จะตระหนักถึงการฉีดขึ้นรูปผนังบางด้วยอุปกรณ์ดั้งเดิมได้อย่างไร

ในกระบวนการฉีดพลาสติก ความหนาของผนังของชิ้นส่วนเป็นตัวแปรที่สำคัญมาก ชิ้นส่วนฉีดขึ้นรูปผนังบางมีข้อดีหลายประการ เช่น การลดน้ำหนักของชิ้นส่วน ขนาดการผลิต ค่าใช้จ่ายด้านวัสดุ และวงจรการขึ้นรูป อย่างไรก็ตาม การใช้เครื่องฉีดพลาสติกความเร็วสูงราคาแพงเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีผนังบางนั้นไม่คุ้มค่า
ไม่ว่าเครื่องฉีดขึ้นรูปแบบดั้งเดิมจะมีความสามารถหรือไม่ เรามาวิเคราะห์ปัญหานี้กัน:
ก่อนอื่น เราต้องเข้าใจว่าการฉีดขึ้นรูปผนังบางคืออะไร โดยทั่วไป การฉีดขึ้นรูปผนังบางหมายถึงชิ้นส่วนฉีดขึ้นรูปที่มีพื้นที่ผิว 50 ตร.ซม. และผนังหนา 1 มม. การฉีดขึ้นรูประดับนี้สามารถเรียกว่าการฉีดขึ้นรูปผนังบาง
อย่างไรก็ตาม เครื่องฉีดขึ้นรูปแบบดั้งเดิมไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการฉีดขึ้นรูปผนังบางได้ ยกตัวอย่างเครื่องฉีดขึ้นรูปแบบดั้งเดิมสำหรับทำชิ้นส่วนที่มีความหนาของผนัง 3 มม. เมื่อส่วนหน้าของเทอร์โมพลาสติกที่ละลายไหลผ่านโพรงแม่พิมพ์ มันจะสัมผัสกับแกนหรือผนังด้านในของโพรงแม่พิมพ์ที่มีอุณหภูมิและรูปแบบต่ำกว่า ผิวบางแข็งขึ้น ผิวที่แข็งตัวก่อนกำหนดชนิดนี้มีสัดส่วนประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ของความหนาของผนังทั้งหมด
ภายในชั้นผิวหนังนี้ สารหลอมเหลวที่ฉีดเข้าไปยังคงไหลไปข้างหน้า เห็นได้ชัดว่าหากความหนาของผนังของชิ้นส่วนลดลงจนถึงขอบเขตของผนังบาง อัตราการเย็นตัวของชิ้นส่วนจะถูกเร่งขึ้นด้วย ส่งผลให้สัดส่วนของผิวที่แข็งตัวเพิ่มขึ้นต่อความหนาของผนังทั้งหมด นั่นคือแกนหลอมเหลวที่ตามมา ไหลเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์จะลดลง ในทางตรงกันข้าม ช่วงเวลาสำหรับการควบแน่นของชิ้นส่วนจะสั้นลง ทั้งหมดนี้เพิ่มความยากลำบากให้กับการไหลอย่างต่อเนื่องของวัสดุ ซึ่งทำให้ชิ้นส่วนบรรลุข้อกำหนดของการบรรจุก่อนการควบแน่นได้ยากขึ้น
เพื่อเอาชนะปัญหาการบรรจุของการฉีดขึ้นรูปผนังบาง โดยทั่วไปจำเป็นต้องมีการออกแบบพิเศษหรือการดัดแปลงเครื่องฉีดพลาสติก เช่น การใช้พอร์ตการฉีดแบบหลายช่อง การใช้แรงดันฉีดสูงถึง 241Pa และความเร็วในการฉีด ของ 1,000 มม. / วินาที อย่างไรก็ตาม การปฏิบัติเหล่านี้จะต้องใช้เงินจำนวนมาก
ดังนั้น เราสามารถควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการบางอย่างบนเครื่องฉีดพลาสติกมาตรฐานแบบดั้งเดิมที่ไม่ได้ดัดแปลงเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของการฉีดขึ้นรูปผนังบางได้หรือไม่?
คำตอบคือใช่ มีรายงานว่ามีคนทำการทดลองนี้กับเครื่องฉีดพลาสติกแบบดั้งเดิมที่มีแรงยึดสูงสุด 90 เฮกตาร์และปริมาตรการฉีดสูงสุด 170 กรัม: แม่พิมพ์ที่มีเม็ดมีดรูปพัด พอร์ตฉีด และโพรงถูกวางไว้บน เครื่องนี้. อัตราส่วนความยาวต่อความหนาของเม็ดมีดคือ 140:1 และความหนาของช่องคือ 1 มม. พลาสติกที่ใช้คือ Lexan SP7602 และ Magnum 9015
น้ำหนักของชิ้นส่วนผลิตภัณฑ์เป็นค่าเอาต์พุตตัวแปรเดียว ภายใต้สภาวะโพรงแม่พิมพ์เดียวกัน การเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักชิ้นส่วนนั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับระดับของวัสดุหลอมเหลวที่บรรจุในช่องแม่พิมพ์ในระหว่างกระบวนการฉีดขึ้นรูป กล่าวกันว่าความน่าเชื่อถือของผลการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักของชิ้นส่วนนั้นสูงถึงร้อยละ 95 ดังนั้น การทดลองนี้ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ของกระบวนการและน้ำหนักของชิ้นส่วน ด้วยเหตุนี้จึงมีการติดตั้งตัวแปลงแรงดันและอุณหภูมิห้าตัวในช่องแม่พิมพ์โดยเฉพาะ ระบบควบคุมข้อมูลติดตามเส้นโค้งความดันและอุณหภูมิในโพรง
การทดลองนี้ใช้การออกแบบแฟกเตอร์ครึ่งเศษส่วนเพื่อศึกษาอุณหภูมิของหัวฉีด อุณหภูมิของแม่พิมพ์ เวลาในการหล่อเย็น ความเร็วในการฉีด และแรงดันการคงตัวของไวท์เทนนิ่ง ว่ากันว่าพารามิเตอร์ทั้งห้านี้มีผลต่อน้ำหนักของชิ้นส่วน ในการกำหนดพารามิเตอร์เหล่านี้เพื่อกำหนดผลกระทบต่อน้ำหนักของชิ้นส่วน การฉีดขึ้นรูปจะใช้ค่าสูงและค่าต่ำผสมกัน
ทดสอบ PC และ ABS แล้ว เงื่อนไขการทดลองคือ: อุณหภูมิหลอมเหลว อุณหภูมิแม่พิมพ์มาตรฐานและน้ำหนักชิ้นส่วน แรงดึงชิ้นส่วนมาตรฐาน และความเร็วฉีดสูงสุดที่อนุญาต นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดความหนืดสัมพัทธ์ของวัสดุทั้งสองได้ที่อัตราการเฉือนที่แตกต่างกัน
ผลการทดลองมีดังนี้
1. เมื่ออุณหภูมิหลอมละลายของวัสดุ ABS เพิ่มขึ้นจาก 260 องศาเป็น 280 องศา น้ำหนักของชิ้นส่วนจะเพิ่มขึ้นจาก 6.6 กรัมเป็น 7.4 กรัม นั่นคือ 12 เปอร์เซ็นต์
2. สำหรับวัสดุ PC เมื่ออุณหภูมิหลอมเหลวเพิ่มขึ้นจาก 290 องศาเป็น 300 องศา น้ำหนักของชิ้นส่วนจะเพิ่มขึ้นจาก 7.3 กรัมเป็น 8.9 กรัม ซึ่งเท่ากับ 22 เปอร์เซ็นต์
3. เมื่ออุณหภูมิของแม่พิมพ์เพิ่มขึ้นจาก 80 องศาเป็น 90 องศา น้ำหนักของชิ้นส่วนที่ทำจาก PC และ ABS จะเพิ่มขึ้น แต่ PC จะไวกว่า น้ำหนักของชิ้นส่วนที่ทำจากหลังสามารถเพิ่มจาก 8.4 กรัมเป็น 8.8 กรัม เพิ่มขึ้น 4.8 เปอร์เซ็นต์ .
4. การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหลอมเหลวและอุณหภูมิของแม่พิมพ์จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของความต้านทานแรงดึงของชิ้นส่วน อย่างไรก็ตาม การเพิ่มอุณหภูมิหลอมเหลวจะลดความแข็งแรง ในขณะที่การเพิ่มอุณหภูมิของแม่พิมพ์จะทำให้ความแข็งแรงเพิ่มขึ้น
5. การลดเวลาระบายความร้อนและเพิ่มความเร็วในการฉีดจะเพิ่มน้ำหนักของชิ้นส่วน PC ในขณะที่วัสดุ ABS จะไม่ได้รับผลกระทบจากพารามิเตอร์ทั้งสองนี้
การวิเคราะห์ผลลัพธ์:
สำหรับวัสดุ PC อุณหภูมิหลอมเหลว อุณหภูมิแม่พิมพ์ เวลาในการหล่อเย็น และความเร็วในการฉีดเป็นตัวแปรสำคัญที่ส่งผลต่อน้ำหนักของชิ้นส่วน สำหรับ ABS พารามิเตอร์ที่ส่งผลต่อน้ำหนักของชิ้นส่วนคืออุณหภูมิหลอมเหลวและอุณหภูมิแม่พิมพ์เท่านั้น
การเพิ่มอุณหภูมิหลอมเหลวจะทำให้วัสดุมีพลังงานความร้อนสูงขึ้นและมีความหนืดต่ำ ซึ่งจะทำให้วัสดุที่หลอมละลายไหลได้ง่ายขึ้น สร้างลำแสงยาวขึ้นและเติมโพรงได้ราบรื่นขึ้น อย่างไรก็ตาม หากอุณหภูมิหลอมเหลวสูงเกินไป วัสดุจะเสื่อมสภาพและเสื่อมสภาพ ดังนั้น พารามิเตอร์นี้สามารถใช้เพื่อให้แน่ใจว่าการเติมโพรงภายในขีดจำกัดสูงสุดที่วัสดุอนุญาตเท่านั้น
การเพิ่มอุณหภูมิของแม่พิมพ์จะลดชั้นการควบแน่นของวัสดุในช่องแม่พิมพ์ และทำให้วัสดุหลอมเหลวไหลในช่องแม่พิมพ์ได้ง่ายขึ้น เพื่อให้ได้น้ำหนักชิ้นส่วนที่มากขึ้นและคุณภาพพื้นผิวที่ดีขึ้น
ระยะเวลาการทำความเย็นที่สั้นลงสามารถทำให้วัสดุที่หลอมละลายอยู่ในภาชนะบรรจุสั้นลง และลดความเป็นไปได้ของการย่อยสลาย เชื่อกันว่าการลดความหนาของผนังลง 50 เปอร์เซ็นต์จะทำให้ 4-เวลาในการทำความเย็นลดลงหลายเท่า นอกจากนี้ เวลาในการหล่อเย็นคิดเป็นประมาณร้อยละ 70 ของรอบการขึ้นรูป และการลดลงหมายถึงการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต
ปริมาณการฉีดของเครื่องควรสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ นอกจากนี้ยังช่วยลดเวลาการคงอยู่ของวัสดุหลอมเหลวในภาชนะ การเพิ่มความเร็วในการฉีดจะลดความหนืดสัมพัทธ์ของวัสดุหลอมเหลว ซึ่งเป็นผลมาจากอิทธิพลของพลาสติกเทียมเมื่อแรงเฉือนบางลง ในขณะเดียวกัน ความร้อนจากแรงเฉือนนี้จะเกิดขึ้นในเวลาน้อยกว่าหนึ่งวินาทีเท่านั้น ซึ่งไม่มีนัยสำคัญที่ทำให้เกิดการเสื่อมสภาพอย่างเห็นได้ชัด
การเพิ่มความเร็วในการฉีดจะลดความหนืดของวัสดุ PC และเพิ่มน้ำหนักของชิ้นส่วน แต่จะน้อยกว่าชิ้นส่วนที่มีอุณหภูมิหลอมเหลวสูงกว่ามาก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสามารถทำให้วัสดุทนต่อการย่อยสลายได้ดีขึ้น จึงแนะนำให้ปรับปรุงความเร็วในการฉีด
การเปลี่ยนแปลงของความเร็วในการฉีดแทบไม่มีผลกับวัสดุ ABS ซึ่งเป็นเพราะความหนืดสัมพัทธ์ไม่ได้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในขณะนี้
โดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์กระบวนการบางอย่างภายใต้เงื่อนไขของเครื่องฉีดพลาสติกแบบดั้งเดิม ทำให้น้ำหนักของชิ้นส่วนเพิ่มขึ้น
ผลลัพธ์นี้สะท้อนให้เห็นถึงการเพิ่มความสามารถของพลาสติกในการเติมโพรงขนาด 1 มม. ในสถานะหลอมเหลว ซึ่งก็คือการปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูปผนังบาง
จากผลการทดลอง ยังสามารถแปรรูปชิ้นส่วนที่มีผนังบางบนเครื่องฉีดพลาสติกแบบดั้งเดิมได้อีกด้วย ระหว่างการทำงาน สามารถปรับความเร็วการฉีดได้จนถึงขีดจำกัดบนสูงสุดที่อนุญาต บนพื้นฐานนี้ พารามิเตอร์ทั้งสองสามารถปรับปรุงได้มากที่สุดตามขีดจำกัดอุณหภูมิหลอมเหลวสูงสุดและมาตรฐานอุณหภูมิแม่พิมพ์สูงสุดที่แนะนำโดยวัสดุ นี่คือมาตรการรับมือหลักเพื่อให้ได้งานฉีดขึ้นรูปผนังบางคุณภาพสูงพร้อมตัวเลือกต้นทุนต่ำสำหรับเครื่องฉีดพลาสติกแบบดั้งเดิม