Lo stampaggio a iniezione è uno dei processi produttivi più comuni per la realizzazione di parti in plastica. Consiste nell'iniettare materiale plastico fuso ad alta pressione in una cavità dello stampo per ottenere la forma desiderata. Pressione di iniezione è un parametro cruciale che determina la qualità dei pezzi stampati a iniezione. Come professionista produttore di stampaggio a iniezione di plastica, condividerò ogni cosa al riguardo.
Che cos'è la pressione di iniezione?
Pressione di iniezione si riferisce alla quantità di forza applicata dalla macchina di stampaggio a iniezione attraverso la vite o lo stantuffo per riempire lo stampo con la resina plastica fusa con una certa velocità e pressione di imballaggio. Si misura in unità di Megapascal (MPa) o libbre per pollice quadrato (psi).
L'entità di pressione di iniezione dipende da fattori quali:
- Tipo di materiale plastico - I materiali a più alta viscosità richiedono pressioni di iniezione più elevate.
- Progettazione dei pezzi - Pezzi più spessi e complessi richiedono pressioni di iniezione più elevate
- Velocità di iniezione - Un riempimento più rapido richiede una pressione di iniezione più elevata
- Temperatura dello stampo - Stampi più freddi richiedono una pressione più alta
- Dimensioni della paratoia - Le paratoie più piccole necessitano di pressioni di iniezione più elevate per superare la resistenza al flusso.
Le pressioni di iniezione tipiche vanno da 35 MPa a 200 MPa, a seconda dell'applicazione. La scelta accurata della pressione di iniezione è fondamentale per ottenere componenti stampati a iniezione di alta qualità e costanza.
Perché è importante controllare la pressione di iniezione?
Pressione di iniezione deve essere adeguatamente alta per riempire completamente la cavità dello stampo prima che la porta si blocchi. Se la pressione è troppo bassa, si possono verificare difetti come i colpi corti.
Una pressione di iniezione eccessivamente elevata può anche causare difetti come bagliori, getti, eccessive sollecitazioni interne e persino danneggiare lo stampo. Può anche degradare il materiale plastico a causa del surriscaldamento dovuto all'eccessivo taglio.
Controllando con precisione la pressione di iniezione, è possibile ridurre al minimo i difetti e ottenere un riempimento completo della cavità, con una buona riproduzione anche dei più piccoli dettagli dello stampo sul pezzo stampato a iniezione.
Una pressione di iniezione correttamente impostata consente di produrre componenti di buona qualità rispettando i limiti di tempo di ciclo e di tonnellaggio della pressa a iniezione.
Tipi di pressioni nel processo di stampaggio a iniezione
I parametri di pressione più importanti che si incontrano durante il processo di stampaggio a iniezione sono principalmente tre:
1. Pressione di iniezione
È la pressione primaria esercitata dalla vite o dallo stantuffo per riempire la cavità dello stampo durante la fase di riempimento. Riempie la cavità fino a 95-98% in volume.
La pressione di iniezione dipende da fattori quali la viscosità del materiale plastico, le temperature di fusione e dello stampo, la lunghezza del flusso, lo spessore, le dimensioni della porta, ecc. L'intervallo tipico è di 35-200 MPa.
2. Pressione di mantenimento
Detta anche pressione di impaccamento, la pressione di mantenimento viene applicata dopo il riempimento della cavità dello stampo durante la fase di impaccamento. La pressione di mantenimento impacchetta e compatta il materiale nello stampo, compensando il ritiro del materiale durante il raffreddamento.
La pressione di tenuta tipica è pari a 50-80% della pressione di iniezione. Una pressione di tenuta insufficiente può provocare segni di affossamento e deformazioni nel pezzo stampato.
3. Contropressione
Si tratta della pressione mantenuta sulla vite durante la plastificazione, mentre la vite si ritrae. La creazione di una certa contropressione favorisce la miscelazione e l'omogeneizzazione della massa fusa. Tuttavia, una contropressione eccessiva può degradare il materiale.
La contropressione è in genere inferiore a 20 MPa per i materiali di stampaggio a iniezione comunemente utilizzati.
Come calcolare la pressione di iniezione?
Pressione di iniezione può essere calcolato con questa formula:
P = k * Q / A
Dove:
P - Pressione di iniezione (MPa o psi)
k - Coefficiente di pressione di iniezione dipendente dal materiale
Q - Portata volumetrica della fusione (cm3/s o in3/s)
A - Superficie della parte proiettata (cm2 o in2)
Supponiamo di dover determinare la pressione di iniezione per lo stampaggio di un pezzo di 4 x 4 x 0,1 pollici con una velocità di fusione di 10 in3/s.
Per Polipropilene k = 25000 psi
Area della parte proiettata A = 4 x 4 = 16 in2
Inserire i valori nell'equazione:
P = 25000 x 10 / 16
P = 15625 psi
Per questo motivo è necessario impostare una pressione di iniezione di 15.625 psi sulla macchina di stampaggio a iniezione per stampare questo particolare pezzo.
Regolando i parametri di questa equazione della pressione di iniezione, è possibile determinare la pressione giusta per la propria applicazione.
Come ottimizzare le impostazioni della pressione di iniezione?
Ecco alcuni suggerimenti per ottimizzare il parametro della pressione di iniezione:
- Iniziate con le raccomandazioni del fornitore di materiali e perfezionate con esperimenti scientifici di stampaggio.
- Impostare pressioni di iniezione più elevate per pezzi complessi e più spessi e viceversa
- Utilizzare pressioni più basse per materiali di facile scorrimento come PP, PE. Valori più alti per PVC, Nylon, PC
- Ridurre le pressioni se si notano difetti di tipo "flashing" o "jetting".
- Aumentare la pressione se si osservano colpi corti, linee di saldatura deboli, segni di affondamento.
- Utilizzo di trasduttori di pressione a cavità per il controllo della pressione ad anello chiuso
- Mantenimento del profilo di pressione di iniezione - aumento graduale nelle fasi di riempimento e confezionamento
Il monitoraggio continuo e le corrispondenti regolazioni delle pressioni di iniezione sono fondamentali per garantire processi di stampaggio a iniezione stabili e una produzione costante di componenti di buona qualità.
Conclusione
La pressione di iniezione è un parametro cruciale del processo di stampaggio a iniezione che influisce direttamente sulla qualità del pezzo stampato e sull'efficienza della produzione. Controllando correttamente la pressione di iniezione in base ai requisiti dell'applicazione, è possibile ridurre al minimo i difetti di stampaggio, ottenendo un riempimento completo dello stampo e una buona riproduzione dei dettagli dello stampo sul componente stampato a iniezione.
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