Значения подушки при литье под давлением в конечном итоге может являться показателем качества изделия, особенно стабильности его размеров. Постоянная подушка позволит получать изделия одинакового размера. Размер подушки также может быть критическим для процесса расплава, а именно в том, чтобы материал не разложился непосредственно перед самим впрыском. Размер подушки является результатом настроек входных параметров литья и сам по себе не может быть установлен на желаемое значение на литьевой машине. В этой статье мы рассмотрим, что такое подушка и как она влияет на качество детали.
Так же, как и шкала на шприце, используемом в кабинете врача, нулевым положением принято считать, когда поршень находится в переднем положении. Когда шнек вращается и захватывает материал, он движется назад, и его положение измеряется возрастающими числами. Это может быть линейное расстояние, измеряемое в дюймах, миллиметрах, сантиметрах, или в кубических сантиметрах или кубических дюймах. В этой статье мы будем использовать линейные расстояния в дюймах в качестве единицы измерения.
Важно помнить, что подушка - это не очередной параметр для настройки, а результат процесса литья.
На рис. 1 размер впрыска установлен на 3 дюйма, а положение переключения на выдержку под давлением - на 0,80 дюйма. Шнек начнет движение для заполнения формы с 3,00 дюйма и перейдет в фазу компенсации или фазу уплотнения и удержания, при показании 0,80 дюйма. Во время фазы компенсации шнек продолжает двигаться дальше в течение заданного времени и с заданным давлением. Чем выше эти числа, тем большее расстояние проходит шнек. Пластик, который остается перед шнеком и не попадает в форму, называется подушкой, а положение, в котором находится шнек, называется размером подушки.
Рис. 1. Это нулевое положение, когда шнек находится в переднем положении.
На Рис. 2 показаны передняя часть шнека и цилиндра после фазы компенсации. Здесь величина подушки составляет 0,15 дюйма. Важно помнить, что это не настройка, а результат процесса литья. Перед шнеком всегда должна быть подушка.
Рис. 2. Подушка находится в передней части материального цилиндра после фазы компенсации.
Нет подушки = Нет давления = Нет уплотнения
Мы можем изобразить данную концепцию (Рис. 3), используя теоретическую сборку двух камер, соединенных перешейком. В верхней камере находится поршень, а в нижней камере помещен манометр. В сценарии №1 в камере 1 находится жидкость, и поэтому сила, действующая на жидкость, передается через перешеек в нижнюю камеру. Это подтверждается увеличением давления, показываемым на манометре. Однако, если верхняя камера пуста, как показано в сценарии №2, никакая сила, приложенная к поршню, не окажет давления на жидкость в нижней камере, и манометр всегда будет показывать нулевое давление. Поэтому ясно, что некоторое количество жидкости должно быть в верхней камере, чтобы сформировалось давление в нижней камере.
Во время фазы компенсации цикла литья расплав внутри полостей формы необходимо постоянно подвергать воздействию давления. Это давление поможет доставить пластик, компенсировать усадку и заполнить полости. Как и в примере на Рис. 3, давление помогает поднять подушка. Отсутствие подушки приведет к недоливам и получению неуплотненных деталей. Следовательно, в конце фазы компенсации должна присутствовать подушка для литья изделий надлежащего качества.
Значения подушки не должно быть слишком большим. Но при этом подушки должно хватать, чтобы помогать создавать желаемое давление. Существует две причины, чтобы использовать небольшую подушку. Во-первых, расплав сжимается, как шар из резиновых волокон, и большая подушка может потреблять часть приложенного давления для сжатия расплава, снижая давление внутри гнезд. Это было бы особенно важно для материалов с высокой вязкостью или с высоким содержанием добавок, или в процессах, которые близки к ограниченному давлению. В этих случаях большая подушка может вызывать колебания от впрыска к впрыску и снижать производительность (рис. 4).
Рис.4. Сжатие резины на данном рисунке показывает, что происходит при слишком большой подушке.
Вторая причина более важна. Передняя зона и сопло почти всегда имеют самые высокие настройки температуры по сравнению с остальными значениями, заданными для материальной пары. Чем выше температура, тем меньше максимально допустимое время пребывания в передних зонах для данного пластика. Другими словами, пластик в области сопла может разрушаться быстрее, чем остальной пластик в цилиндре. Необходимо понимать, что этот пластик уже находился в цилиндре, и теперь он достиг самых высоких температурных зон материальной пары.
Другой способ подумать об этом - представить себе поток фонтана или явление, когда пластик течет в форму, как вода в фонтане - обратно (рис. 5). Из-за этого пластик, который входит в форму, сначала образует оболочку изделия, в то время как пластик, который следует за ней, продвигается к концу заполнения и в конечном итоге уплотняет деталь изнутри.
Рис. 5. Пластик, который первым попадает в форму, выходя из подушки, образует оболочку изделия.
Теперь рассмотрим изделие с холодным каналом. Если значения подушки небольшие, пластик в подушке будет формировать оболочку литника. Если бы этот пластик разложился или был близок к разложению, это не имело бы значения, поскольку этот материал попадает в литник. Однако, если подушка большая, то этот пластик может попасть в саму деталь и стать причиной появления дефектов. Это также может привести к косметическим дефектам, например, появлению скосов и искривлений на деталях. Деградация материала в области сопла не является обычным явлением, но это возможно в случае использования пресс-форм с большим временем цикла, т.к. задействуется меньший процент наполнения материального цилиндра. В данном случае, подушка должна быть небольшой.
Обратите внимание на следующий образец. Не рекомендуется проводить подобный эксперимент, поскольку результаты эксперимента уже продемонстрированы в данной статье. Однако, если кто-то захочет попробовать повторить это, следует проявить крайнюю осторожность. Необходимо надевать защитные термоперчатки с рукавами, защитные очки и защитную маску для лица. Пластик, находящийся под давлением, и высокая температура могут стать причиной получения травм. Повторяем еще раз: нужно проявлять особую осторожность!
Рис. 6. Пластик, который находился в сопле, сформировал оболочку литника.
Деталь была отлита из чистого полиэтилена высокой плотности. В конце впрыска на нужном размере впрыска происходит отвод шнека назад. Подобно процессу декомпрессии, шнек линейно отводится примерно на полдюйма, чтобы освободить давление. При особой осторожности примерно на 2 дюйма в наконечник сопла вставлялась длинная красная мешалка для кофе. Идея заключалась в том, чтобы использовать красный цвет для имитации деградированного пластика, присутствующего в сопле. Литье было возобновлено. На рис. 6 показан результат, когда красный цвет в основном присутствует на поверхности литника, и немного красного цвета на самой детали. Это хорошо показывает то, что чем больше количество деградированного пластика присутствует в передних зонах, тем больше шансов, что деградированный пластик попадет в деталь. Как мы видим данный эксперимент показывает снова, то что подушка должна быть небольшой.
Обычно для шнеков диаметром от 25 до 60 мм величина подушки должна поддерживаться на уровне 0,20 дюйма или 5 мм. Шнеки большего диаметра должны иметь большую подушку. Литейщики используют одно правило, согласно которому величина подушки должна составлять определенный процент от размера впрыска или диаметра шнека. Как только мы поймем саму концепцию подушки и ее значение, мы осознаем, что для этих правил нет обоснования, и поэтому их не следует использовать.
Стабильная подушка - это признак того, что в гнезда пресс-формы подается стабильное и равномерное количество пластика, что, конечно же, является показателем постоянства от впрыска к впрыску так, как объем от размера впрыска к размеру подушки постоянен. Подушка должна контролироваться на каждой литьевой машине. Обязательно должны быть установлены пределы для сигналов ошибки, чтобы предупредить работников в случае любого отклонения от заданного значения. Типичные значения допусков составляют ± 0,05 дюйма или 2 мм, но они должны быть установлены на основе допусков размеров детали, или основываясь на опыте в некоторых случаях.
