Scientific injection moulding – del 2
Läs först Scientific injection moulding – del 1.
I den andra och avslutande artikeln om scientific injection moulding-metodiken beskriver vi hur man tar fram ett processfönster med avseende på smältatemperatur och eftertryck samt vilken tid som behövs för eftertryck och kylning. Tillsammans med processparametrarna i del 1 har vi lagt grunden för en stabil process som producerar detaljer av god kvalitet.
4. Processfönster
Efter att processen som omfattar formrumsfyllningen med plastsmältan är definierad är det nu dags att ställa in eftertrycket för att få plastdetaljen att anta verktygsstålets geometri medan materialet stelnar och krymper. Sambandet mellan processen och kritiska dimensioner eller andra egenskaper börjar nu klarna. Diagrammet för processfönstret kallas på engelska för moulding area diagram (MAD-window). Det kommer alltid att finnas en skillnad mellan detaljen och kaviteten i stålet på grund av krymp när plastsmältan stelnar men ojämnt krymp eller skevning kan anses vara defekter och bör minskas till ett minimum med hjälp av processinställningar.
Ett inledande mål för eftertrycket är att sikta på den teoretiska vikten av detaljen. Eftersom densitetsdata från materialdatabladet emellertid endast är just ett idealt värde måste det slutliga processfönstret finjusteras kring mätbara data på den aktuella detaljen.
Processfönstret för eftertryck och smältatemperatur kan härledas från parametervärden där sjunkmärken i tjockväggiga sektioner, respektive grader vid delningslinjer, börjar bildas (se figur 6).
Figur 6. Exempel på ett processfönster med avseende på smältatemperatur och eftertryck.
5. Eftertryckstid
Förutom den faktiska nivån av eftertrycket definieras eftertrycksfasen också av dess tidslängd. Eftertrycksfasen i formsprutningsprocessen ska så långt som möjligt kompensera för materialets krympning i formrummet då plastsmältan stelnar. Denna kompensation kan göras till den tidpunkt då intaget har stelnat och inget mer material kan pressas in i kaviteten. Har man ett varmkanalssystem i sitt verktyg förseglas inte intaget vilket medför att man har bättre förutsättningar för att packa upp detaljen ordentligt.
Standardproceduren för att hitta rätt eftertryckstid är att mäta vikten av de detaljer som sprutats vid ett konstant eftertryck med stegvis ökande eftertryckstid och sedan studera resultatet i en graf, se figur 8. Där kurvan börjar plana ut kan intaget och/eller det mesta av detaljen betraktas som stelnad och den optimala eftertryckstiden kan då definieras. För krävande applikationer rekommenderas dock att lägga till en marginal till eftertryckstiden.
Figur 7. Bilden visar ännu smält plast (blått) efter 4 sekunder in i eftertrycksfasen i en simuleringsstudie för formsprutning (centralt placerat intag).
Figur 8. Diagram som visar en studie för optimering av eftertryckstid.
6. Finjustering av kyltid
Processens kyltid har hittills satts till en tillräckligt lång tid baserat på en simuleringsstudie eller erfarenhet. Under de fem tidigare stegen i inställningsprocessen har målet för varje enskilt steg varit att optimera processens förmåga att producera jämn kvalitet över tid utan att fokusera på själva detaljkvaliteten. Logiken bakom detta tillvägagångssätt är att processen måste vara optimerad innan beslut eventuellt kan fattas om att justera verktygsdimensioner eller till och med detaljgeometri vilket ofta innebär höga kostnader.
Under detta sista av de sex stegen i inställningsprocessen optimeras kylningstiden enligt de faktiska detaljmåtten. Företrädesvis utvärderas två stora dimensioner vid olika kyltider och när båda dimensionerna visar stabilitet vid acceptabla värden avseende nominellt värde och toleranser kan kylningstiden definieras.
Figur 9. Exempel på en kylstudie som visar dimensioners beroende av kyltiden.
Sammanfattning
Vi har i två artiklar beskrivit ett väletablerat förfarande för att utveckla och dokumentera inställningen av en formsprutningsprocess med systematiska principer.
Även om Scientific Injection Moulding inte alltid löser varje tänkbart processproblem, ger de processparametrar man erhåller med detta arbetssätt en väldefinierad utgångspunkt för ytterligare problemlösning. Lycka till!
