Độ chính xácép phun, như được hiểu thông thường, đề cập đến các sản phẩm-đúc phun đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về dung sai kích thước, dung sai hình học và độ nhám bề mặt. Để đạt được quá trình ép phun chính xác đòi hỏi nhiều yếu tố góp phần, nhưng cần thiết nhất là bốn yếu tố nguyên liệu nhựa, khuôn ép, quy trình ép phun và thiết bị ép phun (máy ép phun).
Nhựa đúc chính xác-
Nhựa phù hợp cho ép phun chính xác phải có các đặc tính như độ bền cơ học cao, độ ổn định kích thước tốt, khả năng chống rão tuyệt vời và khả năng thích ứng môi trường rộng. Bốn loại nhựa sau đây thường được sử dụng để ép phun chính xác:
① POM và POM được gia cố bằng sợi carbon (CF) hoặc POM được gia cố bằng sợi thủy tinh (GF). Vật liệu này được đặc trưng bởi khả năng chống rão tốt, chống mỏi, chống chịu thời tiết và đặc tính điện môi, đồng thời có khả năng chống cháy. Việc bổ sung chất bôi trơn tạo điều kiện thuận lợi cho việc tháo khuôn.
② PA và PA66 được gia cố bằng sợi thủy tinh. Tính năng: chống va đập mạnh và chống mài mòn, tính chất chảy tốt, có thể đúc thành các sản phẩm có độ dày thành 0,4mm. PA66 được gia cố bằng sợi thủy tinh có khả năng chịu nhiệt tốt (điểm nóng chảy 250 độ), nhưng nhược điểm của nó là hút ẩm; nói chung, nó đòi hỏi phải điều hòa độ ẩm sau khi đúc.
③ Polyester gia cố PBT. Các tính năng: chu kỳ đúc ngắn. So sánh thời gian đúc như sau: PBT Nhỏ hơn hoặc bằng POM ~ PA66 Nhỏ hơn hoặc bằng PA6.
④ PC và PC được gia cố bằng sợi thủy tinh. Các tính năng: chống mài mòn tốt, cải thiện độ cứng sau khi gia cố, ổn định kích thước tốt, chịu được thời tiết tốt, chống cháy và khả năng tạo khuôn tốt.
Khuôn ép phun chính xác
Các khuôn được sử dụng để ép phun chính xác phải có các đặc điểm sau:
① Độ chính xác khuôn cao.
Điều này chủ yếu phụ thuộc vào việc kích thước khoang khuôn, vị trí khoang khuôn hoặc độ chính xác của bề mặt phân chia có đáp ứng yêu cầu hay không.
② Khả năng gia công tốt và độ cứng.
Trong thiết kế cấu trúc khuôn, số lượng khoang không được quá nhiều và tấm đế, tấm đỡ và thành khoang phải dày hơn để ngăn chặn các bộ phận bị biến dạng đàn hồi nghiêm trọng dưới nhiệt độ cao và áp suất cao.
③ Hiệu suất đúc sản phẩm tốt.
Lý tưởng nhất là khuôn phải có số lượng lỗ rỗng nhỏ, đường chạy ít hơn và ngắn hơn và độ nhám bề mặt cao hơn so với khuôn thông thường, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc tháo khuôn.
④ Thép làm khuôn chính xác.
Nên chọn thép hợp kim có độ bền-cao; vật liệu dùng cho các khoang và đường dẫn phải trải qua quá trình xử lý nhiệt nghiêm ngặt và phải chọn vật liệu có độ cứng cao (các bộ phận tạo hình phải đạt khoảng 52 HRC), có khả năng chống mài mòn tốt và khả năng chống ăn mòn mạnh.
Máy ép phun chính xác
Đặc điểm về mặt thông số kỹ thuật
Dựa trên áp suất phun, máy ép phun thông thường hoạt động ở mức 147–177 MPa; máy ép phun chính xác hoạt động ở áp suất 216–243 MPa; và máy ép phun áp suất cực cao-hoạt động ở mức 243–392 MPa. Máy ép phun chính xác phải sử dụng-máy ép phun áp suất cao vì những lý do sau:
①
Để cải thiện độ chính xác và chất lượng của các sản phẩm chính xác, vì áp suất phun có tác động đáng kể nhất đến tốc độ co ngót của sản phẩm. Khi áp suất phun đạt 392 MPa, tốc độ co ngót của sản phẩm gần như bằng không. Lúc này, độ chính xác của sản phẩm chỉ bị ảnh hưởng bởi khuôn mẫu hoặc môi trường. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng việc tăng áp suất phun từ 98 MPa lên 392 MPa sẽ tăng độ bền cơ học lên 3%–33%.
②
Để giảm độ dày thành của sản phẩm chính xác và tăng chiều dài khuôn. Lấy PC làm ví dụ, một máy thông thường có áp suất phun 177 MPa có thể đúc các sản phẩm có độ dày thành 0,2–0,8 mm, trong khi một máy chính xác có áp suất phun 392 MPa có thể đúc các sản phẩm có độ dày từ 0,15 đến 0,6 mm. Máy ép phun áp suất cực-cao{9}}có thể tạo ra các sản phẩm có tỷ lệ chiều dài dòng chảy lớn hơn.
③
Việc tăng áp suất phun có thể tận dụng tối đa hiệu quả của tốc độ phun. Để đạt được tốc độ phun định mức, chỉ có hai cách: một là tăng áp suất phun tối đa của hệ thống; cách khác là sửa đổi các tham số vít để tăng tỷ lệ chiều dài-trên-đường kính. Máy ép phun chính xác đòi hỏi tốc độ phun cao. Lấy máy ép phun chính xác DEMAG-do Đức sản xuất (60–420t) làm ví dụ, tốc độ phun của nó có thể đạt tới 1000 mm/s và trục vít có thể đạt gia tốc 12 m/s².
Đặc điểm của máy ép phun chính xác về mặt điều khiển
① Yêu cầu về độ lặp lại (độ tái lập) của các thông số ép phun.
② Yêu cầu về chất lượng dẻo hóa.
③ Kiểm soát nhiệt độ của dầu thủy lực làm việc.
④ Yêu cầu về việc giữ áp suất.
⑤ Yêu cầu về kiểm soát nhiệt độ khuôn.
Hệ thống thủy lực (mạch dầu) của máy ép phun chính xác
- ① Hệ thống thủy lực cần sử dụng các bộ phận tỷ lệ như van áp suất tỷ lệ, van lưu lượng tỷ lệ hoặc bơm biến thiên servo.
- ② Trong cơ cấu kẹp áp-trực tiếp, các mạch thủy lực cho bộ phận kẹp và bộ phận phun phải được tách riêng.
- ③ Do tốc độ cao của máy ép phun chính xác nên tốc độ phản hồi của hệ thống thủy lực phải được tăng lên.
- ④ Hệ thống thủy lực của máy ép phun chính xác phải thể hiện đầy đủ kỹ thuật tích hợp của hệ thống cơ khí, điện, thủy lực và thiết bị đo đạc.
Đặc điểm cấu trúc của máy ép phun chính xác
① Do áp suất phun cao của máy ép phun chính xác, độ cứng của hệ thống kẹp là rất quan trọng và độ song song của trục lăn chuyển động và cố định phải được kiểm soát trong phạm vi từ 0,05 đến 0,08 mm.
② Khuôn áp suất-thấp phải được bảo vệ và độ chính xác của lực kẹp phải được kiểm soát chặt chẽ vì độ lớn của lực kẹp ảnh hưởng đến mức độ biến dạng của khuôn, cuối cùng ảnh hưởng đến dung sai kích thước của các bộ phận đúc.
③ Tốc độ đóng mở khuôn phải nhanh, thường khoảng 60 mm/s.
④ Các thành phần hóa dẻo: Vít, đầu vít, vòng một{0}}và thùng phải có dạng cấu trúc mang lại khả năng hóa dẻo mạnh, đồng nhất hóa tốt và hiệu suất phun cao; mô-men xoắn truyền động trục vít phải lớn và có khả năng điều chỉnh tốc độ vô cấp. Dựa trên điều này, máy ép phun chính xác thường sử dụng các đơn vị mô-đun để thích ứng với nhu cầu sản xuất các bộ phận nhựa chính xác khác nhau, như thể hiện trong hình.
Chúng tôi biết rằng, bất kể loại máy ép phun chính xác nào, cuối cùng nó cũng phải có khả năng kiểm soát ổn định độ lặp lại kích thước và độ lặp lại chất lượng của các sản phẩm đúc.
Các nhà sản xuất máy ép phun chính xác lớn
Trong lĩnh vực phát triển máy ép phun chính xác, các nhà sản xuất hàng đầu đại diện cho trình độ tiên tiến của thế giới hiện nay bao gồm các công ty Đức như KraussMaffei, Demag và Arburg, cũng như các công ty Nhật Bản như Nissei, JSW và Sumitomo Heavy Industries. Trong số đó, máy ép phun chính xác do Arburg của Đức ra mắt có thiết kế kiểu hộp-cho cơ cấu kẹp, giúp cải thiện đáng kể độ chính xác của việc kẹp.
Vấn đề co ngót trong các bộ phận nhựa đúc phun chính xác.
Có bốn yếu tố ảnh hưởng đến độ co ngót của các bộ phận nhựa đúc: co ngót nhiệt, co ngót chuyển pha, co ngót định hướng và co ngót do nén.
Ảnh hưởng của từng hệ số co ngót đến quá trình ép phun chính xác được phân tích dưới đây:
① Co ngót nhiệt
② Co rút chuyển pha
③ Co rút định hướng
④ Co rút do nén
① Co ngót do nhiệt:Độ co nhiệt là một đặc tính vật lý nhiệt vốn có của vật liệu đúc và vật liệu khuôn. Nhiệt độ khuôn cao hơn dẫn đến nhiệt độ sản phẩm cao hơn, dẫn đến độ co rút thực tế tăng lên. Do đó, nhiệt độ khuôn không được quá cao trong quá trình ép phun chính xác.
② Co rút chuyển pha:Trong các loại nhựa kết tinh, trong quá trình định hướng, xảy ra sự kết tinh của các đại phân tử, gây ra hiện tượng co ngót do thể tích riêng giảm. Điều này được gọi là co rút chuyển pha. Nhiệt độ khuôn cao hơn dẫn đến độ kết tinh cao hơn và độ co ngót lớn hơn; tuy nhiên, mặt khác, độ kết tinh tăng làm tăng mật độ của sản phẩm, làm giảm hệ số giãn nở tuyến tính và do đó làm giảm độ co ngót. Vì vậy, tốc độ co ngót thực tế được xác định bởi tác động tổng hợp của hai yếu tố này.
③ Co rút định hướng:Do sự kéo giãn cưỡng bức của các chuỗi phân tử theo hướng dòng chảy, các đại phân tử có xu hướng cuộn lại và phục hồi trong quá trình làm mát, dẫn đến sự co lại theo hướng định hướng. Mức độ định hướng phân tử liên quan đến áp suất phun, tốc độ phun, nhiệt độ nhựa và nhiệt độ khuôn, nhưng chủ yếu là tốc độ phun.
④ Độ co khi nén:Hầu hết các loại nhựa đều có thể nén được, nghĩa là thể tích riêng của chúng thay đổi đáng kể dưới áp suất cao. Ở nhiệt độ bình thường, việc tăng áp suất phun làm giảm thể tích riêng của sản phẩm đúc, tăng mật độ, giảm hệ số giãn nở tuyến tính và giảm đáng kể độ co ngót. Tương ứng với khả năng chịu nén, vật liệu đúc có tác dụng phục hồi đàn hồi, giúp giảm độ co ngót của sản phẩm.