Температура литьевой формы: оптимизация для повышения эффективности производства

Литье под давлением является одним из наиболее широко используемых производственных процессов для производства больших объемов пластиковых деталей. Чтобы обеспечить стабильное качество деталей и оптимальную эффективность производства, температура формы является одним из наиболее важных факторов, которые необходимо контролировать. Температура формы оказывает существенное влияние на текучесть расплава пластика при заполнении и скорость охлаждения детали. Если форма слишком холодная, расплаву будет трудно полностью заполнить полость, что приведет к образованию коротких швов или другим дефектам. И наоборот, если форма слишком горячая, пластику потребуется больше времени для затвердевания, что увеличивает время цикла. В этом посте мы поможем вам глубже понять, как температура влияет на литье под давлением, а также конкретные меры по лучшему контролю температуры пресс-формы.

Объяснение систем контроля температуры пресс-формы

Компоненты системы контроля температуры пресс-формы

Система контроля температуры пресс-формы состоит из нескольких ключевых компонентов, которые работают вместе:

• Электронная система управления: обрабатывает информацию от других систем и выдает команды.
• Механическая система (циркуляционный насос): передает тепло от системы отопления к форме.
• Система контроля уровня жидкости: контролирует уровень охлаждающей жидкости и сигнализирует о необходимости дозаправки.
• Система отопления: Нагревает охлаждающую жидкость до заданной температуры.
• Система охлаждения: удаляет избыточное тепло, часто используя пластинчатые теплообменники для непрямого охлаждения.
• Система измерения температуры: измеряет температуру пресс-формы и передает данные в систему управления.
• Система безопасности сброса давления: сбрасывает и сбрасывает давление, если оно становится слишком высоким.

Типы регуляторов температуры пресс-формы

Существует два основных типа регуляторов температуры пресс-формы в зависимости от используемого теплоносителя:

1. Регуляторы температуры воды 
   – Диапазон температур обычно в пределах 180°C.
   – Обычный тип: до 120°С, высокотемпературный тип: до 180°С.

2. Регуляторы температуры масла
   – Используется при температурах выше 180°C, до 350°C.  
   – Обычный тип: до 200°С, высокотемпературный тип: до 350°С.

Принцип работы

Вот упрощенное объяснение того, как работает регулятор температуры формы водяного типа:
1. Циркуляционный насос проталкивает воду по системе.
2. Система отопления нагревает воду до заданной температуры.
3. Горячая вода течет по каналам в форме, передавая тепло.
4. Система измерения температуры измеряет температуру пресс-формы.
5. Если температура слишком низкая, система управления подает сигнал нагревателю о включении.
6. Если температура слишком высокая, система охлаждения отводит лишнее тепло.
7. Система сброса давления выпускает охлаждающую жидкость, если давление становится опасно высоким.

Точно контролируя температуру пресс-формы, эти системы помогают минимизировать дефекты, оптимизировать время цикла и улучшить общее качество и стабильность деталей при литье под давлением. Инвестиции в хорошую систему контроля температуры пресс-формы, адаптированную к вашим конкретным требованиям к формованию, могут привести к значительному повышению эффективности производства.

Влияние температуры пресс-формы на литье под давлением

Влияние низкой температуры пресс-формы

1. Плохой внешний вид и качество поверхности.

• Низкая температура формы снижает текучесть расплава пластика, что может привести к неполному заполнению и менее блестящей поверхности, особенно для таких материалов, как АБС-пластик.
• Если температура формы слишком низкая для текстурированных поверхностей, расплав может не полностью заполнить мелкие детали текстуры, что приведет к плохому воспроизведению поверхности формы.

2. Повышенные внутренние напряжения и коробление.

• Низкая температура формы приводит к быстрому охлаждению и «замерзанию» молекул, создавая внутренние напряжения в детали.
• Неравномерное охлаждение и усадка из-за низких температур формы могут привести к короблению и нестабильности размеров отлитой детали.
• На поверхности детали могут образовываться видимые линии сварки, снижающие ее прочность.

3. Изменение механических свойств.

• Низкие температуры пресс-формы могут снизить прочность на разрыв формованной детали по сравнению с более высокими температурами пресс-формы.
• Быстрое охлаждение при низких температурах может повысить хрупкость детали, снизить ее ударную вязкость и усталостную прочность.

4. Более длительное время цикла

• Хотя низкие температуры формы могут сократить время охлаждения, они требуют более высокого давления впрыска для заполнения полости из-за пониженной текучести расплава.
• Это может увеличить общее время цикла, особенно для кристаллических материалов, требующих достаточного охлаждения для стабильности размеров.

Влияние высокой температуры пресс-формы

1. Улучшенное качество поверхности и внешний вид.

• Более высокая температура формы позволяет пластику легче растекаться и заполнять мелкие детали поверхности, в результате чего поверхность становится более блестящей и привлекательной, особенно для таких материалов, как АБС-пластик.
• При более высоких температурах пластиковая композиция оказывается ближе к поверхности формы, что приводит к лучшему воспроизведению текстуры.

2. Улучшенные механические свойства.

• Более высокие температуры пресс-формы могут улучшить прочность на разрыв формованной детали по сравнению с более низкими температурами пресс-формы.
• Для кристаллических пластмасс высокая температура формы дает больше времени для кристаллизации, увеличивая жесткость и термостойкость детали.

3. Снижение внутренних напряжений и короблений.

• Высокие температуры пресс-формы замедляют процесс охлаждения, позволяя молекулам расслабиться и ориентироваться более равномерно, уменьшая остаточные напряжения в детали.
• Более постепенное охлаждение при более высоких температурах формы сводит к минимуму дифференциальную усадку и коробление отлитой детали.

4. Увеличение времени цикла и вероятность возникновения дефектов.

• Основным недостатком высоких температур пресс-формы является более длительное время охлаждения, что увеличивает общее время цикла и снижает производительность.
• Чрезмерно высокие температуры могут привести к прилипанию пластика к форме, образованию ярких пятен или других дефектов поверхности.
• При слишком высокой температуре формы существует больший риск образования заусенцев и заусенцев, поскольку пластик дольше остается расплавленным.

5. Возможное ухудшение свойств материала.

• Некоторые полимеры могут подвергаться термическому разложению или окислению при обработке при чрезмерно высоких температурах формы, что приводит к снижению молекулярной массы и механических свойств.
• Сочетание высокой температуры формы, высокой температуры плавления и длительного времени пребывания представляет собой наибольший риск деградации материала во время формования.

Меры по лучшему контролю температуры пресс-формы

1. Используйте контроллеры температуры пресс-формы.

• Регуляторы температуры пресс-формы — это важные устройства, которые регулируют и поддерживают точную температуру пресс-формы. Они работают как для обогрева, так и для охлаждения.
• Выберите регулятор температуры пресс-формы с достаточной скоростью потока и давлением, отвечающий потребностям вашей конкретной пресс-формы.

2. Контролируйте расход охлаждающей жидкости.

• Адекватный расход охлаждающей жидкости имеет решающее значение, поскольку он определяет, насколько быстро может быть охлаждена форма, что влияет как на качество продукта, так и на время цикла.
• Убедитесь, что скорость потока не слишком низкая, что может привести к плохому контролю температуры, и не слишком высокая, что может быть расточительным и неэффективным.

3. Установите контроль температурного градиента.

• Поддерживайте постоянную температуру по всей форме, чтобы предотвратить появление дефектов. Правильный контроль температурного градиента сводит к минимуму внутренние напряжения внутри формованной детали.
• Разработчики пресс-форм должны стремиться к тому, чтобы разница температур между стержнем и полостью не превышала 5°C, чтобы уменьшить коробление.

4. Оптимизация конструкции охлаждающего канала

• Расположение, глубина и шаг охлаждающих каналов существенно влияют на однородность температуры поверхности формы.
• Стремитесь к равномерной температуре поверхности формы, оптимизируя глубину канала охлаждения (в идеале в 1–2,5 раза больше диаметра канала) и шаг (в 2,5–3 раза больше диаметра канала).

5. Выберите подходящие материалы формы.

• Материал формы оказывает глубокое влияние на теплообмен. При выборе материалов формы учитывайте теплопроводность.
• Для применений с высокими допусками могут потребоваться медные сплавы для поддержания низкотемпературного перепада и уменьшения коробления, в то время как для деталей с более низкими допусками можно использовать менее дорогие материалы, такие как сталь H13.

6. Внедрить методы быстрого нагрева и охлаждения.

• Формование с быстрым тепловым циклом (RHCM) предполагает быстрый нагрев формы выше точки плавления, чтобы облегчить текучесть пластика, а затем быстрое ее охлаждение для ускорения затвердевания.
• RHCM может улучшить качество и точность поверхности, но он энергозатратен и его следует использовать для особых применений.

Применяя эти меры и постоянно контролируя температуру пресс-формы, производители литья под давлением могут добиться более жесткого контроля над этим критическим параметром процесса. Это приводит к улучшению качества деталей, уменьшению дефектов и оптимизации времени цикла для повышения эффективности производства.

Температура литья под давлением различных пластмасс

В следующей таблице приведены рекомендуемые температуры литья под давлением различных пластмасс:

Примечание. Оптимальный диапазон температур формования зависит от конкретной марки, добавок, геометрии детали, желаемого баланса свойств и времени цикла. Тщательный контроль температуры расплава и формы имеет решающее значение для достижения высокого качества деталей и эффективности производства при литье под давлением.