Processtroom van spuitgietonderdelen voor auto's

De meeste onderdelen aan de binnen- en buitenkant van de spuitgieten middenconsole. De kunststof onderdelen van het interieur omvatten over het algemeen instrumentenpaneelaccessoires, stoelaccessoires, vloeraccessoires, dakaccessoires, stuurwielaccessoires, deurinterieuraccessoires, achteruitkijkspiegels en diverse gespen en bevestigingen; de kunststof onderdelen van het exterieur omvatten voor- en achterlichten, luchtinlaatroosters, spatborden en achteruitkijkspiegels. Hieronder volgt de processtroom en gerelateerde belangrijke parameters van spuitgietonderdelen voor auto's.

1 Definitie

Onder spuitgieten verstaat men het proces waarbij halffabricaten van een bepaalde vorm worden gemaakt door middel van het vullen, vasthouden van druk, afkoelen, uit de mal halen en andere bewerkingen van gesmolten grondstoffen.

2 Processtroom

Het spuitgietproces verloopt als volgt:
1 Vulfase
Vullen is de eerste stap in de gehele spuitgietcyclus. De tijd begint bij het begin van het spuitgieten wanneer de mal wordt gesloten totdat de malholte is gevuld tot ongeveer 95%. In theorie geldt: hoe korter de vultijd, hoe hoger de gietefficiëntie. In de werkelijke productie is de giettijd (of injectiesnelheid) echter onderhevig aan veel voorwaarden. Vullen kan worden onderverdeeld in vullen met hoge snelheid en vullen met lage snelheid.
1) Hoge snelheid vulling
Tijdens het vullen met hoge snelheid is de schuifsnelheid hoog en neemt de viscositeit van het plastic af door schuifverdunning, wat de algehele stromingsweerstand vermindert; lokale viskeuze verwarming zal ook de dikte van de gestolde laag dunner maken. Daarom hangt het vulgedrag in de stromingsregelfase vaak af van het te vullen volume. Dat wil zeggen, in de stromingsregelfase is het schuifverdunningseffect van de smelt vanwege het vullen met hoge snelheid vaak groot, terwijl het koeleffect van de dunne wand niet duidelijk is, dus het effect van de snelheid prevaleert.
2) Vullen met lage snelheid
Wanneer warmtegeleiding de lage snelheidsvulling regelt, is de schuifsnelheid laag, de lokale viscositeit hoog en de stromingsweerstand groot. Omdat de hete plastic aanvullingssnelheid laag is en de stroming langzaam is, is het warmtegeleidingseffect duidelijker en wordt de warmte snel weggenomen door de koude malwand. Gecombineerd met een kleine hoeveelheid viskeuze verwarming, is de dikte van de gestolde laag dikker, wat de stromingsweerstand bij de dunnere wand verder vergroot.
2 Houdfase
De functie van de houdfase is om continu druk uit te oefenen, de smelt te verdichten, de dichtheid van het plastic te verhogen (verdichting) en het krimpgedrag van het plastic te compenseren. Tijdens het houdproces is de tegendruk hoog omdat de matrijsholte al met plastic is gevuld. Tijdens het drukhoud- en verdichtingsproces kan de schroef van de spuitgietmachine slechts langzaam en lichtjes vooruit bewegen en is de stroomsnelheid van het plastic ook relatief langzaam. De stroming op dit moment wordt drukhoudstroom genoemd. Omdat in de drukhoudfase het plastic sneller door de matrijswand wordt gekoeld en gestold, en de smeltviscositeit snel toeneemt, is de weerstand in de matrijsholte erg groot. In de latere fase van drukhoudfase blijft de materiaaldichtheid toenemen en worden de plastic onderdelen geleidelijk gevormd. De drukhoudfase moet doorgaan totdat de poort is gestold en verzegeld. Op dit moment bereikt de holtedruk in de drukhoudfase de hoogste waarde.
In de drukvasthoudfase vertoont het plastic gedeeltelijke samendrukbaarheid vanwege de hoge druk. In het hogedrukgebied is het plastic dichter en heeft het een hogere dichtheid; in het lagedrukgebied is het plastic losser en heeft het een lagere dichtheid, dus de dichtheidsverdeling verandert met positie en tijd. Tijdens het drukvasthoudproces is de plasticstroomsnelheid extreem laag en speelt de stroom geen leidende rol meer. Druk is de belangrijkste factor die het drukvasthoudproces beïnvloedt.

3 Koelfase

Bij de spuitgietmatrijs is het ontwerp van het koelsysteem erg belangrijk. Dit komt omdat alleen wanneer de gegoten kunststofproducten worden gekoeld en gestold tot een bepaalde stijfheid, de kunststofproducten kunnen worden voorkomen dat ze na het ontvormen door externe krachten worden vervormd. Aangezien de koeltijd ongeveer 70% tot 80% van de gehele gietcyclus bedraagt, kan een goed ontworpen koelsysteem de giettijd aanzienlijk verkorten, de spuitgietproductiviteit verbeteren en de kosten verlagen. Een onjuist ontworpen koelsysteem zal de giettijd verlengen en de kosten verhogen; ongelijkmatige koeling zal verder kromtrekken en vervormen van kunststofproducten veroorzaken. De warmte die de matrijs binnenkomt vanuit de smelt, wordt over het algemeen in twee delen afgevoerd, waarvan 5% via straling en convectie naar de atmosfeer wordt overgebracht en de resterende 95% van de smelt naar de matrijs wordt geleid. Door de koelwaterleiding in de mal wordt de warmte van het kunststofproduct via warmtegeleiding van het kunststof in de malholte naar de koelwaterleiding via het malframe overgebracht en vervolgens door het koelmiddel via warmteconvectie afgevoerd. Een kleine hoeveelheid warmte die niet door het koelwater wordt afgevoerd, blijft in de mal worden geleid en verdwijnt in de lucht nadat deze in contact is gekomen met de buitenwereld. De spuitgietcyclus bestaat uit de sluittijd van de mal, de vultijd, de houdtijd, de koeltijd en de ontvormtijd. De koeltijd is hiervan het grootste deel, ongeveer 70% tot 80%. Daarom heeft de koeltijd direct invloed op de lengte van de gietcyclus en de output van kunststofproducten. Tijdens de ontvormfase moet de temperatuur van het kunststofproduct worden gekoeld tot een temperatuur die lager is dan de thermische vervormingstemperatuur van het kunststofproduct om te voorkomen dat het kunststofproduct ontspant door restspanning of kromtrekken en vervorming veroorzaakt door externe ontvormkracht.

4 Ontvormende fase

Ontvormen is de laatste stap in een spuitgietcyclus. Hoewel het product koudgevormd is, heeft ontvormen nog steeds een zeer belangrijke impact op de kwaliteit van het product. Onjuiste ontvormmethoden kunnen ongelijkmatige kracht op het product veroorzaken tijdens het ontvormen en vervorming van het product tijdens het uitwerpen. Er zijn twee hoofdmanieren van ontvormen: ejector ontvormen en stripper ontvormen. Kies bij het ontwerpen van een mal een geschikte ontvormmethode op basis van de structurele kenmerken van het product om de productkwaliteit te waarborgen. Voor mallen die ejector ontvormen gebruiken, moet de ejector zo gelijkmatig mogelijk worden ingesteld en moet de positie worden geselecteerd waar de ontvormweerstand het grootst is en de sterkte en stijfheid van het kunststof onderdeel het grootst zijn, om vervorming en schade aan het kunststof onderdeel te voorkomen. De stripperplaat wordt over het algemeen gebruikt voor het ontvormen van dunwandige containers met diepe holtes en transparante producten die geen drukstangmarkeringen toestaan. De kenmerken van dit mechanisme zijn een grote en gelijkmatige ontvormkracht, een soepele beweging en geen duidelijke restsporen.
Drie belangrijke parameters
De belangrijke parameters met betrekking tot spuitgieten zijn als volgt:
1 Spuitgietdruk
De spuitgietdruk wordt geleverd door het hydraulische systeem van het spuitgietsysteem. De druk van de hydraulische cilinder wordt via de schroef van de spuitgietmachine overgebracht op de gesmolten kunststof. Onder de druk komt de gesmolten kunststof in het verticale stromingskanaal (ook het hoofdstromingskanaal voor sommige mallen), het hoofdstromingskanaal, het vertakkingsstromingskanaal van de mal via het mondstuk van de spuitgietmachine en komt via de poort in de malholte. Dit proces is het spuitgietproces, of het wordt het vulproces genoemd. Het bestaan van druk is om de weerstand in het stromingsproces van de smelt te overwinnen, of omgekeerd, de weerstand in het stromingsproces moet worden gecompenseerd door de druk van de spuitgietmachine om een soepel verloop van het vulproces te garanderen. Tijdens het spuitgietproces is de druk bij het mondstuk van de spuitgietmachine het hoogst om de stromingsweerstand van de smelt gedurende het hele proces te overwinnen. Daarna neemt de druk geleidelijk af langs de stromingslengte tot aan het voorste uiteinde van het smeltgolffront. Als de uitlaat in de malholte goed is, is de uiteindelijke druk aan de voorkant van het smeltsel atmosferische druk.
Er zijn veel factoren die de smeltvuldruk beïnvloeden, die kunnen worden samengevat in drie categorieën:
1) Materiële factoren
Zoals het type en de viscositeit van het plastic;
2) Structurele factoren
Zoals het type, aantal en de positie van het poortsysteem, de vorm van de matrijsholte en de dikte van het product;
3) Proceselementen van het gieten
2 Injectietijd
De injectietijd verwijst hier naar de tijd die nodig is voor de plastic smelt om de holte te vullen, exclusief hulptijd zoals het openen en sluiten van de mal. Hoewel de injectietijd erg kort is en weinig invloed heeft op de gietcyclus, heeft de aanpassing van de injectietijd een groot effect op de drukregeling van de poort, de gieter en de holte. Een redelijke injectietijd helpt de smelt om ideaal te vullen en is van groot belang voor het verbeteren van de oppervlaktekwaliteit van het product en het verminderen van de maattolerantie. De injectietijd moet veel lager zijn dan de koeltijd, die ongeveer 1/10 tot 1/15 van de koeltijd is. Deze regel kan worden gebruikt als basis voor het voorspellen van de totale giettijd van plastic onderdelen. Bij het uitvoeren van een malstroomanalyse is de injectietijd in het analyseresultaat alleen gelijk aan de injectietijd die is ingesteld in de procesomstandigheden wanneer de smelt volledig door de schroef wordt geduwd om de holte te vullen. Als de schroefdrukschakelaar optreedt voordat de holte is gevuld, zal het analyseresultaat groter zijn dan de instelling van de procesomstandigheden.
3 Injectietemperatuur
Injectietemperatuur is een belangrijke factor die de injectiedruk beïnvloedt. De cilinder van de spuitgietmachine heeft 5 tot 6 verwarmingssecties en elk ruw materiaal heeft zijn eigen verwerkingstemperatuur (voor gedetailleerde verwerkingstemperaturen, raadpleeg de gegevens van de materiaalleverancier). De injectietemperatuur moet binnen een bepaald bereik worden geregeld. Als de temperatuur te laag is, wordt de smelt niet goed geplastificeerd, wat de kwaliteit van het gegoten onderdeel beïnvloedt en de moeilijkheidsgraad van het proces vergroot; als de temperatuur te hoog is, zal de grondstof gemakkelijk ontbinden. In het daadwerkelijke spuitgietproces is de injectietemperatuur vaak hoger dan de cilindertemperatuur. De hogere waarde is gerelateerd aan de injectiesnelheid en de prestaties van het materiaal en kan oplopen tot 30 °C. Dit wordt veroorzaakt door de hoge hitte die wordt gegenereerd door de schuifkracht wanneer de smelt door de injectiepoort gaat. Er zijn twee manieren om dit verschil te compenseren bij het uitvoeren van een matrijsstroomanalyse. De ene is om te proberen de temperatuur van de smelt te meten bij het injecteren in de lucht, en de andere is om het mondstuk op te nemen in de modellering.
4 Druk en tijd vasthouden
Wanneer het spuitgietproces bijna is afgelopen, stopt de schroef met draaien en beweegt alleen nog maar vooruit. Op dit moment gaat het spuitgieten de houdfase in. Tijdens het drukhoudproces voert de spuitmond van de spuitgietmachine continu materiaal in de holte om het volume te vullen dat vrijkomt door de krimp van het onderdeel. Als de holte wordt gevuld zonder drukhoud, krimpt het onderdeel met ongeveer 25%, met name de ribben krimpen te veel en vormen krimpmarkeringen. De drukhouddruk is over het algemeen ongeveer 85% van de maximale vuldruk, die moet worden bepaald op basis van de werkelijke situatie.

5 Tegendruk

Tegendruk verwijst naar de druk die overwonnen moet worden wanneer de schroef omkeert en terugtrekt om materiaal op te slaan. Het gebruik van hoge tegendruk is bevorderlijk voor de verspreiding van kleurstoffen en het smelten van kunststoffen, maar het verlengt ook de terugtrekkingstijd van de schroef, vermindert de lengte van de kunststofvezels en verhoogt de druk van de spuitgietmachine. Daarom moet de tegendruk lager zijn, over het algemeen niet hoger dan 20% van de injectiedruk. Bij het injecteren van schuimkunststoffen moet de tegendruk hoger zijn dan de druk die door het gas wordt gevormd, anders wordt de schroef uit de cilinder geduwd. Sommige spuitgietmachines kunnen de tegendruk programmeren om de vermindering van de schroeflengte tijdens het smelten te compenseren, wat de invoerwarmte zal verminderen en de temperatuur zal verlagen. Omdat het resultaat van deze verandering echter moeilijk in te schatten is, is het niet eenvoudig om overeenkomstige aanpassingen aan de machine te maken.

Conclusie

Vanwege de ontwikkelingsvereisten van lichtgewicht en laag energieverbruik van auto's, is de materiaalsamenstelling van auto-onderdelen aanzienlijk veranderd van plastic naar staal. Afgaande op de toepassing van autokunststoffen in binnen- en buitenland, is de hoeveelheid spuitgieten middenconsole is een belangrijke indicator geworden voor het niveau van de technologie in de autoproductie.