Данная тема может показать скучной, но ее изучение позволит избежать эмоциональных переживаний, которые неизбежно возникают, когда вы устанавливаете новую пресс-форму на станок и обнаруживаете, что емкости материального цилиндра недостаточно для полного впрыска.
Вычисление объема впрыска для проверки емкости материального цилиндра – тема достаточно скучная и многие не уделяют должного внимания этому вопросу. Я конечно же уверен, что вы никогда не сталкивались с данной проблемой, но, тем не менее, такие случаи имели место быть, и, дабы самому не попасть в такую ситуацию, стоит сделать расчет перед заказом машины. Ведь недостаточный объем может стать непреодолимым препятствием для всего процесса производства.
Как же рассчитать, какой размер цилиндра нужен?
Как понять, какой размер материального цилиндра вам нужен? Если это новое изделие, а ваша пресс-форма еще не изготовлена, то следует произвести анализ проливаемости пресс-формы, чтобы узнать, каков будет объем детали и литника. Если ваша пресс-форма уже на стадии изготовления, то такой анализ могут сделать непосредственно производители пресс-формы. Главное – не забыть учесть объем литникового канала для холодноканальных ПФ. Если же у вас уже есть оснастка и вы покупаете новую машину, то у вас на руках уже есть вес отливки и литника, которые необходимо использовать в качестве отправной точки при подборе термопласта.
Давайте рассмотрим сценарий, когда вам известен вес изделия. Я предпочитаю работать в граммах, но большинство технических характеристик машин указаны в унциях. Если деталь, литник (холодный) и литниковая втулка вместе весят 164г, то это эквивалентно 182,2см3 полипропилена (при плотности 0,90г/см3) или 6,16 унции (1см3 = 0,0338 унции). Таким образом, зная, что объем цилиндра составляет 8 унций, может возникнуть соблазн сделать вывод, что данной машины будет вполне предостаточно, но именно в этот момент все начинает распутываться.
Во-первых, что, если мощность машины в унциях указана для одного материала, чаще всего полистирола, а вы работаете с полипропиленом? (Примечание: сегодня во многих спецификациях термопластавтоматов указан объем цилиндра как для полистирола, так и для полиэтилена высокой плотности.) Между этими полимерами существует большая разница в плотности. При комнатной температуре плотность ПС составляет 1,04г/см3, а ПП имеет плотность при комнатной температуре 0,90г/см3. В таком случае вы можете подумать: «Хорошо, для моих 6,16 унций полипропилена и соотношении плотностей 1,04/0,90=1,16, получаем требуемую емкость цилиндра 7,14 унции». Кажется, что с цилиндром объемом 8 унций все еще в порядке, верно?
Не стоит забывать, что плотность полимера в твердом состоянии и плотность расплава – это две разные величины.
К сожалению, это не все учитывают, и не предполагают, что что-то может пойти не так. Но дальнейшие события могут напомнить, что это - плотность при комнатной температуре, а при литье мы имеем дело с температурой плавления. Кроме того, есть еще один сложный момент - работа с плотностью расплава.
При расплавлении молекулы полимера отдаляются друг от друга, и плотность уменьшается. Проблема в том, что данные о плотности расплава получить труднее, поэтому их едва ли можно найти в спецификациях материалов, и для их получения придется провести небольшое исследование. (Универсальный селектор Plastics Technology — это одно из мест, где можно получить информацию).
Для ПС плотность расплава составляет 0,945г/см3, для ПП - около 0,74г/см3. Это уже изменяет соотношение для нашего расчета: теперь это 0,945/0,74=1,28, а значит нам нужно как минимум 6,16x1,28=7,88 унций объема цилиндра. Мы все еще в пределах нашей вместимости на 8 унций, но, к сожалению, это еще не все.
Посмотрим на наш обратный клапан и увидим, что он протекает. Насколько реально на практике использовать 98% емкости материального цилиндра? Я такого варианта не встречал, ведь нужна еще некоторая подушка и место для декомпрессии, особенно для пресс-форм с горячим каналом. Лучшая рекомендация – это когда объем впрыска составляет от 25% до 70% объема цилиндра. Если все это сложить, прибавить 10% запаса прочности во избежание протечек обратного клапана, амортизацию и декомпрессию, а также обеспечить равномерное плавление пластика, то нам понадобится цилиндр емкостью не менее 11-12 унций.
Насколько большой объем однородного расплава для впрыска может произвести ваш материальный цилиндр?
Но и это еще не конец. Стоит задуматься и о пластифицирующей способности. ПП является полукристаллическим пластиком и плавится иначе, несколько сложнее, чем аморфные полимеры. Как правило, полукристаллические полимеры остаются твердыми вплоть до точки плавления, и для их плавления часто требуется в два раза больше BTUs (терм), чем для аморфных материалов. Эти два фактора делают полукристаллические виды пластмасс значительно более трудными для равномерного плавления, чем аморфные. Использование материального цилиндра с недостаточным объемом может привести к неравномерному плавлению полимера, что, в свою очередь, повлияет на деформацию, усадку и физические свойства конечного продукта.
Таким образом, приходим к выводу, что не стоит недооценивать такой важный вопрос, как просчет требуемой емкости материального цилиндра термопластавтомата для вашей пресс-формы, ведь в этом нюансе слишком многое поставлено на карту.
