1. نرخ انقباض
شکل و محاسبه انقباض قالب گیری ترموپلاستیک همانطور که در بالا ذکر شد می باشد. عواملی که بر انقباض قالب گیری ترموپلاستیک ها تأثیر می گذارند به شرح زیر است:
1. انواع پلاستیک در فرآیند قالب گیری پلاستیک های ترموپلاستیک، به دلیل عواملی مانند تغییرات حجمی ناشی از تبلور، تنش داخلی قوی، تنش پسماند زیاد منجمد در قطعات پلاستیکی، جهت گیری مولکولی قوی و غیره، نرخ انقباض کمتر از آن است. از پلاستیک های گرما سخت محدوده بزرگتر، انقباض گسترده تر، جهت گیری آشکار و پس از قالب گیری.
2. خصوصیات قطعات پلاستیکی هنگام قالب گیری، مواد مذاب با سطح حفره تماس می گیرد و لایه بیرونی بلافاصله سرد می شود تا یک پوسته جامد با چگالی کم تشکیل شود. به دلیل رسانایی حرارتی ضعیف پلاستیک، لایه داخلی قسمت پلاستیکی به آرامی سرد می شود تا یک لایه جامد با چگالی بالا تشکیل شود که به شدت منقبض می شود. بنابراین، آنهایی که دیواره های ضخیم، خنک کنندگی آهسته و لایه های ضخیم با چگالی بالا دارند، بیشتر کوچک می شوند. علاوه بر این، وجود یا عدم وجود درج ها و چیدمان و کمیت درج ها مستقیماً بر جهت جریان مواد، توزیع چگالی و مقاومت در برابر انقباض تأثیر می گذارد. بنابراین ویژگی های قطعات پلاستیکی تاثیر بیشتری بر اندازه و جهت انقباض دارند.
3. عواملی مانند شکل، اندازه و توزیع ورودی خوراک مستقیماً بر جهت جریان مواد، توزیع چگالی، اثر نگهداشتن فشار و تغذیه و زمان قالب گیری تأثیر می گذارد. ورودیهای مستقیم خوراک و ورودیهای خوراک با مقاطع بزرگ (به ویژه آنهایی که مقاطع ضخیمتری دارند) دارای انقباض کوچکتر اما جهتگیری بیشتر هستند، در حالی که ورودیهای خوراک با طولهای وسیعتر و کوتاهتر دارای جهت دهی کمتری هستند. آنهایی که نزدیک به ورودی خوراک یا موازی جهت جریان مواد هستند بیشتر کوچک می شوند.
4. شرایط قالب گیری: دمای قالب بالا است، مواد مذاب به آرامی سرد می شود، چگالی بالایی دارد و تا حد زیادی منقبض می شود. به خصوص برای مواد کریستالی، انقباض به دلیل کریستالی بالا و تغییر حجم زیاد بیشتر است. توزیع دمای قالب نیز به خنک سازی داخلی و خارجی و یکنواختی چگالی قطعه پلاستیکی مربوط می شود که مستقیماً بر انقباض و جهت دهی هر قطعه تأثیر می گذارد. علاوه بر این، فشار نگهداری و زمان نیز تاثیر بیشتری بر انقباض دارد. اگر فشار زیاد و زمان طولانی باشد، انقباض کوچک اما جهت دار خواهد بود.
فشار قالبگیری تزریقی زیاد است، تفاوت ویسکوزیته مواد مذاب کوچک است، تنش برشی بین لایهها کوچک است و بازگشت الاستیک پس از قالبگیری زیاد است، بنابراین میتوان انقباض را به طور مناسب کاهش داد. دمای مواد بالا است، انقباض زیاد است، اما جهت آن کوچک است. بنابراین تنظیم عوامل مختلف مانند دمای قالب، فشار، سرعت تزریق و زمان خنکسازی در حین قالبگیری نیز میتواند انقباض قطعه پلاستیکی را به طور مناسب تغییر دهد.
هنگام طراحی قالب، بر اساس محدوده انقباض پلاستیک های مختلف، ضخامت دیواره و شکل قطعه پلاستیکی، اندازه و توزیع ورودی خوراک، میزان انقباض هر قسمت از قطعه پلاستیکی بر اساس تجربه تعیین می شود. سپس اندازه حفره محاسبه می شود. برای قطعات پلاستیکی با دقت بالا و در مواقعی که کنترل نرخ انقباض دشوار است، روش های زیر به طور کلی مناسب هستند:
قالب طراحی:
① نرخ انقباض کمتری را برای قطر خارجی قطعه پلاستیکی و نرخ انقباض بزرگتری را برای قطر داخلی تنظیم کنید تا پس از آزمایش قالب، فضایی برای اصلاح باقی بماند.
② قالب را آزمایش کنید تا شکل، اندازه و شرایط قالب گیری سیستم ریختن را تعیین کنید.
③ تغییرات ابعادی قطعات پلاستیکی که قرار است پس از پردازش شوند باید پس از پردازش پس از پردازش مشخص شوند (اندازه گیری باید 24 ساعت پس از قالب گیری انجام شود).
④ قالب را با توجه به وضعیت انقباض واقعی اصلاح کنید.
⑤ دوباره قالب را امتحان کنید و شرایط فرآیند را به طور مناسب تغییر دهید تا مقدار انقباض کمی اصلاح شود تا الزامات قطعه پلاستیکی برآورده شود. تصویر
2. نقدینگی
نقدینگی به سه دسته تقسیم می شود:
① سیالیت خوب: PA، PE، PS، PP، CA، پلی (4) متیل پنتن.
②رزین سری پلی استایرن با سیالیت متوسط (مانند ABS، AS)، PMMA، POM، پلی فنیلن اتر؛
③ PC سیالیت ضعیف، PVC سخت، پلی فنیلن اتر، پلی سولفون، پلی آریل سولفون، فلوروپلاستیک.
1. سیالیت پلاستیک های ترموپلاستیک را می توان به طور کلی از یک سری شاخص ها مانند وزن مولکولی، شاخص مذاب، طول جریان مارپیچ ارشمیدسی، ویسکوزیته ظاهری و نسبت جریان (طول جریان/ضخامت دیواره قطعه پلاستیکی) تحلیل کرد.
وزن مولکولی کوچک، توزیع وزن مولکولی گسترده، نظم ساختار مولکولی ضعیف، شاخص مذاب بالا، طول جریان مارپیچی طولانی، ویسکوزیته ظاهری کوچک و نسبت جریان زیاد سیالیت خوبی دارند. برای پلاستیک هایی با نام محصول مشابه، باید دستورالعمل ها را بررسی کنید تا مشخص شود که آیا سیالیت مناسب است یا خیر. برای قالب گیری تزریقی.
2. سیالیت پلاستیک های مختلف نیز به دلیل عوامل مختلف قالب گیری تغییر می کند. عوامل اصلی تأثیرگذار به شرح زیر است:
① دما هرچه دمای مواد بالاتر باشد، سیالیت بیشتر است، اما پلاستیک های مختلف نیز دارای تفاوت هایی هستند، PS (مقاومت در برابر ضربه و مقدار MFR بالا)، PP، PA، PMMA، پلی استایرن اصلاح شده (مانند ABS، AS) سیالیت پلاستیک هایی مانند PC و CA با دما بسیار تغییر می کند. برای PE و POM، افزایش یا کاهش دما تأثیر کمی بر سیالیت آنها دارد. بنابراین، اولی باید دما را برای کنترل سیالیت در طول قالبگیری تنظیم کند.
② با افزایش فشار قالب گیری تزریق فشار، مواد مذاب در معرض برش بیشتری قرار می گیرند و سیالیت نیز افزایش می یابد. به خصوص PE و POM حساس تر هستند، بنابراین فشار قالب گیری تزریقی باید در طول قالب گیری برای کنترل سیالیت تنظیم شود.
③ فرم، اندازه، طرح سیستم ریختن ساختار قالب، طراحی سیستم خنک کننده، مقاومت در برابر جریان مواد مذاب (مانند پایان سطح، ضخامت بخش کانال تغذیه، شکل حفره، سیستم اگزوز) و سایر عوامل به طور مستقیم بر جریان مواد مذاب در حفره اگر دمای ماده مذاب کاهش یابد و مقاومت سیالیت افزایش یابد، سیالیت واقعی درون مذاب کاهش می یابد.
هنگام طراحی قالب، باید یک ساختار معقول بر اساس سیال بودن پلاستیک مورد استفاده انتخاب شود. در طول قالبگیری، عواملی مانند دمای مواد، دمای قالب، فشار تزریق و سرعت تزریق را نیز میتوان برای تنظیم مناسب وضعیت پر کردن برای برآورده کردن نیازهای قالبگیری کنترل کرد.
3. بلورینگی
پلاستیکهای ترموپلاستیک را میتوان به دو دسته پلاستیکهای کریستالی و پلاستیکهای آمورف (همچنین به عنوان آمورف شناخته میشود) با توجه به اینکه در هنگام متراکم شدن متبلور نمیشوند، تقسیم کرد.
به اصطلاح پدیده تبلور به این صورت است که وقتی پلاستیک از حالت مذاب به حالت متراکم تبدیل می شود، مولکول ها به طور مستقل حرکت می کنند و کاملاً بی نظم می شوند و مولکول ها آزادانه از حرکت باز می ایستند و در یک موقعیت کمی ثابت قرار می گیرند و این تمایل وجود دارد که مولکول ها باید در یک مدل منظم مرتب شوند. پدیده
استاندارد ظاهری برای تشخیص این دو نوع پلاستیک به شفافیت قطعات پلاستیکی دیواره ضخیم بستگی دارد. به طور کلی، مواد کریستالی مات یا نیمه شفاف هستند (مانند POM و غیره)، و مواد آمورف شفاف هستند (مانند PMMA و غیره).
با این حال، استثناهایی وجود دارد. به عنوان مثال، پلی (4) متیل پنتن یک پلاستیک کریستالی است اما شفافیت بالایی دارد و ABS یک ماده آمورف است اما شفاف نیست.
هنگام طراحی قالب ها و انتخاب ماشین های قالب گیری تزریقی، باید به الزامات و اقدامات احتیاطی زیر برای پلاستیک های کریستالی توجه شود:
① برای بالا بردن دمای مواد تا دمای قالب گیری به گرمای زیادی نیاز دارد، بنابراین باید از تجهیزاتی با ظرفیت پلاستیک سازی زیاد استفاده شود.
② مقدار زیادی گرما در هنگام خنک شدن و بازیابی آزاد می شود، بنابراین باید کاملاً خنک شود.
③تفاوت وزن مخصوص بین حالت مذاب و حالت جامد زیاد است که منجر به انقباض قالب گیری بزرگ و مستعد انقباض و منافذ می شود.
④خنک شدن سریع، بلورینگی کم، انقباض کوچک و شفافیت بالا. درجه بلورینگی به ضخامت دیواره قطعه پلاستیکی مربوط می شود. ضخامت دیواره به معنای خنک شدن کندتر، بلورینگی بیشتر، انقباض بیشتر و خواص فیزیکی بهتر است. بنابراین دمای قالب مواد کریستالی باید بر حسب نیاز کنترل شود.
⑤ ناهمسانگردی قابل توجه و استرس داخلی بزرگ. مولکول های متبلور نشده پس از قالب گیری تمایل به کریستال شدن ادامه می دهند، در حالت عدم تعادل انرژی قرار دارند و مستعد تغییر شکل و تاب خوردگی هستند.
⑥محدوده دمای تبلور باریک است و تزریق مواد ذوب نشده به قالب یا مسدود شدن درگاه تغذیه آسان است.
4. پلاستیک های حساس به حرارت و پلاستیک هایی که به راحتی قابل هیدرولیز هستند
1. حساسیت حرارتی به این معنی است که برخی از پلاستیک ها به گرما حساسیت بیشتری دارند. هنگامی که در دمای بالا برای مدت طولانی گرم می شود یا سطح مقطع دهانه تغذیه خیلی کوچک است یا اثر برشی زیاد است، دمای مواد افزایش می یابد و مستعد تغییر رنگ، تخریب و تجزیه می شود. این نوع گرایش به پلاستیک های با خواص ویژه، پلاستیک های حساس به حرارت گفته می شود.
مانند پی وی سی سخت، پلی وینیلیدین کلرید، کوپلیمر وینیل استات، POM، پلی کلروتری فلوئورواتیلن و غیره. وقتی پلاستیک های حساس به حرارت تجزیه می شوند، مونومر، گاز، جامدات و سایر محصولات جانبی تولید می کنند. به طور خاص، برخی از گازهای تجزیه برای بدن انسان، تجهیزات و قالب ها تحریک کننده، خورنده یا سمی هستند.
بنابراین باید به طراحی قالب، انتخاب دستگاه قالب گیری تزریقی و قالب گیری توجه شود. یک دستگاه قالب گیری تزریق پیچ باید انتخاب شود. سطح مقطع سیستم ریختن باید زیاد باشد. قالب و بشکه باید روکش کروم داشته باشند. هیچ ماده تاخیر گوشه ای نباید وجود داشته باشد. دمای قالب و محتوای پلاستیک باید به شدت کنترل شود. برای تضعیف خواص حساس به حرارت آن، تثبیت کننده ها را اضافه کنید.
2. حتی اگر برخی از پلاستیک ها (مانند PC) حاوی مقدار کمی رطوبت باشند، در دمای بالا و فشار بالا تجزیه می شوند. این خاصیت هیدرولیزپذیری نامیده می شود و باید از قبل گرم و خشک شود.
5. ترک خوردگی استرس و شکستگی مذاب
1. برخی از پلاستیک ها به استرس حساس هستند. آنها در طول قالب گیری مستعد استرس داخلی هستند و شکننده هستند و به راحتی ترک می شوند. قطعات پلاستیکی تحت تأثیر نیروی خارجی یا حلال ترک خواهند خورد.
به همین دلیل، علاوه بر افزودن مواد افزودنی به مواد اولیه برای بهبود مقاومت در برابر ترک، باید به خشک کردن مواد اولیه و انتخاب معقول شرایط قالبگیری برای کاهش تنش داخلی و افزایش مقاومت در برابر ترک توجه کرد. شکل قطعه پلاستیکی معقولی باید انتخاب شود و درج ها و سایر اقدامات نباید برای به حداقل رساندن تمرکز تنش نصب شوند.
هنگام طراحی قالب، شیب قالبگیری باید افزایش یابد، مکانیزم ورودی خوراک و خروج معقول انتخاب شود و دمای مواد، دمای قالب، فشار تزریق و زمان خنکسازی بهطور مناسبی در حین قالبگیری تنظیم شود تا از قالبگیری در زمانی که قطعه پلاستیکی است، جلوگیری شود. خیلی سرد و شکننده ، پس از قالب گیری، قطعات پلاستیکی باید پس از پردازش برای بهبود مقاومت در برابر ترک، حذف تنش داخلی و جلوگیری از تماس با حلال.
2. زمانی که مذاب پلیمری با دبی مذاب معین هنگام عبور از سوراخ نازل در دمای ثابت از مقدار معینی فراتر رود، ترک های عرضی آشکاری در سطح مذاب ایجاد می شود که به آن گسیختگی مذاب می گویند که به ظاهر و فیزیکی آسیب می رساند. خواص قطعه پلاستیکی
بنابراین هنگام انتخاب پلیمرهایی با دبی مذاب بالا، باید سطح مقطع نازل، رانر و ورودی خوراک را افزایش داد، سرعت تزریق را کاهش داد و دمای مواد را افزایش داد.
6. عملکرد حرارتی و نرخ خنک کننده
1. پلاستیک های مختلف خواص حرارتی متفاوتی مانند گرمای ویژه، هدایت حرارتی و دمای اعوجاج گرمایی دارند. مواد پلاستیکی با گرمای ویژه بالا به گرمای زیادی نیاز دارند، بنابراین باید دستگاه قالب گیری تزریقی با ظرفیت پلاستیک سازی زیاد انتخاب شود. پلاستیک هایی با دمای اعوجاج حرارتی بالا می توانند زمان خنک کنندگی کوتاهی داشته باشند و زود قالب گیری شوند، اما باید از تغییر شکل خنک کننده پس از قالب گیری جلوگیری کرد.
پلاستیک هایی که رسانایی حرارتی پایینی دارند سرعت خنک کنندگی پایینی دارند (مانند پلیمرهای یونی و غیره که سرعت خنک کنندگی بسیار پایینی دارند) بنابراین باید کاملاً خنک شوند و اثر خنک کنندگی قالب باید افزایش یابد. قالب های رانر داغ برای پلاستیک هایی با حرارت ویژه کم و رسانایی حرارتی بالا مناسب هستند. پلاستیک هایی با گرمای ویژه بالا، هدایت حرارتی کم، دمای تغییر شکل حرارتی کم و سرعت خنک کنندگی آهسته برای قالب گیری با سرعت بالا مناسب نیستند. یک دستگاه قالب گیری تزریقی مناسب باید انتخاب شود و خنک کننده قالب باید تقویت شود.
2. پلاستیک های مختلف با توجه به ویژگی های نوع و شکل قطعات پلاستیکی به سرعت خنک کنندگی مناسبی نیاز دارند. بنابراین، قالب باید مجهز به سیستم گرمایش و سرمایش با توجه به الزامات قالبگیری باشد تا دمای قالب را حفظ کند. هنگامی که دمای مواد دمای قالب را افزایش می دهد، باید خنک شود تا از تغییر شکل قسمت پلاستیکی پس از قالب گیری جلوگیری شود، چرخه قالب گیری کوتاه شود و بلورینگی کاهش یابد.
هنگامی که گرمای اتلاف پلاستیک برای نگه داشتن قالب در دمای معین کافی نیست، قالب باید مجهز به سیستم گرمایشی باشد تا قالب را در دمای معینی نگه دارد تا سرعت خنکشدن، اطمینان از سیالیت، بهبود شرایط پر شدن یا کنترل باشد. خنک شدن آهسته قسمت پلاستیکی جلوگیری از سرد شدن ناهموار قطعات پلاستیکی جدار ضخیم در داخل و خارج و افزایش کریستالی و غیره.
برای کسانی که دارای سیالیت خوب، منطقه قالبگیری بزرگ و دمای مواد ناهموار هستند، ممکن است نیاز به گرمایش یا سرمایش متناوب داشته باشد یا بسته به شرایط قالبگیری قطعات پلاستیکی، از گرمایش و سرمایش موضعی استفاده شود. برای این منظور، قالب باید مجهز به سیستم سرمایش یا گرمایش مربوطه باشد.
7. هیگروسکوپی
از آنجایی که مواد افزودنی مختلفی در پلاستیک وجود دارد، درجات مختلفی از تمایل به رطوبت دارند. بنابراین، پلاستیک ها را می توان به طور تقریبی به دو نوع تقسیم کرد: آن هایی که رطوبت را جذب می کنند، آن هایی که به رطوبت می چسبند، و پلاستیک هایی که آب را جذب نمی کنند و به راحتی به رطوبت نمی چسبند. میزان رطوبت موجود در مواد باید در محدوده مجاز کنترل شود. در غیر این صورت، آب در دمای بالا و فشار بالا به گاز یا هیدرولیز تبدیل می شود و باعث کف شدن رزین، کاهش سیالیت و ظاهر و خواص مکانیکی ضعیف می شود.
بنابراین، پلاستیک های هیگروسکوپی باید با استفاده از روش ها و مشخصات گرمایشی مناسب در صورت نیاز پیش گرم شوند تا از جذب مجدد رطوبت در حین استفاده جلوگیری شود.
