(I) Preparazione prima dello stampaggio
Ispezione dell’aspetto delle materie prime e misurazione delle prestazioni di processo: comprende il controllo del colore della plastica, della granulometria e dell’uniformità, della fluidità (indice di fusione, viscosità), della stabilità termica e del tasso di ritiro.
Preriscaldamento ed essiccazione della plastica: rimuovere l’umidità eccessiva e le sostanze volatili dal materiale per prevenire difetti o degradazione sulla superficie dei pezzi in plastica dopo lo stampaggio, che ne comprometterebbero l’aspetto e la qualità interna. Metodo di essiccazione del materiale: per piccole produzioni, essiccazione in forno; per grandi produzioni, essiccazione a letto fluido o sotto vuoto.
Pulizia del cilindro: il cilindro deve essere pulito quando si cambiano prodotti, materie prime e colori.
Preriscaldamento degli inserti: ridurre la differenza di temperatura tra il materiale e l’inserto, ridurre lo stress da ritiro della plastica attorno all’inserto e garantire la qualità dei pezzi in plastica.
Scelta del distaccante: i distaccanti comuni includono stearato di zinco, paraffina liquida e olio siliconico.
(II) Processo di iniezione
Alimentazione: aggiungere plastica granulare o in polvere nella tramoggia della macchina per iniezione.
Plastificazione: la materia prima plastica nella vite viene fusa dal dispositivo di riscaldamento della macchina per iniezione, diventando una massa fusa di plastica con buona plastificabilità.
Riempimento dello stampo: la massa fusa di plastica plastificata entra e riempie la cavità dello stampo attraverso l’ugello e il sistema di alimentazione dello stampo, a una determinata pressione e velocità, sotto la spinta del pistone o della vite della macchina per iniezione.
Mantenimento della pressione e compensazione del ritiro: dopo che la massa fusa ha riempito la cavità, continua a mantenere la pressione per reintegrare il materiale sotto la spinta del pistone o della vite della macchina per iniezione, in modo che la massa fusa nel cilindro continui a entrare nella cavità per compensare il ritiro della plastica nella cavità e impedire il riflusso della massa fusa.
Raffreddamento dopo il congelamento del punto di iniezione: dopo un certo periodo di tempo, la plastica fusa nella cavità si solidifica, garantendo che il pezzo in plastica abbia una rigidità sufficiente durante l’estrazione dallo stampo e non causi deformazioni o imbarcamenti.
Estrazione dallo stampo: quando il pezzo in plastica si raffredda fino a una determinata temperatura, il meccanismo di espulsione lo spinge fuori dallo stampo.
(III) Post-trattamento dei pezzi in plastica
Motivi e funzioni del post-trattamento:
A causa di una plastificazione o cristallizzazione non uniformi, dell'orientamento e del raffreddamento della plastica nella cavità, oppure dell'influenza di inserti metallici o di una lavorazione secondaria impropria dei pezzi in plastica, all'interno del pezzo rimangono inevitabilmente alcune tensioni interne, che possono causarne la deformazione o la rottura durante l'uso. Pertanto, occorre cercare di eliminarle.
Ricottura: processo di trattamento termico in cui il pezzo in plastica viene posto in un mezzo liquido riscaldato (come acqua calda, olio caldo o paraffina liquida) oppure in un forno a circolazione d'aria calda a temperatura costante per un certo periodo di tempo, quindi viene raffreddato lentamente fino a raggiungere la temperatura ambiente.
a) Temperatura: 10°~15° superiore alla temperatura di utilizzo o 10°~20° inferiore alla temperatura di deformazione termica.
b) Tempo: è correlato al tipo di plastica e allo spessore del pezzo in plastica. In genere si può calcolare circa mezz'ora per millimetro.
c) Funzione: eliminare le tensioni interne dei pezzi in plastica, stabilizzarne le dimensioni, aumentare la cristallinità, stabilizzare la struttura cristallina e quindi aumentare il modulo elastico e la durezza.
Regolazione dell'umidità: metodo di post-trattamento che consiste nel mettere i pezzi in plastica appena estratti dallo stampo in un mezzo riscaldante (come acqua bollente o una soluzione di acetato di potassio) per accelerare il raggiungimento dell'equilibrio di assorbimento dell'umidità. (Utilizzato principalmente per plastiche altamente igroscopiche e facilmente ossidabili, come il PA)
a) Temperatura: 100~121℃ (utilizzare il limite superiore quando la temperatura di deformazione termica è elevata e il limite inferiore quando non lo è).
b) Tempo: il tempo di mantenimento termico è correlato allo spessore dei pezzi in plastica, generalmente 2~9 h.
c) Scopo: eliminare le tensioni residue; fare in modo che il prodotto raggiunga il più rapidamente possibile l'equilibrio di assorbimento dell'umidità, per prevenire variazioni dimensionali durante l'uso.
(IV) Parametri di processo dello stampaggio a iniezione
1. Temperatura
a) Temperatura del cilindro
La temperatura del cilindro deve essere compresa tra la temperatura di flusso della viscosità (o il punto di fusione) e la temperatura di decomposizione termica. La temperatura del cilindro del pistone è di 10~20℃ superiore a quella del cilindro della vite.
Caratteristiche della plastica: per le plastiche sensibili al calore, come il poliossimetilene e il polivinilfluoruro, è necessario controllare rigorosamente la temperatura massima del cilindro e il tempo di permanenza nel cilindro; per le plastiche termoplastiche con fibra di vetro, la temperatura del cilindro deve essere aumentata adeguatamente a causa della scarsa fluidità. Per le plastiche termoindurenti, la temperatura del cilindro tende a essere mantenuta bassa per evitare che la massa fusa si indurisca prematuramente nel cilindro.
Pezzi in plastica e struttura dello stampo: per i pezzi a parete sottile, la temperatura del cilindro è più alta rispetto a quella dei pezzi a parete spessa; anche per i pezzi dalla forma complessa o con inserti, la temperatura del cilindro deve essere più alta.
La distribuzione della temperatura del cilindro segue generalmente il principio di temperatura più alta nella parte anteriore e più bassa nella parte posteriore, ovvero la temperatura della sezione posteriore del cilindro (bocca di alimentazione) è la più bassa e quella dell'ugello è la più alta.
Per le presse a iniezione a vite, al fine di prevenire la degradazione termica delle materie plastiche dovuta al calore da attrito di taglio tra la vite e la massa fusa, tra la massa fusa stessa e tra la massa fusa e il cilindro, la temperatura della sezione anteriore del cilindro può essere leggermente inferiore a quella della sezione centrale. Per determinare se la temperatura del cilindro è appropriata, si può utilizzare il metodo dell'iniezione nell'aria per osservare direttamente o valutare la qualità dei pezzi in plastica.
Durante l'iniezione nell'aria, se il flusso del materiale è uniforme, regolare, privo di bolle e di colore omogeneo, significa che la temperatura del materiale è appropriata; se il flusso del materiale è irregolare, presenta striature argentate o variazioni di colore, significa che la temperatura del materiale non è appropriata.
b) Temperatura dell'ugello
È generalmente leggermente inferiore alla temperatura massima del cilindro, per evitare che il materiale fuso goccioli dall'ugello. Tuttavia, non può essere troppo bassa, altrimenti il materiale fuso si solidificherebbe prematuramente nell'ugello, o il materiale solidificato prematuramente verrebbe iniettato nella cavità dello stampo compromettendo la qualità del pezzo in plastica.
c) Temperatura dello stampo
La temperatura dello stampo è determinata dalle caratteristiche della plastica, dalle dimensioni e dalla struttura del pezzo in plastica, dai requisiti prestazionali e da altre condizioni di processo. Temperatura dello stampo ↑, fluidità ↑, densità e cristallinità ↑, ritiro e produttività ↓.
La temperatura dello stampo è generalmente controllata facendo passare un fluido di raffreddamento a temperatura costante; esiste anche un metodo per mantenere una determinata temperatura iniettando il materiale fuso nello stampo, così da raggiungere un equilibrio tra il riscaldamento naturale e la dissipazione naturale del calore; in casi particolari, lo stampo può inoltre essere riscaldato mediante filo resistivo e barra riscaldante a resistenza per mantenerne costante la temperatura. In ogni caso, tuttavia, per la massa fusa plastica si tratta di un processo di raffreddamento.
2. Pressione
(1) Pressione di plastificazione (contropressione): si riferisce alla pressione esercitata sulla massa fusa all'estremità della vite quando, durante l'uso di una macchina a iniezione a vite, la vite ruota all'indietro.
All'aumentare della pressione di plastificazione, aumentano la temperatura e l'uniformità della massa fusa, il colorante si miscela uniformemente e il gas presente nella massa fusa viene espulso. Tuttavia, la velocità di plastificazione diminuisce, prolungando il ciclo di stampaggio.
In condizioni operative normali, presupponendo di garantire la qualità dei componenti in plastica, la pressione di plastificazione deve essere la più bassa possibile, generalmente intorno a 6 MPa e raramente superiore a 20 MPa.
(2) Pressione di iniezione: si riferisce alla pressione esercitata sulla massa fusa di plastica dallo stantuffo o dall'estremità della vite.
Funzione: superare la resistenza al flusso della massa fusa durante il riempimento in fase di iniezione, affinché la massa fusa raggiunga una determinata velocità di riempimento; compattare la massa fusa e impedire il riflusso durante il mantenimento della pressione.
Dimensione: dipende dal tipo di macchina a iniezione, dal tipo di plastica, dalla struttura dello stampo, dalla temperatura dello stampo, dallo spessore delle pareti del componente in plastica e dalla struttura e dalle dimensioni del sistema di alimentazione.
In generale, la pressione di iniezione delle materie plastiche ad alta viscosità è maggiore di quella delle materie plastiche a bassa viscosità; la pressione di iniezione delle materie plastiche con pareti sottili, superfici ampie e forme complesse è elevata; la pressione di iniezione delle macchine a iniezione a stantuffo è maggiore di quella delle macchine a iniezione a vite; la temperatura del cilindro e quella dello stampo sono elevate, mentre la pressione di iniezione è bassa.
(V) Elaborazione delle norme di processo per lo stampaggio della plastica
In base ai requisiti d'uso dei componenti in plastica e alle caratteristiche di lavorazione delle materie plastiche, si seleziona correttamente il metodo di stampaggio, si determinano il processo e le condizioni di stampaggio e si progettano razionalmente gli stampi e le attrezzature di stampaggio della plastica, per garantire che il processo di stampaggio si svolga senza problemi e che i componenti in plastica soddisfino i requisiti. Questo insieme di attività è generalmente definito elaborazione delle norme di processo per i componenti in plastica.
È un documento tecnico guida nella produzione mediante stampaggio della plastica e un'importante base per l'organizzazione della produzione. Accompagna tutte le fasi del processo produttivo e deve essere applicato rigorosamente.
1. Analisi dei componenti in plastica
La forma e la struttura dei componenti in plastica determinano la struttura dello stampo e influiscono notevolmente sulla possibilità di stampare agevolmente i componenti in plastica e sulla loro qualità dopo lo stampaggio.
Per garantire la qualità dei componenti in plastica, è necessario prestare attenzione ai seguenti aspetti:
1.1 Analisi delle materie plastiche
(1) Analisi delle proprietà della plastica
(2) Analisi delle proprietà di processo della plastica
1.2 Analisi della struttura, delle dimensioni, delle tolleranze e delle norme tecniche dei componenti in plastica
(1) Verifica della conformità della struttura del componente in plastica ai requisiti di lavorabilità dello stampaggio
(2) Dimensioni, tolleranze e norme tecniche dei componenti in plastica
2. Determinazione del metodo di stampaggio e del flusso di processo dei componenti in plastica
Sulla base delle caratteristiche delle materie plastiche, dei requisiti dei componenti in plastica e di fattori quali struttura, dimensioni, lotto di produzione, condizioni d'uso e apparecchiature di stampaggio dei componenti in plastica, vengono proposti una serie di schemi di stampaggio praticabili. Attraverso l'analisi comparativa dei vari schemi, viene determinato il metodo di stampaggio migliore per i componenti in plastica in base alle effettive condizioni di produzione in loco. Dopo aver determinato il metodo di stampaggio del componente in plastica, è necessario determinare il relativo flusso di processo.
3. Determinazione delle condizioni di processo dello stampaggio
Per ottenere componenti in plastica conformi ai requisiti mediante i vari metodi di stampaggio, è necessario selezionare condizioni di processo appropriate. Sono numerosi i fattori che influenzano il processo di stampaggio della plastica, così come le condizioni di processo da controllare. Le condizioni di processo sono strettamente correlate tra loro. Pertanto, è necessario analizzare complessivamente le caratteristiche e le condizioni effettive della plastica, selezionare preliminarmente condizioni di processo più ragionevoli e quindi correggerle gradualmente in base alla situazione effettiva dello stampaggio della plastica e ai risultati dell'ispezione dei componenti in plastica durante la prova dello stampo.
4. Selezione delle apparecchiature e degli utensili
Quando viene determinato il metodo di stampaggio, è necessario selezionare apparecchiature di stampaggio appropriate e verificare i relativi parametri di processo e di installazione dell'apparecchiatura e dello stampo. Metodi di stampaggio diversi utilizzano apparecchiature di stampaggio diverse. Oltre alle apparecchiature di stampaggio, anche gli altri processi richiedono la selezione delle apparecchiature corrispondenti, indicando le specifiche e i parametri tecnici delle apparecchiature utilizzate in base al processo.
5. Preparazione dei documenti di processo
La preparazione dei documenti di processo consiste nel riassumere il contenuto e i parametri delle suddette disposizioni sul processo e nel definirli sotto forma di documenti di processo appropriati, come base per la preparazione della produzione e il processo produttivo. La scheda di processo dei componenti in plastica è il documento di processo più importante nella produzione.
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Associazione per lo stampaggio a iniezione dei metalli - Alla scoperta della strada verso l’innovazione
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