Đường cong của quy trình ép phun nhiều{0}}giai đoạn phản ánh mối quan hệ giữa hành trình cấp vít vàáp suất phunvà tốc độ phun được cung cấp bởi máy ép phun. Do đó, cần phải xác định hai yếu tố chính khi thiết kế quy trình ép phun nhiều{1}}giai đoạn: thứ nhất, hành trình cấp vít và phân đoạn của nó, thứ hai là áp suất phun và tốc độ phun.
Hình vẽ thể hiện một sản phẩm điển hình (được chia thành 4 phần) và mối quan hệ tương ứng của nó với các phân đoạn của máy ép phun. Nói chung, các quy tắc phân đoạn có thể được xác định dựa trên sự tương ứng này và các tham số quy trình cụ thể cho từng phân đoạn có thể được xác định theo đặc điểm của hệ thống cổng.
Trong sản xuất thực tế, có thể sử dụng các chương trình điều khiển phun nhiều{0}}giai đoạn để thiết lập hợp lý áp suất phun, tốc độ phun, áp suất giữ và phương pháp đổ đầy nóng chảy cho từng giai đoạn, dựa trên cấu trúc của hệ thống đường dẫn, loại cổng và cấu trúc của bộ phận nhựa. Điều này giúp nâng cao hiệu quả hóa dẻo, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm tỷ lệ khuyết tật và kéo dài tuổi thọ của khuôn mẫu và máy móc.
Cài đặt được xếp loại
Khi thiết kế quy trình ép phun nhiều{0}}giai đoạn, trước tiên, sản phẩm phải được phân tích để xác định các khu vực cho từng giai đoạn ép phun. Nói chung, nó được chia thành 3 đến 5 vùng, dựa trên đặc điểm hình dạng của sản phẩm, sự thay đổi độ dày thành và đặc điểm dòng chảy tan chảy. Các khu vực có sự khác biệt về độ dày thành nhất quán hoặc tối thiểu được chỉ định là một vùng; các điểm chuyển tiếp giữa các vùng để chèn nhiều giai đoạn-được xác định bởi các điểm mà dòng nguyên liệu thay đổi hướng hoặc nơi độ dày thành thay đổi đáng kể; hệ thống cổng có thể được đặt thành một khu vực riêng biệt. Trong hình trên, sản phẩm được chia thành các vùng dựa trên các đặc điểm bên ngoài của nó, trong đó điểm mà dòng nguyên liệu thay đổi hướng đóng vai trò là một điểm chuyển tiếp (giữa vùng 2 và vùng 3) và điểm mà độ dày thành thay đổi đóng vai trò là một điểm chuyển tiếp khác (giữa vùng 3 và vùng 4). Do đó, bộ phận nhựa này được chia thành 4 vùng để tiêm nhiều giai đoạn: 3 vùng cho chính sản phẩm và 1 vùng cho hệ thống cổng.
Trong thực tế sản xuất, việc thiết lập ít nhất ba hoặc bốn giai đoạn phun khi đúc các bộ phận bằng nhựa thường được coi là khoa học hơn. Công đoạn chạy là công đoạn đầu tiên, cổng là công đoạn thứ hai, công đoạn thứ ba là khi sản phẩm được lấp đầy khoảng 90%, phần còn lại là công đoạn thứ tư (còn gọi là công đoạn cuối cùng).
Đối với các bộ phận bằng nhựa có cấu trúc đơn giản và yêu cầu thấp về chất lượng bề mặt, có thể sử dụng quy trình phun ba giai đoạn. Tuy nhiên, đối với các bộ phận bằng nhựa có cấu trúc phức tạp, nhiều khuyết tật bề mặt và yêu cầu chất lượng cao, cần có chương trình kiểm soát quá trình phun với bốn giai đoạn trở lên.
Trong sản xuất thực tế, số lượng giai đoạn phun cụ thể cần thiết phải được xác định thông qua phân tích khoa học và thiết lập hợp lý dựa trên các yếu tố như cấu trúc đường chạy, loại cổng, vị trí, số lượng và kích thước, cấu trúc bộ phận, yêu cầu sản phẩm và hiệu quả thông hơi của khuôn.
- 1) Đối với các sản phẩm có cổng trực tiếp, có thể sử dụng cả phương pháp chèn một giai đoạn và nhiều giai đoạn. Đối với các bộ phận nhựa nhỏ có cấu trúc đơn giản và yêu cầu độ chính xác thấp, có thể sử dụng phương pháp điều khiển có ít hơn ba giai đoạn phun.
- 2) Đối với các sản phẩm nhựa lớn có cấu trúc phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao, về nguyên tắc nên chọn quy trình phun nhiều{1}}giai đoạn có bốn giai đoạn trở lên.
Thiết lập quá trình tiêm
Đối với sản phẩm trong hình, các kỹ sư chia nó thành nhiều phần dựa trên đặc điểm hình dạng của nó. Sự phân chia này sau đó được phản ánh trong các phần khác nhau của trục vít của máy ép phun. Chiều dài của mỗi đoạn vít sau đó có thể được ước tính dựa trên sự phân chia mặt cắt của sản phẩm. Đầu tiên, ước tính lượng (khối lượng) phun yêu cầu cho từng phần sau khi phân chia sản phẩm. Bằng cách sử dụng phương pháp tương ứng, có thể tính toán được vị trí của vít trong mỗi đoạn. Ví dụ: nếu thể tích của phần n là Ω thì hành trình của đoạn thứ n của vít là:
Trong thực tiễn sản xuất khuôn ép phun nhiều{0}}giai đoạn, phương pháp xác định quy trình ép phun vít như sau:
- Lượng phun giai đoạn đầu tiên (tức là vị trí cuối cùng của lần phun giai đoạn đầu tiên) là điểm cuối của cổng trong hệ thống ép phun. Ngoại trừ cổng trực tiếp, hầu hết các loại khác đều sử dụng áp suất trung bình và tốc độ trung bình, hoặc áp suất trung bình và tốc độ thấp. Vị trí cuối cùng của quá trình phun giai đoạn thứ hai là từ điểm cuối cổng đến 1/2 đến 2/3 toàn bộ không gian khoang.
- Phun giai đoạn thứ hai nên sử dụng áp suất cao và tốc độ cao, áp suất cao và tốc độ trung bình, hoặc áp suất trung bình và tốc độ trung bình; các giá trị cụ thể phụ thuộc vào cấu trúc sản phẩm và vật liệu nhựa được sử dụng.
- Mức phun giai đoạn thứ ba tốt nhất nên sử dụng áp suất trung bình và tốc độ trung bình hoặc áp suất trung bình và tốc độ thấp, và vị trí chính xác là nơi lấp đầy không gian khoang còn lại. Tất cả ba giai đoạn được mô tả ở trên đều thuộc về quá trình làm tan chảy.
- Giai đoạn phun cuối cùng thuộc giai đoạn điều áp và giữ áp suất. Điểm chuyển đổi giữ áp suất nằm giữa các vị trí cuối của giai đoạn phun này. Có hai phương pháp chọn điểm chuyển mạch: thời gian và vị trí.
Khi bắt đầu tiêm, bộ hẹn giờ tiêm sẽ bắt đầu và các vị trí kết thúc cho mỗi giai đoạn tiêm sẽ được tính toán. Nếu các thông số phun không thay đổi, tùy thuộc vào tính lưu động của vật liệu, đối với vật liệu có tính lưu động tốt hơn, vị trí kết thúc giai đoạn cuối sẽ đạt đến điểm chuyển đổi áp suất giữ trước khi hết giờ. Tại thời điểm này, quá trình làm đầy và điều áp được hoàn thành và quá trình phun bước vào giai đoạn duy trì áp suất. Nếu bộ hẹn giờ chưa hết hạn, nó sẽ dừng đếm và trực tiếp chuyển sang giai đoạn duy trì áp suất. Tương tự, đối với các vật liệu có tính lưu động kém hơn, nếu bộ đếm thời gian hoàn thành trước khi vị trí kết thúc phun ở giai đoạn cuối đạt đến điểm chuyển mạch thì không cần phải đợi đến vị trí đó; quá trình trực tiếp bước vào giai đoạn áp suất giữ.
Tóm lại, cần cân nhắc những điểm sau khi thiết lập quy trình chèn nhiều{0}}giai đoạn:
Đối với việc ép phun bằng vật liệu nhựa-có dòng chảy trung bình, sau khi xác định điểm áp suất giữ, hãy cộng thêm vài giây vào thời gian để bù.
01
Đối với việc ép phun bằng vật liệu nhựa-có độ chảy kém, chẳng hạn như nhựa trộn với vật liệu tái chế hoặc nhựa-có độ nhớt thấp, do quá trình phun không ổn định, tốt hơn nên sử dụng tính năng kiểm soát thời gian. Giảm điểm chuyển đổi áp suất giữ (thường đặt vị trí cuối về 0) và sử dụng thời gian để điều khiển việc tự động chuyển sang áp suất giữ.
02
Đối với việc ép phun bằng vật liệu nhựa có độ chảy-tốt, tốt hơn là nên kiểm soát điểm chuyển đổi áp suất giữ theo vị trí. Tăng thời gian và sau khi đạt đến điểm chuyển mạch đã đặt, hãy chuyển sang giai đoạn giữ áp suất.
03
Điểm chuyển đổi áp suất giữ là vị trí mà khoang khuôn đã được lấp đầy hoàn toàn và vị trí phun không thể tiến lên được nữa. Sự thay đổi kỹ thuật số diễn ra rất chậm. Tại thời điểm này, áp suất phải được chuyển đổi để đảm bảo sản phẩm được đúc hoàn chỉnh. Vị trí này có thể được quan sát trên màn hình vận hành của máy ép phun (ngôn ngữ máy tính).
04
Ngoài ra, liên quan đến việc sử dụng áp suất giữ nhiều{0}}giai đoạn, có thể xác định theo các phương pháp sau: Đối với các sản phẩm có ít gân gia cố và yêu cầu độ chính xác kích thước thấp và các sản phẩm làm bằng vật liệu có-độ nhớt cao, hãy sử dụng áp suất giữ một-giai đoạn. Áp suất giữ cao hơn áp suất trong quá trình tăng áp và thời gian giữ ngắn; trong khi đối với các sản phẩm có nhiều gân gia cố hơn và yêu cầu độ chính xác kích thước thấp thì thường yêu cầu áp suất giữ nhiều{4}}giai đoạn.
Cài đặt áp suất phun và tốc độ phun
① Áp suất phun và tốc độ phun của hệ thống cổng. Nói chung, hệ thống gating có các đường dẫn nhỏ, do đó tốc độ và áp suất phun cao hơn (thường là 60% đến 70% mức tối đa) được sử dụng để nhanh chóng lấp đầy các đường dẫn và đường dẫn, làm tăng áp suất nóng chảy trong các đường dẫn và tạo ra khả năng lấp đầy khuôn nhất định. Đối với các khuôn có tiết diện-đường chạy lớn hơn, có thể đặt áp suất và tốc độ phun thấp hơn; ngược lại, đối với các khuôn có tiết diện đường chạy nhỏ hơn{5}}, cần có cài đặt cao hơn.
② Tốc độ và áp suất phun ở giai đoạn thứ hai. Khi tan chảy lấp đầy các đường dẫn và dẫn hướng, khắc phục lực cản của cổng (diện tích{1} cắt ngang nhỏ) và bắt đầu lấp đầy khoang khuôn, tốc độ phun thấp hơn là cần thiết để khắc phục các kiểu dòng chảy không mong muốn và cải thiện đặc tính dòng chảy. Ở giai đoạn này, tốc độ phun có thể giảm xuống, đồng thời mức giảm áp suất nhỏ hơn; đối với mặt cắt-cửa lớn hơn, có thể không cần giảm áp suất phun.
③ Tốc độ và áp suất phun ở giai đoạn thứ ba. Như được hiển thị trong Hình z, giai đoạn thứ ba tương ứng với vùng phun 3, là phần chính của bộ phận đúc. Lúc này, chất nóng chảy đã lấp đầy hoàn toàn khoang khuôn. Để đạt được trạng thái khuếch tán lý tưởng, cần phải đổ khuôn nhanh nên máy ép phun cần cung cấp áp suất và tốc độ phun cao hơn trong giai đoạn này. Phần này cũng là một bước ngoặt trong dòng chảy tan chảy, nơi lực cản dòng chảy tăng lên và tổn thất áp suất là đáng kể, cần phải bù lại. Nói chung, quá trình phun nhiều{6}}giai đoạn sử dụng tốc độ cao và áp suất cao trong phần này.
④ Tốc độ và áp suất phun ở giai đoạn thứ tư. Dựa trên mối quan hệ tương ứng trong hình, khi tan chảy đạt đến vùng 4, độ dày thành bộ phận có thể thay đổi hoặc không đổi. Sự tan chảy về cơ bản đã lấp đầy khoang khuôn. Do quá trình tan chảy đạt được áp suất và tốc độ cao ở vùng 3, nên việc đệm có thể được thực hiện trong giai đoạn này để đạt được tốc độ dòng chảy tuyến tính xấp xỉ đồng đều của tan chảy trong tất cả các phần của khoang khuôn. Nguyên tắc thiết kế chung là khi vào vùng 4, nếu độ dày thành tăng thì tốc độ và áp suất có thể giảm; nếu độ dày thành giảm, tốc độ có thể giảm mà không giảm áp suất, hoặc tốc độ có thể không thay đổi trong khi áp suất giảm phù hợp hoặc không giảm. Tóm lại, ở giai đoạn thứ tư, quy trình phun sẽ thể hiện các đặc điểm kiểm soát nhiều{8}}giai đoạn và áp suất khoang sẽ tăng nhanh.
Hình minh họa cho thấy một ví dụ về quy trình ép phun nhiều{0}}giai đoạn được chọn dựa trên phân tích hình học của sản phẩm. Do khoang khuôn sâu và thành mỏng của sản phẩm, khoang khuôn tạo thành kênh dòng chảy dài và hẹp. Vật liệu nóng chảy phải chảy qua khu vực này một cách nhanh chóng; nếu không sẽ nguội và dễ đông đặc, dẫn đến nguy cơ đổ khuôn không đầy đủ. Do đó, nên sử dụng tính năng chèn tốc độ-cao.
Tuy nhiên,-tốc độ phun cao sẽ truyền động năng đáng kể cho vật liệu nóng chảy. Khi sự tan chảy đến cuối khoang, nó sẽ tạo ra tác động quán tính lớn, có khả năng dẫn đến mất năng lượng và nhấp nháy. Vì vậy, tốc độ dòng chảy nóng chảy nên được làm chậm lại để giảm áp suất đúc. Tuy nhiên, áp suất vẫn phải đạt đến áp suất duy trì thường được gọi (áp suất thứ cấp, áp suất tiếp theo) để đảm bảo rằng các khoảng trống do co rút nóng chảy trong khoang khuôn được lấp đầy trước khi cổng đông đặc. Điều này đòi hỏi nhiều tốc độ và áp suất phun trong quá trình ép phun. Hành trình đo vít thể hiện trong hình được thiết lập dựa trên lượng vật liệu được sử dụng cho sản phẩm và lượng đệm. Vít phun di chuyển từ vị trí "97" đến "20" để lấp đầy phần có thành mỏng của sản phẩm. Trong giai đoạn này, tốc độ cao 10 được thiết lập để ngăn vật liệu nóng chảy nguội và đông đặc do thời gian chảy kéo dài. Khi vít di chuyển từ vị trí "20" → "15" → "2", tốc độ thấp tương ứng là 5 được đặt để giảm tốc độ dòng chảy nóng chảy và động năng của nó tác động lên khuôn. Áp suất phun sơ cấp cao hơn được đặt khi vít ở các vị trí "97", "20" và "5" để vượt qua lực cản làm đầy khuôn và áp suất phun thứ cấp thấp hơn được đặt từ "5" đến "2" để giảm tác động động năng.
Hình ảnh này hiển thị một ví dụ khác về việc chuyển đổi (chuyển đổi) tốc độ nhiều giai đoạn của vít phun dựa trên các tốc độ khác nhau được đặt theo điều kiện quy trình.
Ép phun nhiều giai đoạn là một trong những công nghệ ép phun tiên tiến hơn hiện có. Trong nghiên cứu về các-quy trình ép phun nhiều giai đoạn, việc xác định các đoạn hành trình trục vít trong quá trình phun là tương đối chính xác, trong khi việc lựa chọn áp suất phun và tốc độ phun trong từng đoạn phần lớn dựa trên kinh nghiệm. Phương pháp thực nghiệm tổng quát chỉ có thể xác định được mối quan hệ tương ứng giữa áp suất phun và tốc độ phun được sử dụng trong từng phân đoạn. Cách thực hành thông thường là xác định mối quan hệ này dựa trên tỷ lệ diện tích mặt cắt ngang của từng bộ phận của sản phẩm đúc. Sau khi thiết kế quy trình ép phun nhiều{7}}giai đoạn, quy trình này đòi hỏi phải điều chỉnh nhiều lần qua nhiều lần thử nghiệm để đạt được giá trị tối ưu cho áp suất phun và tốc độ phun đã chọn.