševanja in zadrževalni čas je kratek; medtem ko je za izdelke z več ojačitvenimi rebri in nizkimi zahtevami glede dimenzijske natančnosti na splošno potreben več-stopenjski zadrževalni tlak.
Nastavitev tlaka vbrizgavanja in hitrosti vbrizgavanja
① Tlak vbrizgavanja in hitrost vbrizgavanja zapornega sistema. Na splošno imajo zaporni sistemi majhne kanale, zato se za hitro polnjenje kanalov in kanalov uporabljajo višje hitrosti in tlaki vbrizgavanja (običajno 60 % do 70 % največjega), s čimer se poveča tlak taline v kanalih in ustvari določen potencial za polnjenje kalupa. Za kalupe z večjim prečnim-prerezom tekačev je mogoče nastaviti nižji tlak in hitrost vbrizgavanja; nasprotno pa so za kalupe z manjšim-prerezom tekačev potrebne višje nastavitve.
② Hitrost vbrizgavanja in tlak v drugi stopnji. Ko talina napolni vodila in olive, premaga upor zapornice (majhna-površina preseka) in začne zapolnjevati votlino kalupa, je potrebna nižja hitrost vbrizgavanja, da premagamo neželene vzorce toka in izboljšamo karakteristike toka. V tej fazi se lahko zmanjša hitrost vbrizgavanja, medtem ko je zmanjšanje tlaka manjše; pri večjih-prerezih vrat tlaka vbrizgavanja morda ni treba zmanjšati.
③ Hitrost vbrizgavanja in tlak v tretji stopnji. Kot je prikazano na sliki z, tretja stopnja ustreza coni brizganja 3, ki je glavni del oblikovanega dela. Na tej točki je talina popolnoma napolnila votlino kalupa. Za dosego idealnega difuzijskega stanja je potrebno pospešeno polnjenje kalupa, zato mora stroj za brizganje v tej fazi zagotoviti višji tlak in hitrost brizganja. Ta odsek je tudi prelomnica v toku taline, kjer se poveča upor proti toku in je izguba tlaka znatna, kar zahteva kompenzacijo. Na splošno več{6}}stopenjsko vbrizgavanje uporablja visoko hitrost in visok tlak v tem delu.
④ Hitrost vbrizgavanja in tlak v četrti stopnji. Na podlagi ustreznega razmerja na sliki, ko talina doseže cono 4, se lahko debelina stene dela spreminja ali ostane konstantna. Talina je v bistvu napolnila votlino kalupa. Ker je talina dosegla visok tlak in hitrost v coni 3, se lahko pufriranje izvede v tej fazi, da se doseže približno enakomerna linearna hitrost pretoka taline v vseh delih kalupne votline. Splošno načelo načrtovanja je, da se pri vstopu v cono 4, če se debelina stene poveča, lahko zmanjšata hitrost in tlak; če se debelina stene zmanjša, se lahko hitrost zmanjša brez zmanjšanja tlaka ali pa ostane hitrost nespremenjena, medtem ko se tlak ustrezno zmanjša ali ne zmanjša. Skratka, v četrti fazi bi moral postopek vbrizgavanja imeti več-stopenjske krmilne značilnosti, tlak v votlini pa bi moral hitro naraščati.
Slika prikazuje primer več-stopenjskega postopka brizganja, izbranega na podlagi geometrijske analize izdelka. Zaradi globoke votline in tankih sten izdelka tvori votlina kalupa dolg in ozek pretočni kanal. Staljeni material mora hitro teči skozi to območje; sicer se bo zlahka ohladil in strdil, kar bo povzročilo tveganje nepopolnega polnjenja kalupa. Zato je treba uporabiti-hitro vbrizgavanje.
Vendar visoko{0}}hitrost vbrizgavanja staljenemu materialu prenese znatno kinetično energijo. Ko talina doseže konec votline, bo ustvarila velik vztrajnostni udar, ki lahko vodi do izgube energije in bliskanja. Zato je treba hitrost pretoka taline upočasniti, da se zmanjša tlak za oblikovanje. Vendar pa mora tlak še vedno doseči običajno omenjeni zadrževalni tlak (sekundarni tlak, sledi-tlak), da se zagotovi, da so praznine, ki jih povzroči krčenje taline v votlini kalupa, zapolnjene, preden se vrata strdijo. To zahteva več hitrosti brizganja in pritiske med postopkom brizganja. Merilni hod polža, prikazan na sliki, je nastavljen glede na količino materiala, uporabljenega za izdelek, in količino pufra. Vijak za vbrizgavanje se premakne iz položaja "97" v "20", da zapolni tank{10}}del izdelka. V tej fazi je nastavljena visoka hitrost 10, da se prepreči ohlajanje in strjevanje staljenega materiala zaradi podaljšanega časa pretoka. Ko se vijak premakne iz položaja "20" → "15" → "2", je nastavljena ustrezna nizka hitrost 5, da se zmanjša hitrost pretoka taline in njena kinetična energija, ki vpliva na kalup. Višji primarni tlak vbrizgavanja je nastavljen, ko je vijak na položajih "97", "20" in "5", da se premaga upor pri polnjenju kalupa, nižji sekundarni tlak vbrizgavanja pa je nastavljen od "5" do "2", da se zmanjša vpliv kinetične energije.
Slika prikazuje še en primer več{0}}stopenjskega preklopa (prehoda) hitrosti brizgalnega vijaka na podlagi različnih hitrosti, nastavljenih glede na procesne pogoje.
Več{0}}stopenjsko brizganje je ena izmed naprednejših tehnologij brizganja, ki so trenutno na voljo. Pri raziskavah več-stopenjskih procesov brizganja je določitev segmentov giba polža med brizganjem razmeroma natančna, medtem ko izbira tlaka brizganja in hitrosti brizganja v posameznem segmentu v veliki meri temelji na izkušnjah. Splošna empirična metoda lahko določi le ustrezno razmerje med tlakom vbrizgavanja in hitrostjo vbrizgavanja, ki se uporabljata v vsakem segmentu. Običajna praksa je, da se to razmerje določi na podlagi razmerja med površino-preseka vsakega dela oblikovanega izdelka. Po zasnovi več-stopenjskega postopka brizganja so potrebne ponavljajoče se prilagoditve skozi več poskusov, da se dosežejo optimalne vrednosti za izbrani tlak in hitrost brizganja.