Поток процесса литья деталей автомобилей под давлением

Большинство деталей интерьера и экстерьера центральная консоль литье под давлением. Внутренние пластиковые детали обычно включают в себя аксессуары панели приборов, аксессуары сидений, аксессуары пола, аксессуары крыши, аксессуары рулевого колеса, аксессуары интерьера дверей, зеркала заднего вида и различные пряжки и крепления; внешние пластиковые детали включают в себя передние и задние фары, решетки воздухозаборников, крылья и зеркала заднего вида. Ниже приведена последовательность технологических процессов и соответствующие важные параметры автомобильных деталей литья под давлением.

1 Определение

Процесс литья под давлением представляет собой процесс изготовления полуфабрикатов определенной формы путем заливки, выдержки под давлением, охлаждения, извлечения из формы и других операций из расплавленного сырья.

2 Поток процесса

Процесс литья под давлением выглядит следующим образом:
1 этап наполнения
Заполнение — первый этап всего цикла литья под давлением. Отсчет времени начинается с момента начала литья под давлением, когда форма закрывается, и заканчивается заполнением полости формы примерно до 95%. Теоретически, чем короче время заполнения, тем выше эффективность формования. Однако в реальном производстве время формования (или скорость впрыска) зависит от многих условий. Заполнение можно разделить на высокоскоростное заполнение и низкоскоростное заполнение.
1) Высокоскоростное наполнение
При высокоскоростном заполнении скорость сдвига высока, а вязкость пластика уменьшается из-за истончения сдвига, что снижает общее сопротивление потоку; локальный вязкий нагрев также сделает толщину затвердевшего слоя тоньше. Поэтому на этапе управления потоком поведение заполнения часто зависит от объема, который должен быть заполнен. То есть на этапе управления потоком из-за высокоскоростного заполнения эффект истончения сдвига расплава часто велик, в то время как охлаждающий эффект тонкой стенки не очевиден, поэтому преобладает эффект скорости.
2) Низкоскоростное наполнение
Когда теплопроводность управляет низкоскоростным заполнением, скорость сдвига низкая, локальная вязкость высокая, а сопротивление потоку большое. Поскольку скорость пополнения горячего пластика низкая, а поток медленный, эффект теплопроводности более очевиден, и тепло быстро отводится холодной стенкой формы. В сочетании с небольшим количеством вязкого нагрева толщина затвердевшего слоя больше, что еще больше увеличивает сопротивление потоку на более тонкой стенке.
2 Стадия выдержки
Функция стадии выдержки заключается в непрерывном приложении давления, уплотнении расплава, повышении плотности пластика (уплотнение) и компенсации усадочного поведения пластика. Во время процесса выдержки противодавление высокое, поскольку полость формы уже заполнена пластиком. Во время процесса выдержки под давлением и уплотнения шнек литьевой машины может двигаться вперед только медленно и незначительно, а скорость потока пластика также относительно медленная. Поток в это время называется потоком выдержки под давлением. Поскольку на стадии выдержки под давлением пластик быстрее охлаждается и затвердевает стенкой формы, а вязкость расплава быстро увеличивается, поэтому сопротивление в полости формы очень большое. На более поздней стадии выдержки под давлением плотность материала продолжает увеличиваться, и пластиковые детали постепенно формируются. Стадия выдержки под давлением должна продолжаться до тех пор, пока литник не затвердеет и не запечатается. В это время давление в полости на стадии выдержки под давлением достигает самого высокого значения.
На этапе удержания под давлением, из-за высокого давления, пластик проявляет частичную сжимаемость. В области высокого давления пластик плотнее и имеет большую плотность; в области низкого давления пластик рыхлее и имеет меньшую плотность, поэтому распределение плотности меняется в зависимости от положения и времени. В процессе удержания под давлением скорость течения пластика крайне мала, и течение больше не играет ведущей роли. Давление является основным фактором, влияющим на процесс удержания под давлением.

3 Стадия охлаждения

В литьевой пресс-форме конструкция системы охлаждения очень важна. Это связано с тем, что только когда формованные пластиковые изделия охлаждаются и затвердевают до определенной жесткости, можно предотвратить деформацию пластиковых изделий внешними силами после извлечения из формы. Поскольку время охлаждения составляет около 70% - 80% всего цикла формования, хорошо спроектированная система охлаждения может значительно сократить время формования, повысить производительность литья под давлением и снизить затраты. Неправильно спроектированная система охлаждения увеличит время формования и увеличит затраты; неравномерное охлаждение еще больше вызовет коробление и деформацию пластиковых изделий. Тепло, поступающее в пресс-форму из расплава, обычно рассеивается двумя частями, 5% из которых передается в атмосферу посредством излучения и конвекции, а оставшиеся 95% передаются из расплава в пресс-форму. Благодаря трубе охлаждающей воды в форме тепло пластикового изделия передается от пластика в полости формы к трубе охлаждающей воды через раму формы посредством теплопроводности, а затем уносится охлаждающей жидкостью посредством тепловой конвекции. Небольшое количество тепла, которое не уносится охлаждающей водой, продолжает проводиться в форме и рассеивается в воздухе после контакта с внешним миром. Цикл формования литьем под давлением состоит из времени закрытия формы, времени заполнения, времени выдержки, времени охлаждения и времени извлечения из формы. Среди них время охлаждения составляет наибольшую долю, около 70% - 80%. Поэтому время охлаждения будет напрямую влиять на продолжительность цикла формования и выход пластиковых изделий. На этапе извлечения из формы температура пластикового изделия должна быть охлаждена до температуры ниже температуры тепловой деформации пластикового изделия, чтобы предотвратить ослабление пластикового изделия из-за остаточного напряжения или коробления и деформации, вызванных внешней силой извлечения из формы.

4. Этап распалубки

Извлечение из формы — последний этап цикла литья под давлением. Несмотря на то, что изделие было подвергнуто холодной формовке, извлечение из формы все равно оказывает очень большое влияние на качество изделия. Неправильные методы извлечения из формы могут привести к неравномерному усилию на изделии во время извлечения из формы и деформации изделия во время выталкивания. Существует два основных способа извлечения из формы: извлечение с помощью эжектора и извлечение с помощью съемника. При проектировании формы выберите подходящий метод извлечения из формы на основе структурных характеристик изделия, чтобы обеспечить качество продукции. Для форм, в которых используется извлечение с помощью эжектора, эжектор должен быть установлен как можно более равномерно, а положение должно быть выбрано таким образом, чтобы сопротивление извлечения из формы было наибольшим, а прочность и жесткость пластиковой детали были наибольшими, чтобы избежать деформации и повреждения пластиковой детали. Съемник обычно используется для извлечения из формы тонкостенных контейнеров с глубокими полостями и прозрачных изделий, которые не допускают следов толкателя. Характеристики этого механизма — большое и равномерное усилие извлечения из формы, плавное движение и отсутствие очевидных остаточных следов.
Три важных параметра
Важными параметрами, связанными с литьем под давлением, являются следующие:
1 Давление литья под давлением
Давление литья под давлением обеспечивается гидравлической системой системы литья под давлением. Давление гидравлического цилиндра передается на расплав пластика через шнек литьевой машины. Под давлением расплав пластика поступает в вертикальный канал потока (также основной канал потока для некоторых форм), основной канал потока, ответвленный канал потока формы через сопло литьевой машины и поступает в полость формы через затвор. Этот процесс является процессом литья под давлением, или его называют процессом заполнения. Существование давления заключается в преодолении сопротивления в процессе течения расплава, или наоборот, сопротивление в процессе течения должно быть компенсировано давлением литьевой машины для обеспечения плавного хода процесса заполнения. Во время процесса литья под давлением давление на сопле литьевой машины является самым высоким для преодоления сопротивления течения расплава на протяжении всего процесса. После этого давление постепенно уменьшается по длине потока к переднему концу фронта волны расплава. Если вытяжка внутри полости формы хорошая, конечное давление на переднем конце расплава равно атмосферному.
На давление заполнения расплавом влияет множество факторов, которые можно разделить на три категории:
1) Материальные факторы
Например, тип и вязкость пластика;
2) Структурные факторы
Такие как тип, количество и положение литниковой системы, форма полости формы и толщина изделия;
3) Элементы процесса формования
2 Время впрыска
Под временем впрыска здесь понимается время, необходимое для заполнения полости расплавом пластика, за исключением вспомогательного времени, такого как открытие и закрытие формы. Хотя время впрыска очень короткое и мало влияет на цикл формования, регулировка времени впрыска оказывает большое влияние на контроль давления литника, питателя и полости. Разумное время впрыска помогает расплаву идеально заполниться и имеет большое значение для улучшения качества поверхности изделия и снижения допуска на размеры. Время впрыска должно быть намного меньше времени охлаждения, которое составляет около 1/10–1/15 времени охлаждения. Это правило можно использовать в качестве основы для прогнозирования общего времени формования пластиковых деталей. При выполнении анализа потока пресс-формы время впрыска в результате анализа равно времени впрыска, установленному в условиях процесса, только когда расплав полностью проталкивается шнеком для заполнения полости. Если переключатель удержания давления шнека происходит до заполнения полости, результат анализа будет больше, чем настройка условий процесса.
3 Температура впрыска
Температура впрыска является важным фактором, влияющим на давление впрыска. Цилиндр литьевой машины имеет от 5 до 6 нагревательных секций, и каждое сырье имеет свою соответствующую температуру обработки (для получения подробной информации о температурах обработки см. данные, предоставленные поставщиком материала). Температура впрыска должна контролироваться в определенном диапазоне. Если температура слишком низкая, расплав не будет хорошо пластифицирован, что повлияет на качество формованной детали и увеличит сложность процесса; если температура слишком высокая, сырье легко разложится. В реальном процессе литья под давлением температура впрыска часто выше температуры цилиндра. Более высокое значение связано со скоростью впрыска и характеристиками материала и может достигать 30 °C. Это вызвано высоким теплом, выделяемым сдвигом, когда расплав проходит через порт впрыска. Существует два способа компенсировать эту разницу при выполнении анализа потока пресс-формы. Один из них — попытаться измерить температуру расплава при впрыске в воздух, а другой — включить сопло в моделирование.
4. Давление и время выдержки
Когда процесс литья под давлением подходит к концу, винт прекращает вращение и движется только вперед. В это время литье под давлением переходит в стадию выдержки. Во время процесса выдержки под давлением сопло литьевой машины непрерывно подает материал в полость, чтобы заполнить объем, освободившийся в результате усадки детали. Если полость заполняется без выдержки под давлением, деталь усядет примерно на 25%, особенно ребра будут слишком сильно усаживаться и образовывать следы усадки. Давление выдержки под давлением обычно составляет около 85% от максимального давления заполнения, которое следует определять в соответствии с фактической ситуацией.

5 Обратное давление

Противодавление относится к давлению, которое необходимо преодолеть, когда шнек меняет направление и отступает для хранения материала. Использование высокого противодавления способствует дисперсии красителей и плавлению пластмасс, но также продлевает время втягивания шнека, уменьшает длину пластиковых волокон и увеличивает давление литьевой машины. Поэтому противодавление должно быть ниже, как правило, не превышая 20% давления впрыска. При впрыскивании пенопласта противодавление должно быть выше давления, создаваемого газом, в противном случае шнек будет вытолкнут из цилиндра. Некоторые литьевые машины могут программировать противодавление, чтобы компенсировать уменьшение длины шнека во время плавления, что уменьшит поступающее тепло и снизит температуру. Однако, поскольку результат этого изменения трудно оценить, нелегко внести соответствующие коррективы в машину.

Заключение

В связи с требованиями к легкости и низкому энергопотреблению автомобилей, состав материалов автомобильных деталей значительно изменился с пластика на сталь. Судя по применению автомобильных пластиков в стране и за рубежом, количество центральная консоль литье под давлением стал важным показателем уровня технологии производства автомобилей.