Температура на шприцформата: Оптимизиране за ефективност на производството

Шприцването е един от най-широко използваните производствени процеси за производство на големи обеми пластмасови части. За да осигурите постоянно качество на частите и оптимална производствена ефективност, температура на формата е един от най-критичните фактори за контрол. Температурата на матрицата оказва значително влияние върху поведението на потока на пластмасовата стопилка по време на пълнене и скоростта на охлаждане на частта. Ако матрицата е твърде студена, стопилката трудно ще запълни кухината напълно, което ще доведе до къси удари или други дефекти. Обратно, ако формата е твърде гореща, пластмасата ще отнеме повече време, за да се втвърди, увеличавайки времето на цикъла. В тази публикация ще ви помогнем да придобиете по-задълбочен поглед върху това как температурата влияе върху леенето под налягане и специфичните мерки за по-добър контрол на температурата на формата.

Обяснение на системите за контрол на температурата на матрицата

Компоненти на система за контрол на температурата на формата

Системата за контрол на температурата на формата се състои от няколко ключови компонента, които работят заедно:

• Електронна система за управление: Обработва информация от други системи и издава команди
• Механична система (циркулационна помпа): Доставя топлина от отоплителната система към формата
• Система за следене на нивото на течността: Следи нивата на охлаждащата течност и сигнализира за презареждане
• Отоплителна система: Загрява охлаждащата течност до зададената температура
• Охладителна система: Отстранява излишната топлина, като често използва пластинчати топлообменници за индиректно охлаждане
• Система за измерване на температурата: Измерва температурата на матрицата и препредава данни към системата за управление
• Безопасна система за освобождаване на налягането: Изпуска и освобождава налягането, ако то стане твърде високо

Видове регулатори на температурата на матрицата

Съществуват два основни типа регулатори на температурата на формата в зависимост от използваната нагряваща среда:

1. Контролери за температура на водата 
   – Температурен диапазон обикновено в рамките на 180°C
   – Обикновен тип: до 120°C, високотемпературен тип: до 180°C

2. Контролери за температура на маслото
   – Използва се за температури над 180°C, до 350°C  
   – Обикновен тип: до 200°C, високотемпературен тип: до 350°C

Принцип на работа

Ето опростено обяснение за това как работи регулатор на температурата на водна форма:
1. Циркулационната помпа изтласква вода през системата
2. Отоплителната система загрява водата до зададената температура
3. Горещата вода тече през канали във формата, пренасяйки топлина
4. Системата за измерване на температурата измерва температурата на формата
5. Ако температурата е твърде ниска, системата за управление сигнализира на нагревателя да се включи
6. Ако температурата е твърде висока, охладителната система премахва излишната топлина
7. Системата за освобождаване на налягането изпуска охлаждащата течност, ако налягането стане опасно високо

Чрез прецизно контролиране на температурата на матрицата, тези системи спомагат за минимизиране на дефектите, оптимизират времената на цикъла и подобряват цялостното качество на детайлите и последователността при леене под налягане. Инвестирането в добра система за контрол на температурата на формата, съобразена с вашите специфични изисквания за формоване, може да доведе до значителни печалби в производствената ефективност.

Влияние на температурата на матрицата върху леенето под налягане

Ефекти от ниската температура на плесента

1. Лош външен вид и покритие на повърхността

• Ниската температура на матрицата намалява течливостта на пластмасовата стопилка, което може да доведе до непълно запълване и по-малко лъскава повърхност, особено за материали като ABS.
• Ако температурата на матрицата е твърде ниска за текстурирани повърхности, стопилката може да не запълни напълно фините детайли на текстурата, което води до лоша репликация на повърхността на матрицата.

2. Повишени вътрешни напрежения и деформация

• Ниската температура на формата причинява бързо охлаждане и „замръзване“ на молекулите, натрупвайки вътрешни напрежения в частта.
• Неравномерното охлаждане и свиване поради ниски температури на формата може да доведе до изкривяване и нестабилност на размерите на формованата част.
• По повърхността на детайла могат да се образуват видими заваръчни линии, които намаляват здравината му.

3. Промени в механичните свойства

• Ниските температури на матрицата могат да намалят якостта на опън на формованата част в сравнение с по-високите температури на матрицата.
• Бързото охлаждане при ниски температури може да увеличи крехкостта на частта и да намали нейната якост на удар и устойчивост на умора.

4. По-дълги времена на цикъла

• Въпреки че ниските температури на формата могат да намалят времето за охлаждане, те изискват по-високо налягане на впръскване, за да запълнят кухината поради намалената течливост на стопилката.
• Това може да увеличи общото време на цикъла, особено за кристални материали, изискващи достатъчно охлаждане за стабилност на размерите.

Ефекти от висока температура на мухъл

1. Подобрена повърхност и външен вид

• По-високата температура на матрицата позволява на пластмасата да тече по-лесно и да запълва фините детайли на повърхността, което води до по-гланцово и по-привлекателно покритие на повърхността, особено за материали като ABS.
• Пластмасовият състав е по-близо до повърхността на формата при по-високи температури, което води до по-добра репликация на текстурата.

2. Подобрени механични свойства

• По-високите температури на матрицата могат да подобрят якостта на опън на формованата част в сравнение с по-ниските температури на матрицата.
• За кристалните пластмаси високата температура на матрицата позволява повече време за кристализация, увеличавайки твърдостта на частта и устойчивостта на топлина.

3. Намалени вътрешни напрежения и изкривяване

• Високите температури на формата забавят процеса на охлаждане, позволявайки на молекулите да се отпуснат и да се ориентират по-равномерно, намалявайки остатъчните напрежения в детайла.
• По-плавното охлаждане при по-високи температури на матрицата минимизира различното свиване и изкривяването на формованата част.

4. Увеличени времена на цикъла и потенциал за дефекти

• Основният недостатък на високите температури на формата е необходимото по-дълго време за охлаждане, което увеличава общото време на цикъла и намалява производителността.
• Твърде високите температури могат да доведат до залепване на пластмасата по формата, създавайки ярки петна или други повърхностни дефекти.
• Съществува по-голям риск от пламване и образуване на неравности, ако температурата на формата е твърде висока, тъй като пластмасата остава разтопена за по-дълго време.

5. Възможно влошаване на свойствата на материала

• Някои полимери могат да претърпят термично разграждане или окисляване, ако се обработват при прекалено високи температури на формата, което води до намаляване на молекулното тегло и механичните свойства.
• Комбинацията от висока температура на формата, висока температура на топене и дълго време на престой създава най-голям риск от разграждане на материала по време на формоване.

Мерки за по-добър контрол на температурата на матрицата

1. Използвайте регулатори на температурата на формата

• Контролерите за температура на матрицата са основни устройства, които регулират и поддържат прецизни температури на матрицата. Те работят както за отопление, така и за охлаждане.
• Изберете регулатор на температурата на формата с достатъчна скорост на потока и възможности за налягане, за да отговори на нуждите на вашата конкретна форма.

2. Наблюдавайте дебита на охлаждащата течност

• Адекватният дебит на охлаждащата течност е от решаващо значение, тъй като той определя колко бързо може да се охлади матрицата, което влияе както върху качеството на продукта, така и върху времето на цикъла.
• Проверете дали скоростта на потока не е нито твърде ниска, което може да причини лош контрол на температурата, нито твърде висока, което може да бъде разточително и неефективно.

3. Установете контрол на температурния градиент

• Поддържайте постоянна температура в матрицата, за да предотвратите дефекти. Правилният контрол на градиента на температурата минимизира вътрешните напрежения в формованата част.
• Дизайнерите на матрицата трябва да се стремят към температурна разлика от не повече от 5°C между сърцевината и кухината, за да се намали деформацията.

4. Оптимизирайте дизайна на охлаждащия канал

• Местоположението, дълбочината и стъпката на охлаждащите канали значително влияят на равномерността на температурата на повърхността на формата.
• Стремете се към еднаква температура на повърхността на формата чрез оптимизиране на дълбочината на охлаждащия канал (в идеалния случай 1-2,5 пъти диаметъра на канала) и стъпката (2,5-3 пъти диаметъра на канала).

5. Изберете подходящи материали за формата

• Материалът на формата има дълбоко влияние върху топлообмена. Помислете за топлопроводимостта, когато избирате материали за формите.
• За приложения с висока толерантност може да са необходими медни сплави за поддържане на диференциал при ниска температура и намаляване на деформацията, докато по-евтини материали като стомана H13 могат да се използват за части с по-ниска толерантност.

6. Прилагайте техники за бързо нагряване и охлаждане

• Формоването с бърз топлинен цикъл (RHCM) включва бързо нагряване на матрицата над точката на топене, за да се улесни пластмасовият поток, и след това бързо охлаждане, за да се ускори втвърдяването.
• RHCM може да подобри качеството и прецизността на повърхността, но е енергоемък и трябва да бъде запазен за специални приложения.

Чрез прилагането на тези мерки и непрекъснатото наблюдение на температурните показатели на формата, шприцоващите машини могат да постигнат по-строг контрол върху този критичен параметър на процеса. Това води до подобрено качество на частите, намалени дефекти и оптимизирани времена на цикъла за по-голяма ефективност на производството.

Температура на леене под налягане за различни пластмаси

Следната таблица обобщава препоръчителните температури за леене под налягане за различни пластмаси:

Забележка: Оптималният температурен диапазон на формоване зависи от конкретния клас, добавките, геометрията на детайла, желания баланс на свойствата и времето на цикъла. Внимателният контрол както на температурата на стопилката, така и на температурата на матрицата е от решаващо значение за постигане на високо качество на частите и ефективност на производството при леене под налягане.