Почему температура пресс-формы так важна при литье пластмасс под давлением?

1. Влияние на внешний вид продукта:

Во-первых, слишком низкая температура повлияет на текучесть расплавленного пластика, что приведет к неполному заполнению формы; температура формы влияет на кристалличность пластиковых материалов. Для материалов ABS, если температура слишком низкая, конечный продукт будет иметь меньший блеск. По сравнению с наполнителем, пластик имеет тенденцию перемещаться к поверхности при высоких температурах. Поэтому более высокая температура позволит пластику плотнее контактировать с поверхностью формы, обеспечивая тем самым лучшее заполнение, а также более высокую яркость и блеск. Тем не менее,температура Температура в пресс-форме для литья пластмасс под давлением не должна быть слишком высокой, иначе это приведет к прилипанию к полости и появлению бликов в отдельных участках пластиковой детали. С другой стороны, если температура в пресс-форме слишком низкая, пластиковая деталь будет зажата слишком сильно, что может привести к ее повреждению при извлечении из формы, в частности, к повреждению текстуры поверхности.

Многоступенчатая инжекция позволяет решить проблемы позиционирования. Например, многоступенчатый метод инжекции можно использовать для устранения газовых следов, образующихся в процессе заполнения формы. В индустрии литья пластмасс под давлением уровень блеска гладкого изделия выше при высокой температуре пресс-формы, и наоборот. Однако для текстурированных изделий из полипропилена чем выше температура, тем ниже блеск и тем больше разница в цвете – блеск обратно пропорционален разнице в цвете.

В результате одной из наиболее распространенных проблем, вызванных температурой пресс-формы, является шероховатая поверхность детали, полученной методом литья под давлением из пластмассы, что в основном происходит из-за слишком низкой температуры поверхности пресс-формы.

2. Влияние на габариты изделия:

Если температура пресс-формы слишком высока, расплавленный пластик, вероятно, начнет разлагаться, и скорость усадки пластикового изделия при контакте с воздухом будет выше, что приведет к уменьшению размеров изделия. При использовании пресс-формы при низкой температуре, если размеры изделия увеличиваются, наиболее вероятной причиной является очень низкая температура поверхности пресс-формы. Причина в том, что при слишком низкой температуре поверхности пресс-формы формованное изделие будет иметь меньшую скорость усадки при контакте с воздухом, поэтому его размеры будут больше – причина в том, что низкая температура пресс-формы ускоряет «тенденцию к замерзанию» молекул, создавая более толстый замерзший слой расплавленного пластика внутри полости пресс-формы. В то же время низкая температура также будет препятствовать процессу кристаллизации, поэтому скорость усадки формованного изделия снижается. Напротив, более высокая температура пресс-формы замедлит процесс охлаждения расплавленного пластика, что приведет к увеличению времени релаксации и снижению степени усадки, а также облегчит кристаллизацию. Таким образом, фактическая скорость усадки изделия будет выше.

Если процесс запуска занимает очень много времени до стабилизации размеров, это означает, что температура контролируется неправильно, поскольку для достижения теплового равновесия пресс-форме требуется много времени.

Неравномерное распределение тепла в некоторых частях пресс-формы значительно увеличивает производственный цикл, что приводит к росту стоимости литья под давлением. Постоянная температура пресс-формы позволяет минимизировать колебания скорости усадки при литье, тем самым повышая стабильность размеров. Для кристаллических пластмасс высокая температура способствует процессу кристаллизации, в то время как полностью кристаллизованная пластиковая деталь подвержена минимальным изменениям размеров во время хранения или применения. Однако чем выше степень кристалличности, тем выше скорость усадки. Для мягких пластмасс рекомендуется низкая температура пресс-формы в процессе литья, что способствует стабильности размеров. Для всех материалов справедливо утверждение, что постоянная температура пресс-формы и скорость усадки способствуют повышению точности размеров.

 

3. Влияние на деформацию изделия:

Если система охлаждения пресс-формы спроектирована неоптимально или температура пресс-формы не контролируется должным образом, это приведет к деформации детали из-за недостаточного охлаждения. Для обеспечения надлежащего контроля температуры пресс-формы разница температур между стороной полости и стороной сердечника должна определяться на основе структурных характеристик пластикового изделия. Мы можем компенсировать разницу в усадке, вызванную молекулярной ориентацией, и, следовательно, избежать деформации детали, обусловленной ориентацией, контролируя различные скорости охлаждения и усадки в разных частях пресс-формы, а также учитывая особенность, заключающуюся в том, что деталь имеет тенденцию деформироваться в сторону, где температура выше после извлечения из пресс-формы.

Для полностью симметричных деталей температура пресс-формы должна поддерживаться постоянной, чтобы гарантировать сбалансированное охлаждение всей детали. Постоянная температура пресс-формы и сбалансированное охлаждение позволяют минимизировать деформацию детали. Напротив, если разница температур пресс-формы слишком велика, это приведет к неравномерному охлаждению детали, неравномерной усадке, а возникающее при этом внутреннее напряжение вызовет деформацию пластиковой детали. Это особенно актуально для пластиковых деталей с неравномерной толщиной стенок и сложной формой. Изделие обязательно деформируется в сторону пресс-формы, где температура выше. Рекомендуется правильно выбирать температуру со стороны полости и со стороны сердечника в зависимости от фактических потребностей. Для получения информации о температурах пресс-формы обратитесь к таблице свойств материала.

4. Влияние на механические свойства изделия (внутренние напряжения):

Низкая температура пресс-формы приведет к появлению явных сварочных швов на пластиковой детали, что снизит прочность изделия; что касается кристаллических пластиков, чем выше степень кристалличности, тем больше вероятность появления трещин напряжения на пластиковом изделии. Для снижения внутреннего напряжения температуру пресс-формы следует поддерживать на умеренном уровне (ПП, ПЭ). Что касается аморфных пластиковых материалов, таких как ПК, обладающих высокой адгезией, то трещины напряжения связаны с внутренним напряжением пластиковой детали. Поэтому повышение температуры пресс-формы поможет снизить внутреннее напряжение, тем самым уменьшив склонность к образованию трещин напряжения. Внутреннее напряжение обычно проявляется в виде явных следов напряжения.

Причина в следующем: внутреннее напряжение, возникающее в процессе формования, обусловлено различной скоростью термической усадки во время охлаждения. После формования пластикового изделия происходит охлаждение, распространяющееся от поверхности к сердцевине. Сначала происходит усадка и затвердевание поверхности, а затем постепенное распространение усадки внутрь. В ходе этого процесса возникает внутреннее напряжение из-за разницы в скорости усадки. Когда остаточное напряжение внутри детали превышает упругость полимерного материала или деталь подвергается коррозии в химической среде, на поверхности детали появляются трещины.

Исследования прозрачных полимерных материалов на основе поликарбоната (ПК) и полиметилметакрилата (ПММА) показывают, что остаточные напряжения имеют сжатую форму на поверхности и растянутую форму внутри. Сжимающее поверхностное напряжение зависит от условий охлаждения поверхности. Холодная форма способна очень быстро охлаждать расплавленную смолу, что приводит к возникновению высокого уровня остаточных напряжений в формованном изделии. Температура формы является одним из основных условий контроля внутренних напряжений. Небольшое изменение температуры формы может существенно повлиять на остаточные напряжения. В целом, допустимые внутренние напряжения для каждого изделия и полимерного материала имеют свой нижний предел. При формовании тонкостенных изделий или при большом расстоянии потока минимальная температура формы должна быть выше, чем при обычном формовании.

5. Рекомендации по определению оптимальной температуры пресс-формы:

В настоящее время пресс-формы становятся все более сложными. В результате нам становится все труднее создавать подходящие условия для контроля температуры пресс-формы. Помимо упрощения детали, система контроля температуры пресс-формы обычно представляет собой компромиссное решение. Поэтому следующие рекомендации служат лишь приблизительным руководством.

 

На этапе проектирования пресс-формы необходимо учитывать контроль температуры формовочной детали. Например, при проектировании крупногабаритной пресс-формы для литья пластмасс под давлением одним из важнейших факторов является эффективность охлаждения. Что касается пресс-форм для производства прецизионных деталей или деталей, которые должны соответствовать строгим стандартам внешнего вида или безопасности, обычно применяется более высокая температура (обеспечивая меньшую усадку, более глянцевую поверхность и стабильные характеристики). Для деталей, требующих более простых технологий и минимальных производственных затрат, следует применять более низкую температуру в процессе формования. Тем не менее, производители должны учитывать соответствующие недостатки выбранных вариантов и проводить тщательную проверку деталей, чтобы убедиться, что произведенные детали по-прежнему соответствуют требованиям заказчика.