Műanyag palack fröccsöntési folyamat

Fröccsöntési folyamat: a hőre lágyuló műanyag fröccsöntés alapvető technológiája

A fröccsöntési eljárás egy hatékony fröccsöntési technológia, amely hőre lágyuló anyagokból különféle termékeket dolgoz fel öntőformák segítségével. A magas szintű automatizálás, a gyors termelési hatékonyság és a nagy termékpontosság előnyeinek köszönhetően a modern műanyag-feldolgozás egyik legszélesebb körben alkalmazott eljárásává vált. A mindennapi műanyag evőeszközöktől és telefontokoktól a precíziós autóalkatrészekig és orvostechnikai eszközökig a fröccsöntési technológia, erős alkalmazkodóképességével és rugalmasságával, számos iparágban támogatja a termékgyártást, és pótolhatatlan helyet foglal el az anyagtudományban és az ipari termelésben.

1. Folyamatelvek és alapvető elemek

A fröccsöntési folyamat alapelve a ciklikus olvadás-áramlásos megszilárdulás ciklikus folyamata: a szilárd műanyag részecskéket hevítik és áramló dinamikus olvadékká olvasztják, amelyet nyomás alatt egy zárt formaüregbe fecskendeznek. A lehűlés és az üregben történő megszilárdulás után az olvadék olyan terméket képez, amely megfelel a formaüreg alakjának. Ezt a folyamatot a nyersanyagok, a fröccsöntő berendezések és a formák három fő elemének szinergikus hatásával kell elérni.

A nyersanyag-jellemzőkre vonatkozó követelmények

A fröccsöntési eljárásnak speciális követelményei vannak a nyersanyagok (termoplasztikus anyagok) teljesítményével szemben, ami közvetlenül befolyásolja a fröccsöntés minőségét és hatékonyságát. Az olvadékfolyási sebesség (MFR) egy kulcsfontosságú mutató, amely tükrözi a műanyagolvadék folyékonyságát. A túlzott MFR nagy zsugorodáshoz és a termék instabil méretéhez vezethet; ha túl alacsony, a folyékonyság gyenge lesz, és olyan problémák léphetnek fel, mint az anyaghiány és a nem megfelelő töltés. A termék összetettségének megfelelően kell kiválasztani a megfelelő MFR műanyagot, például a nagy folyékonyságú PP-t és ABS-t a precíziós alkatrészekhez, valamint a nagy szilárdságú PC-t és PA-t a szerkezeti alkatrészekhez.

A műanyagok hőstabilitása ugyanilyen fontos. Képesnek kell lenniük ellenállni az anyaghordó fűtési hőmérsékletének (általában 150-350 ℃) degradáció nélkül, különben elszíneződést és a termék mechanikai tulajdonságainak romlását okozza. Ezért a feldolgozás előtt meg kell erősíteni a műanyag hőbomlási hőmérsékletét. Például a PVC-hez hőstabilizátort kell adni a bomlás megakadályozása érdekében. Ezenkívül a műanyag zsugorodási sebességét (a hűtési zsugorodás aránya a fröccsöntés után) össze kell hangolni a forma kialakításával. A különböző műanyagok zsugorodási sebessége jelentős eltéréseket mutat (például a PE zsugorodási sebessége 1,5% -3%, a PC zsugorodási sebessége 0,5% -0,7%), és a formának zsugorodási ráhagyást kell fenntartania a termék méretpontosságának biztosítása érdekében.

A fröccsöntött műanyagok közé tartoznak az általános műanyagok (PP, PE, ABS, PS), a műszaki műanyagok (PC, PA, POM, PBT) és a speciális műanyagok (PEEK, PI), amelyek különböző szilárdsági, hőmérséklet-állósági és vegyi ellenállási követelményeket támasztó forgatókönyvekhez alkalmasak.

A fröccsöntő berendezések összetétele

A fröccsöntő gép a fröccsöntési folyamat központi berendezése, amely négy részből áll: befecskendező rendszerből, formarögzítő rendszerből, hidraulikus átviteli rendszerből és elektromos vezérlőrendszerből. A befecskendező rendszer felelős a műanyag olvasztásáért és befecskendezéséért, beleértve a garatot, a hengert, a csigát és a fúvókát: a garat tárolja a műanyag részecskéket, amelyek a gravitáció hatására a hengerbe esnek; Tekerjen egy fűtőgyűrűt az anyaghenger külseje köré, hogy a műanyagot olvadt állapotba melegítse; A csiga forgás és axiális mozgás révén befejezi a műanyag szállítását, tömörítését és lágyítását (olvadékkeverést), és a lágyított olvadékot egy fúvókán keresztül fecskendezik a formába.

A formabefogó rendszer a forma nyitását, zárását és rögzítését valósítja meg, és egy rögzített sablonból, egy mozgó sablonból, egy húzórúdból és egy szorítóhengerből áll. A szorítóerőnek meg kell egyeznie a fröccsöntési nyomással és a termék vetített felületével, hogy megakadályozza a forma megnyúlását és sorják képződését a fröccsöntés során. A szorítóerő kiszámításának képlete: szorítóerő (kN) = a termék vetített felülete (cm²) x fröccsöntési nyomás (MPa) x biztonsági tényező (1,2-1,5).

A hidraulikus erőátviteli rendszer biztosítja a befecskendezés és a forma zárásához szükséges erőt, szabályozva az egyes alkatrészek mozgásának sebességét és nyomását; az elektromos vezérlőrendszer (PLC + érintőképernyő) pontosan szabályozza a folyamatparamétereket (hőmérséklet, nyomás, idő) az automatizált gyártás elérése érdekében. A csúcskategóriás fröccsöntő gépek szervomotorokkal is fel vannak szerelve, amelyek több mint 30%-os energiamegtakarítási aránnyal rendelkeznek.

A formatervezés főbb pontjai

A forma kulcsfontosságú a termék alakjának és minőségének meghatározásában, amely üregből, magból, öntőrendszerből, hűtőrendszerből és kilökőrendszerből áll. Az üreg és a mag által alkotott termék külső és belső felülete többnyire öntőacélból (például P20, 718H) készül, amelyet edzeni és polírozni kell a felület simaságának és kopásállóságának biztosítása érdekében.

Az öntőrendszer a fúvókából a formaüregbe juttatja az olvadt anyagot, beleértve a főcsatornát, az elterelőcsatornát és a beömlőnyílást: a főcsatorna összeköti a fúvókát és az elterelőcsatornát, és a könnyű formából való kivétel érdekében kúposságot (2°-5°) kell kialakítani; az elterelőcsatorna az olvadékot több üregbe osztja el; a beömlőnyílás az olvadék formaüregbe jutásának utolsó csatornája, kis méretével (általában 0,5-2 mm) kényelmes az olvadék vágásához és a termék elválasztásához. A beömlőnyílások gyakori típusai közé tartoznak az oldalsó beömlőnyílások, a hegyes beömlőnyílások és a rejtett beömlőnyílások, amelyeket a termék alakjának megfelelően kell kiválasztani.

A hűtőrendszer a keringő vízen keresztül vezeti el az olvadék hőjét, felgyorsítva a termék megszilárdulását. A hűtővízcsatornának a formaüreg felületéhez közel (15-25 mm-re) kell lennie az egyenletes hűtés biztosítása érdekében. A hűtési idő a formázási ciklus 50-70%-át teszi ki, ami közvetlenül befolyásolja a termelési hatékonyságot. A kidobórendszer (kidobócsap, felső lemez, kidobócső) a lehűlés után kinyomja a terméket a formából, hogy elkerülje a deformációt vagy a karcolásokat.

2. Folyamatáram és főbb paraméterek

A fröccsöntési folyamat egy folyamatos ciklus, és az egyes láncszemek paramétereinek szabályozása közvetlenül befolyásolja a termék minőségét. A teljes folyamat három szakaszból áll: alapanyag-előkészítés, fröccsöntés és utófeldolgozás.

Nyersanyag-előkészítési szakasz

A nyersanyagokat előkezelésnek és szárításnak kell alávetni: az előkezelés magában foglalja a szitálást (szennyeződések eltávolítása) és a keverést (színes mesterkeverék és adalékanyagok arányos hozzáadása) a nyersanyagok egyenletességének biztosítása érdekében; A szárítás higroszkópos műanyagokra (például PA, PC, PBT) irányul, amelyek hajlamosak a levegőből nedvességet felszívni, és olvadáskor hibákat, például buborékokat és ezüsthuzalokat képezhetnek. Szárítógépet (forró levegős szárítást vagy páramentesítést) kell használni a nedvességtartalom 0,02% -0,05% alá csökkentéséhez. A szárítási paraméterek a műanyagtól függően változnak (például a PC szárítási hőmérséklete 120 ℃ 4-6 órán át; a PA6 szárítási hőmérséklete 80-90 ℃ 4 órán át).

Fröccsöntési szakasz

Ez a folyamat lényege, amely öt lépésből áll: lágyítás, befecskendezés, nyomástartás, hűtés, valamint a forma kinyitása és kilökése. Lágyítás: A csiga forgása előre szállítja a műanyag részecskéket, és a henger melegítése és a csiga nyírása alatt megolvasztja azokat, egyenletes olvadékot képezve. A lágyítás minősége a henger hőmérsékletétől, a csiga sebességétől és az ellennyomástól (a csiga forgása közbeni ellennyomás) függ. Ha az ellennyomás túl magas, az meghosszabbítja a lágyítási időt, ha pedig túl alacsony, az egyenetlen lágyítást eredményez.

Befecskendezés: A csiga gyorsan előre mozog, hogy nagy nyomáson és sebességgel befecskendezze az olvadékot a formaüregbe. A befecskendezési nyomás általában 50-150 MPa, a sebesség pedig 30-150 mm/s. Ezt a termék vastagságának és összetettségének megfelelően kell beállítani: a vékony falú termékekhez nagy nyomás és nagy sebesség szükséges (az olvadék lehűlésének csökkentése érdekében), a vastag falú termékekhez pedig alacsony nyomás és alacsony sebesség (a túlfolyás elkerülése érdekében).

Nyomástartás: Miután az olvadék megtöltötte a formaüreget, a csiga bizonyos nyomást tart fenn, hogy az anyagot feltöltse az üregbe, kompenzálva az olvadék hűlési zsugorodását. A nyomástartás általában a befecskendezési nyomás 60–80%-a, és a tartási időt a termék vastagsága határozza meg (vastag falú termékeknél a tartási időt meg kell hosszabbítani). A nem megfelelő tartás a termék benyomódásához és kisebb méretéhez vezethet.

Hűtés: A nyomástartás befejezése után a forma hűtőrendszere a termék hőmérsékletét a hődeformációs hőmérséklet alá csökkenti, lehetővé téve a megszilárdulást és az alakváltozást. A hűtési idő kiszámítási képlete: hűtési idő (s) = (a termék maximális falvastagsága (mm)) ² × anyag-együttható, a különböző műanyag-együtthatók eltérőek (például PE-együttható 0,8, PC-együttható 1,2).

Formanyitás és -kidobás: A hűtés befejeződése után a formazáró rendszer a mozgó sablont visszahúzza és kinyitja a formát. A kilökőrendszer lassú és egyenletes sebességgel dobja ki a terméket a formából, hogy megakadályozza a termék deformálódását vagy kifehéredését.

Utófeldolgozási szakasz

Egyes termékek teljesítményének javítása érdekében utófeldolgozásra van szükség: a felesleges anyag eltávolítása a beömlőnyílásról és az elválasztó felületről a sorják eltávolításával; A hőkezelés (például a PC termékek 2 órás 120 ℃-os kemencében tartása) kiküszöböli a belső feszültséget és megakadályozza a termék repedését; A felületkezelés (szórófestés, galvanizálás, szitanyomás) javítja a megjelenést és a funkcionalitást; Az élelmiszeripari minőségű termékek esetében tisztítás és fertőtlenítés szükséges az olajfoltok és szennyeződések eltávolításához.

3. Minőségellenőrzés és gyakori problémák

A fröccsöntött termékek minőségét három szempont alapján kell ellenőrizni: megjelenés, méret és mechanikai tulajdonságok. A gyakori hibákat a gyártás során a paraméterek optimalizálásával kell megoldani.

Minőségellenőrzési mutatók

A megjelenési minőségi követelmények közé tartozik, hogy nem lehetnek hibák, például sorják, anyaghiányok, buborékok, ezüsthuzalok, zsugorodási nyomok, karcolások stb., amelyek vizuális vagy automatizált vizuális ellenőrzéssel (0,01 mm pontossággal) ellenőrizhetők; A méretpontosságnak meg kell felelnie a rajzi tűréshatárnak (például ± 0,1 mm), és a fő méreteket koordináta-mérőműszerrel vagy tolómérővel kell mérni; A mechanikai tulajdonságoknak (szakítószilárdság, ütésállóság) meg kell felelniük a felhasználási követelményeknek, és a teljesítményszabványokat a nyersanyagok és a késztermékek mintavételezése és vizsgálata biztosítja.

Gyakori hibák és megoldások

A gyártási hibákat gyakran paraméterek vagy szerszámproblémák okozzák, és ennek megfelelően lehet módosítani: a sorjákat (a termék szélén lévő felesleges anyag) növelni vagy csökkenteni kell a nem megfelelő szerszámszorító erő vagy a magas befecskendezési nyomás miatt; Nem elegendő anyag (nem kitöltött üreg) a rossz olvadékfolyóképesség vagy a nem megfelelő befecskendezési térfogat miatt, az anyaghenger hőmérsékletének növelése, a befecskendezési nyomás növelése vagy a tartási idő növelése szükséges; A buborékokat jobban kell szárítani, vagy a csigasebességet csökkenteni kell (a levegő bezárásának csökkentése érdekében) a nyersanyagok nem megfelelő szárítása vagy az olvadékban lévő levegő miatt; A zsugorodási nyomok (felületi mélyedések) a tartási nyomás növelését vagy a hűtővízcsatorna optimalizálását teszik szükségessé a nem megfelelő nyomás vagy az egyenetlen hűtés miatt; A vetemedési deformációt a túlzott belső feszültség okozza, és a szerszám hőmérsékleti gradiensének csökkentése vagy a kapu helyzetének beállítása szükséges az olvadék egyenletes áramlásának biztosítása érdekében.

4. Alkalmazási területek és fejlesztési trendek

A fröccsöntési eljárás, a nagy hatékonyság és pontosság előnyeivel, széles körben elterjedt a különböző iparágakban, és a technológiai fejlődéssel egyre inkább az intelligensebb és környezetbarátabb megoldások felé halad.

Fő alkalmazási területek

A csomagolóipar a fröccsöntési technológia legnagyobb piaca, ahol palackkupakokat, tartályokat, forgatható dobozokat stb. gyártanak. Például az ásványvizes palackkupakok PP fröccsöntéssel biztosítják a menetes tömítést; az autóipar fröccsöntéssel gyárt belső alkatrészeket (műszerfal, ajtópanelek), külső alkatrészeket (lökhárító) és funkcionális alkatrészeket (csatlakozók), valamint műszaki műanyagokat (PC/ABS ötvözet) a könnyűszerkezetes fémek helyettesítésére; a háztartási gépek ipara burkolatokat (hűtőszekrény fiókok, mosógép belső csövek) és szerkezeti elemeket (fogaskerekek, konzolok) gyárt, az ABS pedig a könnyű színezése és mérsékelt szilárdsága miatt a fő anyaggá válik; az orvosi ipar orvosi minőségű műanyagokat (PC, PP) használ fecskendők, infúziós készlet burkolatok és orvostechnikai eszközök alkatrészeinek gyártásához, amelyek tiszta formákat és nem mérgező alapanyagokat igényelnek; a 3C iparág precíziós alkatrészeket gyárt, például mobiltelefon-burkolatokat, billentyűzeteket, csatlakozókat stb., amelyek ± 0,02 mm-es mérettűrést igényelnek, valamint nagy pontosságú fröccsöntő gépeket és öntőformákat.

Technológiai fejlődési trendek

Az intelligencia a fő irány, és a fröccsöntő gépek érzékelőkkel (nyomás, hőmérséklet, elmozdulás) és mesterséges intelligencia algoritmusokkal vannak felszerelve, hogy valós időben figyeljék az olvadt állapotot és a termékminőséget. Az adaptív vezérlésnek köszönhetően a paraméterek automatikusan módosulnak a manuális beavatkozás csökkentése érdekében, és a selejtarány 0,5% alá csökken; az ipari internet lehetővé teszi a berendezések hálózatba kapcsolását, a termelési adatok és az energiafogyasztás távoli monitorozását, valamint javítja az irányítási hatékonyságot.

A zöldítés az energiatakarékosságra, a fogyasztás csökkentésére és a körforgásos hasznosításra összpontosít, a szervomotoros fröccsöntő gépek elterjedése meghaladja a 80%-ot, az energiafogyasztás pedig 30%-kal csökken; Az újrahasznosított műanyagok fröccsöntési technológiája kiforrott, és tisztítás és módosítás révén az újrahasznosított PP és ABS felhasználható nem élelmiszerrel érintkező termékekhez; A bioalapú műanyagok (PLA, PBAT) fröccsöntésének alkalmazása bővül, csökkentve a fosszilis erőforrásoktól való függőséget.

Áttörést jelent a precíziós és speciális öntési technológiában: a mikrofröccsöntés ± 0,1 g-nál kisebb súlyú mikrotermékeket (például orvosi mikroalkatrészeket) képes előállítani ± 0,001 mm pontossággal; a gázrásegítéses fröccsöntés nitrogénbefecskendezéssel üregesíti a vastag falú termékeket, csökkentve a zsugorodási nyomokat és a súlyt; a kétszínű/többszínű fröccsöntés többféle anyagból vagy többszínű termékek egyszeri öntéséhez, fokozva a megjelenés és a funkcionalitás integrációját.

A műanyagfeldolgozás központi technológiájaként a fröccsöntési folyamat az anyagok, berendezések és formák együttműködésen alapuló innovációját tükrözi a fejlesztési folyamatban. A mindennapi szükségleti cikkektől a csúcskategóriás ipari alkatrészekig a fröccsöntési technológia hatékony és rugalmas jellemzőivel támogatja a modern gyártóipar fejlődését. Az intelligens és zöld technológia elmélyülésével a fröccsöntési folyamat nagyobb szerepet fog játszani a precíziós gyártásban és az erőforrás-megtakarításban, elősegítve a gyártóipar elmozdulását a magas minőség felé.