A műanyag termékek mérethibája elsősorban a műanyagok formázási folyamat közbeni zsugorodásából, valamint a különböző befolyásoló tényezők instabilitásából adódik. Leegyszerűsítve azt jelenti, hogy a felhevített és megolvasztott műanyagot fröccsöntik egy formába, és hűtés és formázás után a térfogata kisebb lesz, mint a formaüreg. A redukció mértéke és a folyamat ingadozása együttesen határozza meg a végső méret pontosságát.
A hibák főként a következő szempontokból származnak:
A műanyag mérethibáinak kiváltó oka elsősorban a polimer anyagok fizikai tulajdonságaiban rejlik. A formák magas hőmérsékletű-töltésétől a szobahőmérsékletű megszilárdulásig a műanyagolvadék térfogata elkerülhetetlenül csökkenni fog, ezt nevezik formázási zsugorodásnak. Ez nem fix érték, hanem több tényező által befolyásolt változó.
A gyanta kristályosodási viselkedése és orientációs hatása: A kristályos műanyagoknál, mint például a PA66 és a POM, a molekulaláncok szabályosan rendeződnek el, hogy a hűtés során rácsot képezzenek, és a fajlagos térfogat drámaian megváltozik. A zsugorodás mértéke általában 1,5% és 3,0% között van, és az ingadozási amplitúdó nagy; A nem kristályos műanyagok (mint például az ABS és a PC) rendezetlen molekulalánc-fagyasztással, alacsonyabb zsugorodási sebességgel (körülbelül 0,4–0,8%) és könnyebb méretbiztosítással rendelkeznek. Ezenkívül az olvadékforma feltöltése során a molekulaláncok az áramlási irány mentén megfeszülnek, és ez a fagyott orientáció a formázás utáni feszültséglazulást okoz, ami inkonzisztens zsugorodást és a termék függőleges iránya között, azaz anizotrópiát eredményez. Ez a termék deformációjának mély belső oka.
A nyersanyag állapotának és az újrahasznosított anyagoknak a hatása: A nyersanyagok nedvességtartalma megváltoztathatja az olvadék viszkozitását, különösen az olyan nedvességelnyelő anyagok esetében, mint a PA, ahol a nedvesség lágyítóként működik, és növeli a formázás zsugorodási sebességét. Ugyanakkor az újrahasznosított anyagok hozzáadása a molekuláris láncszakadás miatt megváltoztatja az olvadási indexet. Ha egyenetlenül keverjük össze, ugyanazon termék tétel mérettűrései jelentősen eloszlanak.
2, Formagyártás és szerkezet: precíziós "fizikai mennyezet".
A formaüreg a termék "gazdája", de maga a mester gyártási pontossága és mechanikai állapota határozza meg a termék méretének felső határát.
1
Nem megfelelő feldolgozási tolerancia és kompenzáció
A formagyártás során elkerülhetetlenek a mechanikai feldolgozási tűréshatárok, és ami még fontosabb, ha a tervezés során nem veszik figyelembe a zsugorodási sebességet (például nem veszik figyelembe az üvegszálak orientációját vagy az extrudálás utáni zsugorodást), még akkor is, ha a formát mikrométeres szintre dolgozzák fel, a végtermék akkor is nagy eltéréssel hulladék lesz.
2
Merev deformáció és kopás
A befecskendezési nyomás gyakran eléri a tíz megapascalt. Ha az öntőforma merevsége nem megfelelő, a formaüreg nagy nyomás alatt rugalmas táguláson megy keresztül, ami a termék falvastagságának növekedését eredményezi. Ugyanakkor a hozzáadott üvegszálas (GF) műanyagoknál a formaüreg felületét az olvadék erodálja, ami kopásos kopást eredményez. Hosszan tartó-gyártás után megnő a formaüreg mérete, és ennek megfelelően nő a termék falvastagsága is. Ezen túlmenően, a vezetőmechanizmus kopása a forma eltolódását okozhatja, ami közvetlenül visszafordíthatatlan geometriai méreteltéréseket eredményezhet.
tranziens folyamatváltozók
Az eljárási paraméterek a legaktívabb és leggyakrabban változó változók a fröccsöntési folyamatban, amelyek közvetlenül meghatározzák az ömledék folyási viselkedését, hűtési sebességét és zsugorodási állapotát a formaüregben. Közülük a hőmérséklet, nyomás és idő szinergiája, játéka képezi a mérethibák dinamikus forrását.
A hőmérséklet-szabályozás a teljes fröccsöntési folyamaton áthalad, beleértve a hordó hőmérsékletét, a fúvóka hőmérsékletét és a forma hőmérsékletét. A forma hőmérséklete az a hőmérsékleti paraméter, amely a legnagyobb hatással van a termék méretpontosságára. A forma hőmérséklete közvetlenül szabályozza a termék hűtési és formálási folyamatát. A fúvóka lefagyásától a termék lebontásáig tartó időszakban a forma hőmérséklete határozza meg a kristályos műanyag kristályosságát. A penész hőmérsékletének növekedésével a kristályosság nő, és a zsugorodás fokozódik. De ha a forma hőmérséklete túl alacsony vagy egyenetlen, a termék nem megfelelő hűtése is méretbeli instabilitáshoz vezethet. A precíziós fröccsöntéshez az öntőforma hőmérsékletét pontosan szabályozni kell egy adott tartományon belül (például 35-45 °C), hogy a méretbeli zsugorodást a minősített indikátorokon belül szabályozzuk.
Az anyaghordó hőmérséklete egy másik kulcsfontosságú változó. Ha a hőmérséklet túl magas (az ajánlott 5-10 fokos feldolgozási tartományon túllépve), a műanyagolvadék viszkozitása csökken, a folyóképesség pedig túl erős lesz. A hűtési szakaszban a molekuláris lánc mozgásának szabad helye megnő, a zsugorodási sebesség nő, és a méreteltérés elérheti a 0,1% -0,3% -ot; Túl alacsony hőmérséklet esetén az olvadék folyóképessége rossz, a töltet nem elegendő, és a termék mérete kisebb.
Számos folyamatparaméter közül a tartási nyomás van a legnagyobb hatással a termék méretére. A tartási nyomás szakaszában az anyag folyamatos utántöltése a formaüregbe a hűtési zsugorodás kompenzálására szolgál - az elégtelen tartónyomás túlzott zsugorodást és kisebb méreteket okozhat; A túlzott nyomástartás túlméretes termékekhez vagy akár szélek megjelenéséhez vezethet. A gyakorlati adatok azt mutatják, hogy a tartónyomás minden 10 MPa-os ingadozása esetén egyes precíziós műanyag alkatrészek méreteltérése több mint 0,02 mm-rel nőhet. A tanulmány azt is kimutatja, hogy minél vékonyabb a fröccsöntött rész fala, annál nagyobb a tartónyomás hatása a méretre. A tartási időt sem lehet figyelmen kívül hagyni. Ha túl rövid az idő, nem tudja hatékonyan kompenzálni a zsugorodást, túl hosszú idő pedig túltöltést okozhat.
A befecskendezési nyomás és a befecskendezési sebesség elsősorban a töltési szakaszt befolyásolja. A befecskendezési nyomás túl alacsony, ami megnehezíti az olvadék számára, hogy teljesen kitöltse a formaüreget, különösen összetett, vékony falú{1}}szerkezeteknél, amelyek hajlamosak a rövid lövésekre; A nagyobb befecskendezési sebesség és nyomás a megfelelően meghosszabbított töltési és tartási idővel kombinálva előnyös a méretinstabilitási hibák leküzdésében.
A befecskendezési sebesség hatása finomabb. A nagy sebességű befecskendezés erős nyíróáramlást okoz az olvadékban a csatornában és az üregben, ami helyi hőmérsékletnövekedést és viszkozitáscsökkenést eredményez a nyírási melegítés miatt. Ugyanakkor a nyírási áramlási mező indukálja a polimer láncok áramlási irány szerinti orientációját. Ez a fagyott orientáció a formázás utáni feszültséglazuláshoz vezet, ami a termék eltérő zsugorodási mennyiségét eredményezi áramlási irányban és merőlegesen -, azaz anizotróp zsugorodást. Ez a termék vetemedésének és deformációjának egyik alapvető oka.
Az összes folyamatparamétert szigorúan ellenőrizni kell a folyamatkövetelményeknek megfelelően, különösen az egyes műanyag alkatrészek fröccsöntési ciklusának következetesnek kell lennie, és nem lehet önkényesen megváltoztatni. A hőmérséklet, nyomás és idő bármilyen kis ingadozása kumulatív hatásokon keresztül tükröződik a végső mérettűrésben.
a mérethibák „hardverplafonja”.
Maga a fröccsöntő gép pontossága határozza meg, hogy a folyamatutasítások hűen végrehajthatók-e, és ez a méretpontosság fizikai alapja. Ha magának a berendezésnek a pontossága nem megfelelő, még a legpontosabb folyamatparaméterek sem alakíthatók át minősített termékekké.
A precíziós fröccsöntés megköveteli, hogy a fröccsöntő gép vezérlőrendszerének biztosítania kell a különböző folyamatparaméterek jó megismételhetőségét. Ehhez több-lépcsős visszacsatolási vezérlésre van szükség az olyan folyamatparamétereknél, mint a befecskendezési térfogat, befecskendezési nyomás, befecskendezési sebesség, tartási nyomás, ellennyomás és csavarsebesség, míg a PID-szabályozók a hordó és a fúvóka precíz hőmérséklet-szabályozására szolgálnak.
A modern, csúcskategóriás{0}}szervó fröccsöntő gépek 3 ‰-nél kisebb súly-ismételhetőségi pontosságot és ± 0,2 mm-es szerszámnyitási pontosságot érhetnek el zárt-hurkú vezérléssel. A befecskendező rendszer zárt-hurkú vezérlése akár 0,01 mm-en belüli ismételt pozicionálási pontosságot is elérhet. Összehasonlításképpen: egy hagyományos fröccsöntő gép fröccsöntő kapcsolási reakcióideje körülbelül 300 ms, míg egy teljesen zárt-hurkú ultraprecíziós fröccsöntőgép sokkal jobb ennél a szintnél.
A hidraulikus rendszer a fröccsöntő gép szíve. A precíziós fröccsöntő gépek általában zárt-hurkú szabályozást igényelnek a hidraulikaolaj fűtésében és hűtésében, hogy az olaj hőmérsékletét 50-55 °C körüli szinten stabilizálja, hogy elkerülhető legyen az olajhőmérséklet változása által okozott viszkozitás és áramlási sebesség ingadozása, ami a folyamatparaméterek instabilitásához vezethet. A fejlett szervo hidraulikus rendszer ± 0,5 bar alatti nyomásingadozás szabályozást tesz lehetővé, és a fő mozgástengely megismételhetőségi pontossága eléri a ± 0,05% -ot. Az elmozdulásérzékelő pontosságának legalább 0,1 mm-nek kell lennie a mérési löket, a befecskendezési löket és a maradék anyagpárna vastagságának szigorú ellenőrzéséhez, biztosítva minden alkalommal a pontos befecskendezési mennyiséget.
A precíziós fröccsöntéshez szükséges fröccsnyomás sokkal nagyobb, mint a hagyományos fröccsöntésé - a normál fröccsöntéshez 40-120 MPa, míg a precíziós fröccsöntéshez 180-250 MPa-ra, sőt egyes esetekben akár 415 MPa-ra is szükség van. Ilyen nagy nyomás alatt, ha a fröccsöntő gép szorítórendszerének merevsége nem kielégítő, a sablon rugalmas deformáción megy keresztül, aminek következtében a forma elválasztó felülete kinyílik, és a termék sorja keletkezik, ami a pontosság csökkenését eredményezi. Ezért a nagy merevségű sablon kialakítása és az egyenletes reteszelőerő-eloszlás előfeltétele a pontosság biztosításának.
A csavarok és a hengerek kopása a berendezés pontosságának romlásának gyakori oka. Különösen a visszafordításgátló gyűrű (más néven gumigyűrű) erősen elhasználódik a megerősített töltőanyagok (például üvegszál) hosszú távú-gyártása után. A visszafordításgátló gyűrű rossz tömítése az olvadék visszafolyását okozhatja az injektálás során, ami instabil méréshez és ingadozásokhoz vezethet a befecskendezési végpontban. Ez közvetlenül tükröződik az egyes fröccsöntött termékek tömegének eloszlásában és a tételek közötti méretkülönbségekben
5, Környezeti interferencia: rejtett és állandó „külső változók”
A környezeti tényezők a legkönnyebben figyelmen kívül hagyható, de folyamatosan befolyásoló változók a fröccsöntési folyamatban.
1. A környezeti hőmérséklet szezonális ingadozása
A műhelykörnyezet hőmérséklet-változásai közvetlenül befolyásolják a forma hűtési hatékonyságát és az olvadék hőmérsékletének szabályozását. A nappal és az éjszaka közötti hőmérséklet-különbség a forma ismételt kitágulását és összehúzódását okozhatja, és a formahőmérséklet-szabályozó hőmérséklet-szabályozását befolyásolja a környezeti hatás, ami instabil zsugorodást és ingadozásokat eredményez az ugyanabban a tételben lévő termékek méretében. A tényleges mérési adatok azt mutatják, hogy a környezeti hőmérséklet minden 5 °C-os növekedése esetén a PP anyagból készült termékek méreteltérése 12%-kal -15%-kal nő. Példának okáért PC anyagokat vesszük, minden 5 C-os hőmérséklet-változásnál a méreteltérés elérheti a 0,05% -0,1% -ot. Az alacsony hőmérsékletű környezetben gyártott fröccsöntött alkatrészek általában olyan jelenségeket mutatnak, mint a kisebb méret és a megnövekedett vetemedés. Ez megköveteli a gyártóktól, hogy a külső környezet változásainak megfelelően időben állítsák be a berendezések és formák folyamati hőmérsékletét.
2. Anyagok páratartalom és nedvszívó tágulása
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%), a méretbővülés elérheti a 0,2% -0,5% -ot. Ha a páratartalom 10%-kal változik, a nylon anyagok méret-ingadozása elérheti a 0,1-0,3%-ot.
Ami még bonyolultabb, hogy bizonyos anyagok nedvességfelvétele és tágulása anizotróp tulajdonságokat mutat - minél magasabb a környezet páratartalma és minél hosszabb az idő, annál nagyobb lesz az üvegszállal erősített PA66 anyag, és a méretváltozás a függőleges áramlási irányban nagyobb, mint az áramlási irányban. Ez azt jelenti, hogy még ugyanazon anyag és termék esetén is különböző méretűek a páratartalomra adott reakciója különböző irányban, ami további kihívásokat jelent a precíziós szerelvények tervezésénél.
3. Berendezések termikus deformációja
A berendezés hosszú ideig tartó -működése okozta termikus deformáció szintén méreteltérésekhez vezethet. A fröccsöntő gép különböző alkatrészei a folyamatos működés során a súrlódási hő hatására kitágulnak, ami megváltoztathatja az olyan kulcsfontosságú paramétereket, mint a forma befogási pontossága és a fröccsöntési löket. Ezt a lassú és folyamatos sodródást a kezelők gyakran nehezen tudják azonnal észlelni.
6, Rendszervezérlés logikája
Összefoglalva, a fröccsöntési folyamat paraméterei, a berendezés pontossága és a környezeti interferencia nem elszigetelt hatások, hanem egy dinamikus rendszer, amely rétegről rétegre kapcsolódik és továbbítódik. A folyamatparaméterek „valós idejű szabályozók”, a berendezés pontossága „végrehajtási garancia”, a környezet pedig „háttérzaj”. A méretpontosság biztosítása érdekében szisztematikus irányítási gondolkodásmódot kell kialakítani: nagy-precíziós zárt-hurkú fröccsöntő gépek kiválasztása és rendszeres karbantartása; Alkalmazza a penész hőmérsékletű gépet és a műhely hőmérséklet-szabályozó rendszerét a környezeti interferencia elkülönítésére; Az érzékeny anyagok (például PA) szigorú szárítási és páratartalom-szabályozási kezelésének végrehajtása; És folyamatosan figyelje a folyamatparaméterek stabilitását a Statistical Process Control (SPC) segítségével. Csak e három dimenzió szerves egészként történő ellenőrzésével lehet az objektív hibákat folyamatosan és stabilan tömöríteni a tervezési tűrés zónán belül.
