Времето, което обхваща- от шприцването на вече дозираната и разстопена пластмаса в шприц-форрмата ( нар. още матрица или инструмент), до изваждане на готовият детайл от нея – се нарича Цикъл на шприцване. Продължителността на един цикъл зависи от няколко неща: вида на материала, дебелина на детайла и неговия обем и кострукция на самия инструмент. Колкото дебелината на стената на детайла и/или обема му е по- голям, толкова и цикъла става по – голям, поради необходимостта от увеличаване времето на охлаждане (застиване на детайла вътре във формата).
Ако наблюдавате как работи машината- Шприц автомат, може да видите само отваряне и затваряне на Шприц-формата и излизане на готовите детайли. Вътре в машината обаче, се случва значително повече, за да се гарантира, че готовите детайли ще са с еднакво качество и форма всеки път.
Ето и всички етапи на самия процес, започвайки с отворена форма.
1. Затваряне на шприц-формата
При най-простото приложение, Шприц-машината затваря матрицата и прилага натиск. Силата на това притискане се задава от оператора и се измерва в kN и зависи от профила на детайла, размера на формата и възможностите на машината. По време на този процес машината следи, колко натиск прилага, като проверка на безопасността. Също така, може да се използва и затварящ „профил“, при който операторът задава различни скорости, докато матрицата се затваря. Тази настройка на профила се използва повече, когато формите станат по-сложни.
По-сложни шприц-форми могат да имат и други действия, хидравлика, странични системи и операции за развиване, които работят заедно с операцията за затваряне на формата. Те могат да работят извън времето, позицията или механично с формата. Като цяло, важно е да се намери баланс между бързо затваряне и безопасност. Не си струва да се натоварва машината до нейните пределни граници, за да се произведат няколко детайла повече, но това със сигурност има своето място в индустрията.
2. Шприцване
По време на Шприцването винтът се задвижва напред, избутвайки разтопената пластмаса от шнека/цилиндъра в кухините на формата. Материалът и налягането трябва да бъдат с точно определено количество, за да се запълни формата нормално. Опитваме се да балансираме скоростта с последователността на процеса и качеството на детайлите. Твърде бързото или твърде бавното инжектиране може да причини безброй дефекти на детайлите. Тази концепция изглежда достатъчно проста, но всъщност е много по-сложно от това.
Можем дори да създадем и профил на шприцване и да видим графично представяне на това на всеки цикъл. Ако е необходимо, можем да намалим или ускорим скоростта на винта на определени места. Например, може да искате да забавите или ускорите, когато пластмасата достигне входа или определени области на частта. Наличието на такова високо ниво на контрол може да направи всичко различно в производството на последователни, висококачествени части.
Ключов аспект на шприцването е, кога да преминете към следващия етап на притискане и задържане под налягане. Това е известно още, като точка на прехвърляне или V-P превключване. Това означава точката, в която превключвате от вкарване на обем пластмаса във формата с определена скорост към задържане с определено количество налягане/натиск/, за определен период от време. Общо правило е кухините на матрицата да се запълват, почти изцяло (приблизително 95% или малко повече) по време на фазата на шприцване. Останлите 5% се довършат на V-P фазата или при задържането под налягане. Разбира се, за детайли със сложна форма, има изключение.
Има няколко начина, по които шприц машината може да разбере, кога да направи това превключване. Това може да се направи чрез позиция на винта (най-често), граница на налягането, време или налягане в кухината. Въпреки, че позицията е обичайна, най-модерният и точен начин е да имате сензори за налягане в кухина. Сензорите за налягане в кухината контролират шприц машината при всеки цикъл чрез обратна връзка, като предват реално информацията от вътрешността на формата. Недостатъкът на тази система е, че изисква външна система за управление и всяка форма изисква допълнителни компоненти, което увеличава цената й.
3. Доуплътняване и Задържане под налягане
Сега, когато детайлът е почти напълнен, трябва да го доуплътним до края и да задържим натиска на материала под налягане, докато леяка застине. Прекалено ниските налягания могат да причинят следи от вдлъбвания в готовия продукт, а твърде високите могат да причинят изгаряне или дори повреда на матрицата. Също така е важно дизайнът и размерът на наливащия канал да са правилно съобразени с детайла.
Леяка трябва да застине (охлади) достатъчно, за да изолира частта от шнека с топлия материал. Наличието на твърде големи леякови канали, може да доведе до увеличаване времето за охлаждане. Леяците, които са твърде малки, могат да замръзнат твърде бързо, прекъсвайки потока на материала и причинявайки къси удари или незапълване на детайла.
Допълнителното налягане е необходимо да гарантира, че разстопената пластмаса ще достигне до всички части на формата и ще заеме правилната (изпъната) форма. Успоредно с това, тече и времето за охлаждане на формования вече детайл. Тъйкато материала постъпва във формата с висока температура ( 160 до 320) градуса по целзий, е необходимо в самият инструмент да се гарантира охлаждане. Това най-често са технологични отвори във формещите плочи, през които тече охлаждаща течност с температура гарантираща правилно и бързо охлаждане на детайла. Охлаждащи канали се поставят и на други части на формата (вложки, челюсти, поансони, плочи и т.н). На много шприц форми, охлаждаща система има дори и на неподвижните плочи.
Всичко това се прави с цел, времето за охлаждане на шприцвания детайл да бъде възможно най- кратко.
4. Охлаждане / пластифициране
След етапа на доуплътняване и задържане детайлът се запълва окончателно, но все още вероятно е твърде горещ, за да бъде изваден от матрицата. Етапът на охлаждане е просто време, отделено на формата да абсорбира топлината от пластмасовата част. Още веднъж се опитваме да балансираме времето на цикъла спрямо качеството и последователността на частите. Големи части, секции с дебели стени или използване на материали с ниска топлопроводимост е по-вероятно да се деформират или променят след формоване, ако не е осигурено подходящо време за охлаждане.
По време на периодът за охлаждане, шприц машината започва презареждане /дозиране/ и уплътняване на пластмасов материал в цилиндъра, за да се подготви за следващия цикъл. Винтът започва да се върти, което пренася суровината надолу по цилиндъра/шнека. Докато материалът се движи напред, той избутва винта назад (вижте изображението). Тъй като материалът се транспортира надолу по винта, както нагряването от нагревателите на цилиндъра, така и от въртенето на шнека, се използват за стопяване на пластмасата.
Основните променливи, използвани за пластифициране, са оборотите на винта и обратното налягане. Оборотите в минута са просто скоростта на въртене на винта, а обратното налягане е количеството съпротивление, което шприц машина прилага срещу движението на винта. Наличието на високи обороти на шнека и обратно налягане може да смеси материала по-добре и да повиши температурата на пластмасата, но също така може да разгради и прегрее пластмасата. Като цяло, има достатъчно време за охлаждане в един цикъл, така че оборотите на шнека и обратното налягане да могат да бъдат зададени, без да се притеснявате за добавяне на време за цикъл.
5. Отваряне на формата
След като фазата на охлаждане приключи и шприц машината се подготвя за следващия цикъл- формата се отваря. В най-простата си форма шприц формата се отваря, нищо вълнуващо. По-сложните инструменти обаче може да изискват издърпване на сърцевината, издухване с въздух и контрол , развиване на сърца с хидравлика или отварящи се профили. Тези други аспекти на отворената форма се контролират или от позицията на матрицата, или от времето по време на фазата на отваряне на матрицата. Подобно на затварянето на матрицата, скоростта може да се променя на различни позиции и шприц машината следи количеството сила, приложена за отваряне на матрицата.
6. Изваждане на детайла
След като формата се отвори, детайлите трябва да бъдат извадени от нея. Това може да се извърши с единичен ход напред на изхвъргачната система или може да изисква различни ходове на изхвърляне или дори роботика. Ако се използва робот/маниполатор, той се настройва по цикъла на Шприц машината, в кой момент да стане взимането на детайлите или леяка, повреме на изваждането им от формата. В някои приложения, етапът на изхвърляне може да се случва, докато матрицата се отваря, за да се намали времето на цикъла.
След като детайлите бъдат извадени, с това завършва един Цикъл от процеса на шприцване под налягане. След това матрицата и машината са готови за следващия удар. Скоростта на цикъла се определя от дизайна на детайла, работата и конструкцията на формата. Целият този процес може да се извърши за секунди или за повече от минута.
Други променливи в процеса ще включват подготовка на пластмасовия материал, температури на цилиндъра, температура на охлаждане на матрицата, управление на топло-канална система, интегрирана роботика, хидравлични системи за задвижвания и взаимозаменяеми компоненти на машината.
Предизвикателството е да се настроят всички параметри на процеса на шприцване, за да се произвеждат последователно и с еднакво качество детайли. Повечето от променливите, върху които процесорът има контрол, влияят и на останалите. Малки промени в една фаза могат да имат отражение върху друга фаза на процеса.
За щастие на шприцващите пластмасови детайли специалисти, новите машини, технологията, с която разполагат и когато се използва правилно, прави процеса много прецизен и последователен.
