การเสียรูปของผลิตภัณฑ์แม่พิมพ์ฉีด
การเสียรูปเป็นหนึ่งในข้อบกพร่องทั่วไปในการฉีดขึ้นรูปชิ้นส่วนพลาสติกเปลือกบาง เนื่องจากเกี่ยวข้องกับการทำนายการเสียรูปบิดงอที่แม่นยำ และกฎการเสียรูปการบิดงอของชิ้นส่วนแม่พิมพ์ฉีดของวัสดุและรูปร่างที่แตกต่างกันจะแตกต่างกันไปอย่างมาก เมื่อปริมาณการบิดเบี้ยวเกินกว่าข้อผิดพลาดที่อนุญาต มันจะกลายเป็นข้อบกพร่องในการขึ้นรูป ซึ่งจะส่งผลต่อการประกอบผลิตภัณฑ์
การทำนายการเสียรูปบิดงอของชิ้นส่วนที่มีผนังบางจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ได้อย่างแม่นยำ (ความหนาของผนังน้อยกว่า 2 มม.) เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการควบคุมข้อบกพร่องบิดงออย่างมีประสิทธิภาพ การวิเคราะห์การเสียรูปบิดงอส่วนใหญ่ใช้การวิเคราะห์เชิงคุณภาพ และมาตรการต่างๆ นำมาจากการออกแบบผลิตภัณฑ์ การออกแบบแม่พิมพ์ และสภาวะกระบวนการฉีดขึ้นรูปเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปบิดงอขนาดใหญ่ให้ได้มากที่สุด
วิเคราะห์สาเหตุ
เชื้อรา
ตำแหน่ง รูปแบบ และจำนวนประตูของประตูแม่พิมพ์ฉีดจะส่งผลต่อสถานะการบรรจุของพลาสติกในช่องแม่พิมพ์ ส่งผลให้ชิ้นส่วนพลาสติกเสียรูป
ยิ่งระยะทางการไหลยาวเท่าใด ความเค้นภายในที่เกิดจากการไหลและการป้อนระหว่างชั้นเยือกแข็งกับชั้นการไหลส่วนกลางก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ในทางตรงกันข้าม ยิ่งระยะการไหลสั้นลง เวลาการไหลจากประตูไปยังจุดสิ้นสุดการไหลก็จะยิ่งสั้นลง และแม่พิมพ์จะแข็งตัวเมื่อทำการเติม ความหนาของชั้นจะบางลง ความเค้นภายในจะลดลง และการบิดงอ การเสียรูปจะลดลงอย่างมากเช่นกัน หากใช้เพียงประตูกลางหรือประตูด้านข้างเดียว ชิ้นส่วนพลาสติกที่ขึ้นรูปจะบิดเบี้ยวเนื่องจากอัตราการหดตัวในทิศทางเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าในทิศทางเส้นรอบวง หากใช้ประตูหลายจุดแทน จะสามารถป้องกันการบิดงอและการเสียรูปได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เมื่อใช้การหล่อแบบเฉพาะจุดสำหรับการขึ้นรูป นอกจากนี้เนื่องจากการหดตัวของพลาสติกแบบแอนไอโซโทรปี ตำแหน่งและจำนวนของประตูมีผลอย่างมากต่อระดับการเสียรูปของชิ้นส่วนพลาสติก เนื่องจากใช้ PA6 เสริมใยแก้ว 30 เปอร์เซ็นต์ สิ่งที่ได้รับคือชิ้นส่วนแม่พิมพ์ฉีดขนาดใหญ่ที่มีน้ำหนัก 4.95 กก. ดังนั้นจึงมีซี่โครงเสริมจำนวนมากตามทิศทางการไหลของผนังโดยรอบ เพื่อให้ประตูแต่ละบานมีความสมดุลอย่างเต็มที่
นอกจากนี้ การใช้ประตูหลายบานยังทำให้อัตราส่วนการไหลของพลาสติกสั้นลง (L/t) เพื่อให้ความหนาแน่นของวัสดุในช่องแม่พิมพ์มีความสม่ำเสมอมากขึ้นและการหดตัวมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ในเวลาเดียวกัน สามารถเติมชิ้นส่วนพลาสติกทั้งหมดได้ภายใต้แรงดันฉีดเพียงเล็กน้อย แรงดันในการฉีดที่ต่ำกว่าสามารถลดแนวโน้มการวางตัวของโมเลกุลของพลาสติกและลดความเค้นภายใน จึงช่วยลดการเสียรูปของชิ้นส่วนพลาสติก
รูปภาพ
อุณหภูมิของแม่พิมพ์: อุณหภูมิของแม่พิมพ์มีอิทธิพลอย่างมากต่อประสิทธิภาพภายในและคุณภาพที่ชัดเจนของผลิตภัณฑ์ อุณหภูมิของแม่พิมพ์ขึ้นอยู่กับการมีหรือไม่มีผลึกพลาสติก ขนาดและโครงสร้างของผลิตภัณฑ์ ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ และเงื่อนไขกระบวนการอื่นๆ (อุณหภูมิหลอมเหลว ความเร็วในการฉีดและแรงดันการฉีด รอบการขึ้นรูป ฯลฯ)
การควบคุมความดัน: ความดันในกระบวนการฉีดขึ้นรูปรวมถึงความดันพลาสติกและความดันการฉีด และมีผลโดยตรงต่อพลาสติกและคุณภาพของผลิตภัณฑ์
การใช้วิธีการทดลองเพื่อศึกษาการบิดงอของผลิตภัณฑ์พลาสติกส่วนใหญ่จะสะท้อนให้เห็นในการศึกษาผลกระทบของคุณสมบัติของวัสดุ รูปทรงและขนาดของผลิตภัณฑ์ และสภาวะของกระบวนการฉีดขึ้นรูปต่อการบิดเบี้ยวของผลิตภัณฑ์ การทดลองจำนวนมากได้รับการออกแบบเพื่อให้ได้มาซึ่งอิทธิพลของรูปทรงเกท พารามิเตอร์การบรรจุ (แรงกดค้างและเวลาพัก) และความยืดหยุ่นของแม่พิมพ์ต่อขนาดสุดท้ายของผลิตภัณฑ์
PET ถูกใช้เป็นฐานโพลิเมอร์ และศึกษาลักษณะการบิดงอของวัสดุต่างๆ และความหนาของผนังที่แตกต่างกัน การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนการเสริมแรงของจานฉีดขึ้นรูป PA66 เส้นใยเสริมใยแก้ว 33 เปอร์เซ็นต์ แอนไอโซโทรปีของสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้น ความหนาของผลิตภัณฑ์และการบิดงอได้รับการศึกษาทดลอง และเสนอแนวคิดดัชนีการบิดงอเป็นครั้งแรก . ศึกษาลักษณะการบิดงอและความสัมพันธ์ระหว่างดัชนีการบิดงอ สถานะการบิดงอและการวางแนวเส้นใย และความสัมพันธ์ระหว่างดัชนีผลผลิตและดัชนีการบิดงอ
วิธีการทดลองเพื่อศึกษาการเสียรูปของการบิดงอมักจะจำกัดอยู่ที่รูปทรงเรขาคณิตเฉพาะ สภาวะของวัสดุและกระบวนการเฉพาะ และไม่สามารถพิจารณาอิทธิพลของปัจจัยหลายอย่างที่มีต่อการบิดงอได้อย่างสมบูรณ์ และไม่สามารถทำนายการบิดงอที่อาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบผลิตภัณฑ์ ขนาดของการเสียรูป ในการใช้งานจริง ข้อจำกัดของสูตรเอมพิริคัลก็ชัดเจนเช่นกัน ไม่เพียงแต่ได้รับผลกระทบจากเงื่อนไขการทดลองเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับปัจจัยหลายอย่าง เช่น วิธีการประมวลผลของข้อมูลการทดลองและเงื่อนไขการใช้งานของสูตรเอมพิริคัลและสูตรเอมพิริคัล เหมาะสมกับเงื่อนไขการทดลองเท่านั้น ใกล้กับกระบวนการผลิต
รูปภาพ
หด/บิดงอ
เนื่องจากการเสียรูปบิดเบี้ยวเกี่ยวข้องกับการหดตัวที่ไม่สม่ำเสมอ ความสัมพันธ์ระหว่างการหดตัวและการบิดเบี้ยวของผลิตภัณฑ์จึงได้รับการวิเคราะห์โดยการศึกษาพฤติกรรมการหดตัวของพลาสติกชนิดต่างๆ ภายใต้สภาวะกระบวนการที่แตกต่างกัน บนพื้นฐานของการไหลของการฉีดขึ้นรูป การจำลองความดันและการหล่อเย็น ผ่านการทดลองและวิธีการถดถอยเชิงเส้น แบบจำลองสำหรับการทำนายการหดตัวของผลิตภัณฑ์แม่พิมพ์ฉีดได้รับการเสนอ บนพื้นฐานของการทำนายการหดตัว การเสียรูปของผลิตภัณฑ์จะคำนวณผ่านโปรแกรมจำลองการวิเคราะห์โครงสร้าง
เป็นเรื่องยากที่จะได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความแม่นยำของมิติสูงด้วยวัสดุที่มีอัตราการหดตัวสูง เพื่อให้ได้ความแม่นยำสูง ควรใช้เรซินอสัณฐานและเรซินที่มีการหดตัวสม่ำเสมอในทุกทิศทางให้มากที่สุด สำหรับวัสดุหลายชนิด การหดตัวของผลิตภัณฑ์จะวัดภายใต้เงื่อนไขของการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหล ความดันในการกักเก็บ เวลาการถือครอง อุณหภูมิแม่พิมพ์ เวลาบรรจุ ความหนาของผลิตภัณฑ์ และพารามิเตอร์อื่นๆ
จากผลการทดสอบ การหดตัวของผลิตภัณฑ์แบ่งออกเป็น 3 ส่วน ได้แก่ การหดตัวโดยปริมาตร การหดตัวที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งเกิดจากการจัดเรียงตัวของโมเลกุล และการหดตัวที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งเกิดจากการทำความเย็นที่ไม่สมดุล วิธีการทำนายการหดตัวสำหรับการหดตัวเชิงปริมาตร ปริมาณผลึก การกักกันของแม่พิมพ์ การวางแนวพลาสติก ฯลฯ ใช้ผลการวิเคราะห์การไหลและการทำความเย็นเพื่อทำนายความเครียดการหดตัว
การออกแบบระบบทำความเย็น
ในระหว่างกระบวนการฉีด อัตราการเย็นตัวที่ไม่สม่ำเสมอของชิ้นส่วนพลาสติกจะทำให้ชิ้นส่วนพลาสติกหดตัวไม่เท่ากัน ความแตกต่างของการหดตัวนี้จะนำไปสู่การเกิดโมเมนต์ดัดและการบิดงอของชิ้นส่วนพลาสติก
หากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างโพรงแม่พิมพ์และแกนที่ใช้ในการฉีดขึ้นรูปชิ้นส่วนพลาสติกแบนมีขนาดใหญ่เกินไป การหลอมใกล้กับพื้นผิวของโพรงแม่พิมพ์เย็นจะเย็นลงอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ชั้นวัสดุใกล้กับพื้นผิวของโพรงแม่พิมพ์ร้อน จะหดตัวต่อไป การหดตัวที่ไม่สม่ำเสมอจะทำให้ชิ้นส่วนพลาสติกบิดงอ ดังนั้นการระบายความร้อนของแม่พิมพ์ฉีดควรคำนึงถึงความสมดุลของอุณหภูมิของโพรงและแกน และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างทั้งสองไม่ควรใหญ่เกินไป
นอกจากการพิจารณาว่าอุณหภูมิที่ผิวด้านในและด้านนอกของชิ้นส่วนพลาสติกมีแนวโน้มที่จะสมดุลแล้ว ควรพิจารณาว่าอุณหภูมิในแต่ละด้านของชิ้นส่วนพลาสติกมีความสอดคล้องกัน กล่าวคือ เมื่อแม่พิมพ์เย็นลง ให้พยายาม รักษาอุณหภูมิของช่องและแกนให้สม่ำเสมอเพื่อให้ความเร็วในการระบายความร้อนของชิ้นส่วนพลาสติกสมดุล เพื่อให้การหดตัวมีความสม่ำเสมอมากขึ้นทุกที่ ป้องกันการเสียรูปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นการจัดวางรูระบายความร้อนบนแม่พิมพ์จึงมีความสำคัญมาก หลังจากกำหนดระยะห่างจากผนังท่อถึงพื้นผิวของโพรงแล้ว ระยะห่างระหว่างรูน้ำหล่อเย็นควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของผนังโพรงจะสม่ำเสมอ
ในขณะเดียวกัน เนื่องจากอุณหภูมิของตัวกลางทำความเย็นเพิ่มขึ้นตามความยาวของช่องน้ำหล่อเย็นที่เพิ่มขึ้น ช่องและแกนกลางของแม่พิมพ์จะมีความแตกต่างของอุณหภูมิตามช่องน้ำ ดังนั้นความยาวช่องน้ำของวงจรทำความเย็นแต่ละวงจรจึงต้องน้อยกว่า 2 ม. ควรติดตั้งวงจรทำความเย็นหลายวงจรในแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ และทางเข้าของวงจรหนึ่งจะอยู่ใกล้กับทางออกของอีกวงจรหนึ่ง สำหรับชิ้นส่วนพลาสติกที่มีความยาว ควรใช้วงจรทำความเย็นเพื่อลดความยาวของวงจรทำความเย็น นั่นคือ เพื่อลดความแตกต่างของอุณหภูมิของแม่พิมพ์ เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนพลาสติกจะเย็นลงอย่างสม่ำเสมอ
การออกแบบระบบการดีดออกยังส่งผลโดยตรงต่อการเสียรูปของชิ้นส่วนพลาสติกอีกด้วย หากรูปแบบของระบบการดีดออกไม่สมดุล จะทำให้เกิดความไม่สมดุลในแรงดีดออกและทำให้ชิ้นส่วนพลาสติกเสียรูป ดังนั้น เมื่อออกแบบระบบดีดออก ควรพยายามรักษาสมดุลกับความต้านทานการหลุดลอก
นอกจากนี้ พื้นที่หน้าตัดของแกนดีดไม่ควรเล็กเกินไปเพื่อป้องกันไม่ให้ชิ้นส่วนพลาสติกเสียรูปทรงเนื่องจากแรงที่มากเกินไปต่อหน่วยพื้นที่ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออุณหภูมิในการลอกขึ้นรูปสูงเกินไป) ควรจัดเรียงพินอีเจ็คเตอร์ให้ใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้กับชิ้นส่วนที่มีความต้านทานการลอกออกมากที่สุด ภายใต้หลักการที่จะไม่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพของชิ้นส่วนพลาสติก (รวมถึงข้อกำหนดในการใช้งาน ความถูกต้องของมิติและรูปลักษณ์ ฯลฯ) ควรติดตั้งหมุดดีดออกให้มากที่สุดเพื่อลดการเสียรูปโดยรวมของชิ้นส่วนพลาสติก
รูปภาพ
เมื่อใช้พลาสติกอ่อนเพื่อผลิตชิ้นส่วนพลาสติกที่มีโพรงลึกขนาดใหญ่และผนังบาง เนื่องจากความต้านทานการลอกขึ้นรูปสูงและวัสดุที่อ่อนนุ่ม หากใช้วิธีการดีดออกเชิงกลวิธีเดียวอย่างสมบูรณ์ ชิ้นส่วนพลาสติกจะเสียรูปหรือแม้แต่ถูกดันผ่าน หรือส่วนที่เป็นพลาสติกจะหลุดจากการพับ จะเป็นการดีกว่าหากใช้การผสมหลายองค์ประกอบหรือการผสมผสานระหว่างแรงดันแก๊ส (ไฮดรอลิก) และการดีดออกทางกลไก
อิทธิพลของความเค้นจากความร้อนที่ตกค้างต่อการบิดงอและการเสียรูปของผลิตภัณฑ์
ในกระบวนการฉีดขึ้นรูป ความเค้นจากความร้อนที่ตกค้างเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการบิดงอและการเสียรูป และมีผลกระทบมากขึ้นต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์แม่พิมพ์ฉีด เนื่องจากอิทธิพลของความเค้นจากความร้อนที่ตกค้างต่อการบิดงอของผลิตภัณฑ์นั้นซับซ้อนมาก นักออกแบบแม่พิมพ์จึงสามารถวิเคราะห์และคาดการณ์ได้โดยใช้ซอฟต์แวร์ CAE สำหรับการฉีดขึ้นรูป
ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปพลาสติกหลอม เนื่องจากการวางแนวและการหดตัวที่ไม่สม่ำเสมอ ความเค้นภายในจะไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นหลังจากที่ผลิตภัณฑ์ถูกปล่อยออกจากแม่พิมพ์ ผลิตภัณฑ์จะบิดงอและเสียรูปภายใต้การกระทำของความเค้นภายในที่ไม่สม่ำเสมอ ดังนั้น นักวิชาการจำนวนมากจึงวิเคราะห์และคำนวณความเค้นภายในและการบิดงอของผลิตภัณฑ์จากมุมมองของกลไก ในวรรณกรรมต่างประเทศบางฉบับ ถือว่าการบิดงอเกิดจากความเครียดตกค้างที่เกิดจากการหดตัวไม่เท่ากัน
ในขั้นตอนการหล่อเย็นของการฉีดขึ้นรูป เมื่ออุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว พลาสติกจะเป็นของไหลแบบหนืดหนืดพร้อมกับการคลายความเครียด: เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว พลาสติกจะกลายเป็นของแข็ง การเปลี่ยนสถานะของเหลวเป็นของแข็งและการผ่อนคลายความเครียดของพลาสติกในระหว่างการทำความเย็นมีอิทธิพลอย่างมากต่อการทำนายความเค้นตกค้างและการเสียรูปตกค้างของผลิตภัณฑ์ได้อย่างแม่นยำ
การเปลี่ยนเฟสและพฤติกรรมการคลายความเครียดของพลาสติกจากของเหลวเป็นของแข็งในช่วงการทำความเย็น สำหรับบริเวณที่ไม่แข็งตัว พลาสติกจะแสดงพฤติกรรมหนืด ซึ่งอธิบายโดยแบบจำลองของไหลที่มีความหนืด สำหรับพื้นที่ที่บ่มแล้ว พลาสติกแสดงพฤติกรรมของอิลาสติกแบบหนืด ซึ่งอธิบายโดยแบบจำลองของแข็งเชิงเส้นมาตรฐาน โดยใช้แบบจำลองการเปลี่ยนเฟสแบบหนืดและอิลาสติกและวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์สองมิติเพื่อทำนายความเค้นตกค้างจากความร้อนและการเสียรูปบิดงอที่สอดคล้องกัน
รูปภาพ
อิทธิพลของระยะ plasticizing ต่อการเสียรูปของผลิตภัณฑ์
ในขั้นตอนการทำให้เป็นพลาสติก อนุภาคแก้วจะเปลี่ยนสถานะเป็นของไหลที่มีความหนืดเพื่อให้เป็นของเหลวที่จำเป็นสำหรับการเติมแม่พิมพ์ ในกระบวนการนี้ ความแตกต่างของอุณหภูมิของโพลิเมอร์ในทิศทางแกนและทิศทางในแนวรัศมี (เทียบกับสกรู) จะทำให้เกิดความเครียดในพลาสติก นอกจากนี้ ความดันในการฉีด ความเร็ว และพารามิเตอร์อื่นๆ ของเครื่องฉีดจะส่งผลอย่างมากต่อระดับการวางตัวของโมเลกุลระหว่างการบรรจุ ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวผิดรูป
ใช้ความเร็วต่ำที่จุดเริ่มต้นของการฉีด ความเร็วสูงเมื่อเติมโพรงแม่พิมพ์ และฉีดความเร็วต่ำเมื่อการเติมใกล้สิ้นสุด ด้วยการควบคุมและปรับความเร็วในการฉีด ทำให้สามารถป้องกันและปรับปรุงปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์ต่างๆ เช่น รอยครีบ รอยสเปรย์ แถบสีเงิน หรือรอยไหม้ได้
โปรแกรมควบคุมการฉีดแบบหลายขั้นตอนสามารถตั้งค่าแรงดันการฉีดแบบหลายขั้นตอน ความเร็วในการฉีด ความดันการคงตัว และวิธีการหลอมเหลวตามโครงสร้างของทางวิ่ง รูปแบบของประตู และโครงสร้างของชิ้นส่วนแม่พิมพ์ฉีด ซึ่งเอื้อต่อ เพื่อปรับปรุงเอฟเฟกต์พลาสติกและปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ ลดอัตราข้อบกพร่อง และยืดอายุแม่พิมพ์/เครื่องจักร
ด้วยการควบคุมแรงดันน้ำมัน ตำแหน่งสกรู และความเร็วของสกรูของเครื่องฉีดพลาสติกผ่านโปรแกรมหลายระดับ ทำให้สามารถปรับปรุงรูปลักษณ์ของชิ้นส่วนแม่พิมพ์ ปรับปรุงมาตรการที่เกี่ยวข้องสำหรับการหดตัว การบิดงอ และเสี้ยน และลด ขนาดไม่เท่ากันของชิ้นส่วนแม่พิมพ์ฉีดแต่ละชิ้น .
ด้วยการควบคุมแรงดันน้ำมัน ตำแหน่งสกรู และความเร็วของสกรูของเครื่องฉีดพลาสติกผ่านโปรแกรมหลายระดับ ทำให้สามารถปรับปรุงรูปลักษณ์ของชิ้นส่วนแม่พิมพ์ ปรับปรุงมาตรการที่เกี่ยวข้องสำหรับการหดตัว การบิดงอ และเสี้ยน และลดความไม่สม่ำเสมอ ขนาดของชิ้นส่วนแม่พิมพ์ฉีดแต่ละชิ้นของแม่พิมพ์แต่ละชิ้น .
อิทธิพลของขั้นตอนการเติมแม่พิมพ์และการหล่อเย็นต่อการบิดงอของผลิตภัณฑ์
ภายใต้การกระทำของแรงดันในการฉีด พลาสติกหลอมเหลวจะถูกเติมเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ ทำให้เย็นลงและแข็งตัวในโพรง ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการฉีดขึ้นรูป ในกระบวนการนี้ อุณหภูมิ ความดัน และความเร็วจะสัมพันธ์กัน ซึ่งมีผลอย่างมากต่อคุณภาพและประสิทธิภาพการผลิตของชิ้นส่วนพลาสติก
ความดันและความเร็วการไหลที่สูงขึ้นทำให้เกิดอัตราการเฉือนสูง ซึ่งทำให้เกิดความแตกต่างในการวางตัวของโมเลกุลในแนวขนานและตั้งฉากกับทิศทางของการไหล ทำให้เกิด "ผลเยือกแข็ง" "เอฟเฟกต์การแช่แข็ง" จะสร้างความเครียดจากการเยือกแข็งและสร้างความเครียดภายในของชิ้นส่วนพลาสติก อิทธิพลของอุณหภูมิต่อการเสียรูปบิดเบี้ยวสะท้อนให้เห็นในแง่มุมต่อไปนี้
A. ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของชิ้นส่วนพลาสติกจะทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนและการเสียรูปเนื่องจากความร้อน
B. ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นที่ต่างๆ ของชิ้นส่วนพลาสติกจะทำให้เกิดการหดตัวไม่เท่ากันระหว่างพื้นที่ต่างๆ
C. อุณหภูมิที่แตกต่างกันจะส่งผลต่อการหดตัวของชิ้นส่วนพลาสติก
อิทธิพลของขั้นตอนการถอดแบบขึ้นรูปต่อการเสียรูปบิดเบี้ยวของผลิตภัณฑ์
ชิ้นส่วนพลาสติกส่วนใหญ่เป็นโพลิเมอร์คล้ายแก้วในระหว่างกระบวนการออกจากโพรงและทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง แรงเคลื่อนตัวของแม่พิมพ์ที่ไม่สมดุล การเคลื่อนที่ที่ไม่เสถียรของกลไกการดีด หรือพื้นที่การดีดออกที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้ผลิตภัณฑ์เสียรูปได้ง่าย ในขณะเดียวกัน ความเค้นที่แข็งตัวในชิ้นส่วนพลาสติกระหว่างขั้นตอนการบรรจุและการหล่อเย็นจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปแบบของการเสียรูปเนื่องจากการสูญเสียข้อจำกัดภายนอก ส่งผลให้เกิดการบิดงอผิดรูป
วิธี 3 มิติที่แท้จริงในการคำนวณความเค้นตกค้างและรูปร่างสุดท้าย (การหดตัวและการบิดงอ) พวกเขาพิจารณาอิทธิพลของขั้นตอนการบรรจุ แบ่งผลิตภัณฑ์ออกเป็นสามชั้น และวิเคราะห์ความเค้นตกค้างและการเสียรูปด้วยตาข่ายสามมิติ แบบจำลองเชิงตัวเลขสำหรับความเค้นตกค้างที่เหนี่ยวนำและการเสียรูปหลังจากขั้นตอนการบรรจุได้รับการเสนอ
เมื่อคำนวณความเค้นตกค้าง จะใช้แบบจำลองเทอร์โมวิสโคอิลาสติก (รวมถึงการคลายปริมาตร) วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ที่นำมาใช้นั้นอิงตามทฤษฎีเปลือกที่ประกอบด้วยองค์ประกอบเชิงระนาบ ซึ่งเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์แม่พิมพ์ฉีดผนังบางที่มีรูปร่างซับซ้อน
รูปภาพ
การแก้ปัญหาผลกระทบของการหดตัวของผลิตภัณฑ์แม่พิมพ์ฉีดต่อการเสียรูปบิดเบี้ยว
สาเหตุโดยตรงของการบิดงอของผลิตภัณฑ์แม่พิมพ์ฉีดคือการหดตัวไม่เท่ากันของชิ้นส่วนพลาสติก หากไม่คำนึงถึงผลกระทบของการหดตัวระหว่างกระบวนการบรรจุในขั้นตอนการออกแบบแม่พิมพ์ รูปทรงเรขาคณิตของผลิตภัณฑ์จะแตกต่างอย่างมากจากข้อกำหนดการออกแบบ และการเสียรูปอย่างรุนแรงจะทำให้ผลิตภัณฑ์ถูกทิ้ง นอกจากการเสียรูปที่เกิดจากขั้นตอนการเติมแล้ว ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างผนังด้านบนและด้านล่างของแม่พิมพ์ยังทำให้เกิดความแตกต่างในการหดตัวระหว่างพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของชิ้นส่วนพลาสติก ส่งผลให้เกิดการเสียรูป
สำหรับการวิเคราะห์การบิดเบี้ยว การหดตัวนั้นไม่สำคัญ แต่ความแตกต่างในการหดตัวนั้นสำคัญ ในกระบวนการฉีดขึ้นรูป อัตราการหดตัวของพลาสติกในทิศทางการไหลจะมากกว่าในทิศทางแนวตั้ง เนื่องจากการจัดเรียงตัวของโมเลกุลโพลิเมอร์ตามทิศทางการไหลระหว่างขั้นตอนการฉีดขึ้นรูปของพลาสติกหลอมเหลว ทำให้เกิดการบิดงอผิดรูป ของชิ้นส่วนแม่พิมพ์ฉีด โดยทั่วไป การหดตัวสม่ำเสมอจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในปริมาตรของชิ้นส่วนพลาสติก และการหดตัวที่ไม่สม่ำเสมอเท่านั้นที่สามารถทำให้เกิดการบิดงอผิดรูปได้
ความแตกต่างระหว่างอัตราการหดตัวของพลาสติกผลึกในทิศทางการไหลและทิศทางแนวตั้งนั้นมีค่ามากกว่าของพลาสติกอสัณฐาน และอัตราการหดตัวของพลาสติกอสัณฐานก็สูงกว่าของพลาสติกอสัณฐานเช่นกัน การซ้อนทับกันของอัตราการหดตัวที่มากของพลาสติกที่เป็นผลึกและแอนไอโซโทรปีของการหดตัวทำให้พลาสติกที่เป็นผลึกมีแนวโน้มที่จะบิดงอมากกว่าพลาสติกอสัณฐาน
กระบวนการฉีดขึ้นรูปหลายขั้นตอนที่เลือกจากการวิเคราะห์รูปทรงเรขาคณิตของผลิตภัณฑ์: เนื่องจากโพรงของผลิตภัณฑ์นั้นลึกและผนังบาง ช่องแม่พิมพ์จึงสร้างช่องทางการไหลที่ยาวและแคบ และของหลอมจะต้องไหล ผ่านส่วนนี้อย่างรวดเร็ว มิฉะนั้น จะทำให้เย็นและแข็งตัวได้ง่าย ซึ่งจะนำไปสู่อันตรายจากการอุดโพรงแม่พิมพ์ ดังนั้นควรตั้งค่าการฉีดด้วยความเร็วสูงที่นี่
อย่างไรก็ตาม การฉีดด้วยความเร็วสูงจะนำพลังงานจลน์จำนวนมากมาสู่การหลอม เมื่อการหลอมไหลลงสู่ด้านล่าง จะทำให้เกิดแรงเฉื่อยขนาดใหญ่ ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานและการไหลล้น ในเวลานี้การหลอมจะต้องช้าลงและความดันการเติมจะต้องลดลง รักษาสิ่งที่เรียกว่าความดันการถือครอง (ความดันทุติยภูมิ, ความดันติดตามผล) เพื่อทำให้การหลอมเสริมการหดตัวของสารหลอมละลายเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ก่อนที่ประตูจะแข็งตัว ซึ่งเป็นการส่งต่อข้อกำหนดสำหรับความเร็วในการฉีดหลายขั้นตอนและความดันในการฉีด กระบวนการขึ้นรูป
วิธีแก้ปัญหาการบิดงอและการเสียรูปของผลิตภัณฑ์เนื่องจากความเครียดจากความร้อนที่ตกค้าง
ความเร็วของพื้นผิวของของไหลควรคงที่ ควรใช้การฉีดอย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันไม่ให้ละลายจากการแช่แข็งในระหว่างกระบวนการฉีด การตั้งค่าความเร็วการยิงควรอนุญาตให้บรรจุได้อย่างรวดเร็วในพื้นที่วิกฤต (เช่น ทางวิ่ง) ในขณะที่ลดความเร็วลงที่ช่องเติมน้ำ ความเร็วในการฉีดควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าช่องแม่พิมพ์ได้รับการเติมและหยุดทันที เพื่อป้องกันการบรรจุเกิน วาบไฟ และความเครียดตกค้าง
