Chyba veľkosti plastových výrobkov pochádza najmä zo zmršťovania plastov počas procesu lisovania a nestability rôznych ovplyvňujúcich faktorov. Zjednodušene povedané, ide o vstrekovanie zahriateho a roztaveného plastu do formy a po vychladnutí a vytvarovaní bude jej objem menší ako dutina formy. Veľkosť redukcie a kolísanie procesu spolu určujú presnosť konečnej veľkosti.
Konkrétne chyby pochádzajú najmä z nasledujúcich aspektov:
Hlavná príčina chýb veľkosti plastov spočíva predovšetkým vo fyzikálnych vlastnostiach ich polymérnych materiálov. Od vysokoteplotného{1}} plnenia foriem až po stuhnutie pri izbovej teplote sa objem taveniny plastov nevyhnutne zmenší, čo sa nazýva zmršťovanie pri formovaní. Nie je to pevná hodnota, ale premenná ovplyvnená viacerými faktormi.
Kryštalizačné správanie a orientačný účinok živice: Pre kryštalické plasty, ako sú PA66 a POM, budú molekulárne reťazce usporiadané pravidelným spôsobom, aby vytvorili mriežku počas chladenia a špecifický objem sa dramaticky zmení. Miera zmrštenia je zvyčajne medzi 1,5 % a 3,0 % a amplitúda kolísania je veľká; Nekryštalické plasty (ako ABS a PC) majú neusporiadané zamrznutie molekulového reťazca, nižšiu rýchlosť zmrštenia (asi 0,4 % ~ 0,8 %) a jednoduchšie zabezpečenie veľkosti. Okrem toho sa počas plnenia tavnej formy molekulové reťazce naťahujú pozdĺž smeru toku a táto zmrazená orientácia spôsobí uvoľnenie napätia po vybratí z formy, čo má za následok nekonzistentné zmršťovanie medzi smerom toku a vertikálnym smerom produktu, to znamená anizotropiu. Toto je hlboká vnútorná príčina deformácie produktu.
Vplyv stavu suroviny a recyklovaných materiálov: Obsah vlhkosti v surovinách môže zmeniť viskozitu taveniny, najmä pri materiáloch absorbujúcich vlhkosť, ako je PA, kde vlhkosť pôsobí ako zmäkčovadlo a zvyšuje rýchlosť zmršťovania. Pridanie recyklovaných materiálov zároveň zmení index toku taveniny v dôsledku prerušenia molekulového reťazca. Pri nerovnomernom zmiešaní budú rozmerové tolerancie tej istej šarže produktov značne rozptýlené.
2, Výroba foriem a štruktúra: "fyzický strop" presnosti
Dutina formy je „majstrom“ produktu, ale presnosť výroby a mechanický stav samotnej predlohy určuje hornú hranicu veľkosti produktu.
1
Nedostatočná tolerancia spracovania a kompenzácia
Pri výrobe foriem nevyhnutne existujú tolerancie mechanického spracovania a čo je dôležitejšie, ak sa miera zmršťovania neberie do úvahy pri návrhu (napríklad nezohľadňuje orientáciu sklenených vlákien alebo zmršťovanie po vytlačení), aj keď je forma spracovaná na mikrometrovú úroveň, konečný produkt bude stále odpad s obrovskou odchýlkou.
2
Tuhá deformácia a opotrebovanie
Vstrekovací tlak často dosahuje desiatky megapascalov. Ak je tuhosť formy nedostatočná, dutina formy podlieha elastickej expanzii pod vysokým tlakom, čo má za následok zväčšenie hrúbky steny produktu. Zároveň pri plastoch s pridaným sklolaminátom (GF) bude povrch dutiny formy erodovaný taveninou, čo má za následok abrazívne opotrebovanie. Po dlhodobej-výrobe sa veľkosť dutiny formy zväčší a zodpovedajúcim spôsobom sa zväčší aj hrúbka steny výrobku. Okrem toho môže opotrebovanie vodiaceho mechanizmu spôsobiť nesprávne nastavenie formy, čo priamo vedie k nezvratným geometrickým rozmerovým odchýlkam.
prechodné premenné procesu
Procesné parametre sú najaktívnejšie a často sa meniace premenné v procese vstrekovania, ktoré priamo určujú správanie toku, rýchlosť chladenia a stav zmrštenia taveniny v dutine formy. Medzi nimi synergia a hra teploty, tlaku a času predstavujú dynamické zdroje chýb veľkosti.
Regulácia teploty prebieha počas celého procesu vstrekovania, vrátane teploty valca, teploty trysky a teploty formy. Teplota formy je teplotný parameter, ktorý má najväčší vplyv na rozmerovú presnosť výrobku. Teplota formy priamo riadi proces chladenia a tvarovania produktu. Počas obdobia od zamrznutia vtokového kanála do vybratia výrobku z formy určuje kryštalinitu kryštalického plastu teplota formy. Keď sa teplota formy zvyšuje, kryštalinita sa zvyšuje a zmršťovanie sa zintenzívňuje. Ale ak je teplota formy príliš nízka alebo nerovnomerná, nedostatočné chladenie produktu môže tiež viesť k rozmerovej nestabilite. Pre presné vstrekovanie musí byť teplota formy presne kontrolovaná v špecifickom rozsahu (napríklad 35-45 stupňov C), aby sa kontrolovalo rozmerové zmršťovanie v rámci kvalifikovaných indikátorov.
Teplota valca materiálu je ďalšou kľúčovou premennou. Ak je teplota príliš vysoká (presahuje odporúčaný rozsah spracovania 5-10 stupňov C), viskozita plastovej taveniny sa zníži a tekutosť bude príliš silná. Počas fázy chladenia sa zväčší voľný priestor pre pohyb molekulového reťazca, zvýši sa rýchlosť zmršťovania a odchýlka veľkosti môže dosiahnuť 0,1% -0,3%; Ak je teplota príliš nízka, tekutosť taveniny je slabá, náplň je nedostatočná a veľkosť produktu môže byť menšia.
Spomedzi mnohých parametrov procesu má prídržný tlak najväčší vplyv na veľkosť produktu. Počas fázy pridržiavacieho tlaku sa používa nepretržité dopĺňanie materiálu do dutiny formy na kompenzáciu zmršťovania chladením - nedostatočný prídržný tlak môže spôsobiť nadmerné zmršťovanie a menšie rozmery; Nadmerné udržiavanie tlaku môže viesť k nadmerným produktom alebo dokonca k okrajom. Praktické údaje ukazujú, že pri každom kolísaní prídržného tlaku o 10 MPa sa rozmerová odchýlka niektorých presných plastových dielov môže zvýšiť o viac ako 0,02 mm. Štúdia tiež ukazuje, že čím tenšia je stena tvarovaného dielu, tým väčší je vplyv prítlačného tlaku na veľkosť. Nemožno ignorovať ani čas držania. Ak je čas príliš krátky, nemôže účinne kompenzovať zmršťovanie a ak je čas príliš dlhý, môže to spôsobiť preplnenie.
Vstrekovací tlak a rýchlosť vstrekovania ovplyvňujú hlavne stupeň plnenia. Vstrekovací tlak je príliš nízky, čo sťažuje, aby tavenina úplne vyplnila dutinu formy, najmä v prípade zložitých tenkostenných konštrukcií, ktoré sú náchylné na krátke výstrely; Vyššia rýchlosť vstrekovania a tlak v kombinácii s primerane predĺženým časom plnenia a zdržania sú prospešné na prekonanie chýb nestability veľkosti.
Vplyv rýchlosti vstrekovania je jemnejší. Vysokorýchlostné vstrekovanie spôsobí silné šmykové prúdenie taveniny v kanáli a dutine, čo má za následok lokálne zvýšenie teploty a zníženie viskozity v dôsledku šmykového ohrevu. Avšak súčasne pole šmykového toku indukuje orientáciu polymérnych reťazcov pozdĺž smeru toku. Táto zamrznutá orientácia vedie k uvoľneniu napätia po vybratí z formy, čo má za následok rôzne množstvá zmrštenia produktu v smere toku a kolmom smere -, tj anizotropné zmrštenie. Toto je jedna zo základných príčin deformácie a deformácie produktu.
Všetky parametre procesu musia byť prísne kontrolované podľa požiadaviek procesu, najmä lisovací cyklus každého typu plastového dielu musí byť konzistentný a nemožno ho ľubovoľne meniť. Akékoľvek malé výkyvy teploty, tlaku a času sa prejavia v konečnej rozmerovej tolerancii prostredníctvom kumulatívnych účinkov.
„hardvérový strop“ rozmerových chýb
Presnosť samotného vstrekovacieho stroja určuje, či je možné verne vykonať pokyny procesu a je fyzikálnym základom presnosti rozmerov. Ak je presnosť samotného zariadenia nedostatočná, ani tie najpresnejšie parametre procesu sa nedajú premeniť na kvalifikované produkty.
Presné vstrekovanie vyžaduje, aby riadiaci systém vstrekovacieho stroja zabezpečoval dobrú opakovateľnosť rôznych parametrov procesu. Vyžaduje si to viacstupňové spätnoväzbové riadenie parametrov procesu, ako je vstrekovací objem, vstrekovací tlak, rýchlosť vstrekovania, udržiavací tlak, spätný tlak a rýchlosť závitovky, zatiaľ čo regulátory PID sa používajú na presné riadenie teploty valca a trysky.
Moderné špičkové-servo vstrekovacie lisy dokážu dosiahnuť presnosť opakovateľnosti hmotnosti menej ako 3 ‰ a presnosť otvárania formy v rámci ± 0,2 mm prostredníctvom uzavretého-riadenia. Uzavretá-slučková regulácia vstrekovacieho systému môže dokonca dosiahnuť presnosť opakovaného polohovania s presnosťou 0,01 mm. Na porovnanie, čas odozvy prepínania vstrekovania pri bežnom vstrekovacom lise je asi 300 ms, zatiaľ čo ultra presný vstrekovací lis s plne uzavretou-slučkou je oveľa lepší ako táto úroveň.
Hydraulický systém je výkonným srdcom vstrekovacieho stroja. Presné vstrekovacie stroje vo všeobecnosti vyžadujú reguláciu ohrevu a chladenia hydraulického oleja v uzavretom{1}cykle, aby sa teplota oleja stabilizovala na približne 50 – 55 °C, aby sa predišlo kolísaniu viskozity a prietoku spôsobenému zmenami teploty oleja, čo môže viesť k nestabilite parametrov procesu. Pokročilý servohydraulický systém môže dosiahnuť kontrolu kolísania tlaku pod ± 0,5 baru a presnosť opakovateľnosti hlavnej pohybovej osi dosahuje ± 0,05 %. Presnosť snímača posunu musí byť aspoň 0,1 mm, aby sa prísne kontroloval merací zdvih, vstrekovací zdvih a hrúbka podložky zvyškového materiálu, čím sa zakaždým zabezpečí presný objem vstreku.
Vstrekovací tlak potrebný na presné vstrekovanie je oveľa vyšší ako pri bežnom vstrekovaní - bežné vstrekovanie vyžaduje 40 – 120 MPa, zatiaľ čo presné vstrekovanie vyžaduje zvýšenie na 180 – 250 MPa a niektoré dokonca až na 415 MPa. Pri takomto vysokom lisovacom tlaku, ak je tuhosť upínacieho systému vstrekovacieho stroja nedostatočná, šablóna podstúpi elastickú deformáciu, čo spôsobí otvorenie deliacej plochy formy a vytvorenie otrepov, čo vedie k zníženiu presnosti. Predpokladom pre zaistenie presnosti je preto dizajn šablóny s vysokou tuhosťou a rovnomerné rozloženie uzamykacej sily.
Opotrebenie skrutiek a hlavne je častou príčinou zhoršenia presnosti zariadenia. Najmä antireverzný krúžok (známy aj ako gumený krúžok) sa po dlhodobej-výrobe vystužených výplňových materiálov (ako je sklolaminát) vážne opotrebuje. Nedostatočné utesnenie antireverzného krúžku môže spôsobiť reflux taveniny počas vstrekovania, čo vedie k nestabilnému meraniu a kolísaniu koncového bodu vstrekovania. To sa priamo odráža v rozptyle hmotnosti každého lisovaného výrobku a rozdieloch vo veľkosti medzi jednotlivými šaržami
5, Zasahovanie prostredia: skryté a pretrvávajúce „vonkajšie premenné“
Environmentálne faktory sú najľahšie prehliadnuteľné, ale neustále ovplyvňujúce premenné v procese vstrekovania.
1. Sezónne výkyvy teploty prostredia
Teplotné zmeny v prostredí dielne priamo ovplyvňujú účinnosť chladenia formy a riadenie teploty taveniny. Teplotný rozdiel medzi dňom a nocou môže spôsobiť, že sa forma opakovane rozťahuje a zmršťuje a regulácia teploty regulátora teploty formy je ovplyvnená rušením prostredia, čo vedie k nestabilnému zmršťovaniu a kolísaniu veľkosti výrobkov v tej istej dávke. Aktuálne namerané údaje ukazujú, že s každým zvýšením okolitej teploty o 5 stupňov C sa miera odchýlky veľkosti produktov z PP materiálu zvýši o 12 % -15 %. Ak vezmeme ako príklad PC materiály, pri každej zmene teploty o 5 stupňov C môže rozmerová odchýlka dosiahnuť 0,05 % -0,1 %. Vstrekované diely vyrábané v prostredí s nízkou teplotou vo všeobecnosti vykazujú javy, ako je zmenšenie veľkosti a zvýšená deformácia. To si vyžaduje, aby výrobcovia včas upravovali procesnú teplotu zariadení a foriem podľa zmien vonkajšieho prostredia.
2. Vlhkosť a absorpcia vlhkosti expanzia materiálov
The influence of humidity on plastic size is also significant. Polyamide materials, represented by nylon (PA), contain polar amide groups in their molecular chains and are easily bound to water molecules. The equilibrium moisture content of non reinforced PA6 or PA66 can reach 3% under standard atmospheric conditions (23 ° C, 50% RH). In high humidity environments (relative humidity>60%), rozšírenie veľkosti môže dosiahnuť 0,2% -0,5%. Pri zmene vlhkosti o 10% môže kolísanie veľkosti nylonových materiálov dosiahnuť 0,1% -0,3%.
Ešte zložitejšie je, že absorpcia vlhkosti a expanzia určitých materiálov vykazuje anizotropné charakteristiky -, čím vyššia je vlhkosť prostredia a čím dlhší čas, tým väčšia je veľkosť materiálu PA66 vystuženého sklenenými vláknami a zmena veľkosti vo vertikálnom smere toku je väčšia ako v smere toku. To znamená, že aj pri rovnakom materiáli a produkte sa odozva rôznych rozmerov na vlhkosť líši v rôznych smeroch, čo predstavuje ďalšie výzvy pre návrh presných armatúr.
3. Tepelná deformácia zariadenia
Tepelná deformácia spôsobená-dlhodobou prevádzkou zariadenia môže tiež viesť k rozmerovým odchýlkam. Rôzne komponenty vstrekovacieho stroja sa rozťahujú vplyvom trecieho tepla počas nepretržitej prevádzky, čo môže meniť kľúčové parametre, ako je presnosť upnutia formy a vstrekovací zdvih. Tento pomalý a nepretržitý posun je pre operátorov často ťažké okamžite odhaliť.
6, Logika riadenia systému
Stručne povedané, parametre procesu vstrekovania, presnosť zariadenia a rušenie prostredia nie sú izolovanými efektmi, ale skôr dynamickým systémom, ktorý je spojený a prenášaný vrstva po vrstve. Procesnými parametrami sú „regulátory v-reálnom čase“, presnosť zariadenia je „garancia vykonania“ a prostredie je „hluk pozadia“. Na zabezpečenie rozmerovej presnosti je potrebné zaviesť systematickú kontrolu: výber vysoko presných{3}}uzavretých{4}}slučkových vstrekovacích lisov a ich pravidelná údržba; Prijmite stroj na meranie teploty formy a systém riadenia teploty v dielni na izoláciu rušenia prostredia; Implementujte prísne sušenie a úpravu vlhkosti citlivých materiálov (ako je PA); A nepretržite monitorujte stabilitu parametrov procesu prostredníctvom štatistického riadenia procesov (SPC). Iba riadením týchto troch rozmerov ako organického celku môžu byť objektívne chyby nepretržite a stabilne stlačené v rámci zóny tolerancie návrhu.
