Procesul-de-injectie

CAP.A

GENERALITATI

Procesul de formare prin injectie consta in aducerea amestecului pe baza de polimeri termoplastici in stare plastica, urmata de introducerea sa sub presiune intr-o matrita relativ rece, in care trece in stare solida. Prin injectie se pot prelucra aproape toti compusii macromoleculari atat termoplastici cat si termorigizi. In mod curent se prelucreaza materiale termoplastice cum ar fi: polietilena, polipropilena, polistiren, policlorura de vinil, poliamida, ABS, etc. Prin acest procedeu de prelucrare se pot obtine in mod economic produse variate, cu forme complicate si cu proprietatile dorite. Productivitatea masinilor de injectie este ridicata, durata unui ciclu de injectie nu depaseste in general 1-2 minute, chiar la piesele cu pereti grosi si cu greutate mare. In acest proces tehnologic de fabricare se pot utiliza matrite cu un cuib sau cu mai multe cuiburi. Acest fapt contribuie de asemenea la marirea productivitatii masinii de injectie. Procesul de injectare este un fenomen ciclic, fiecare ciclu cuprinzand mai multe operatii: - alimentarea materialului (dozarea) - incalzirea si topirea materialului in cilindrul masinii - inchiderea matritei - introducerea materialului topit sub presiune in matrita - racirea si solidificarea materialului din matrita - deschiderea matritei - eliminarea piesei injectate din matrita Schematic, procesul de injectare a unei piese este prezentat in fig.1.1. fig.1.1.

Fig. 1.1 SCHEMA DE PRINCIPIU A INJECTARII a) injectarea materialului in matrita; b)solidificarea si racirea topiturii; c) deschiderea matritei si aruncarea reperului din matrita; 1.Platanul mobil; 2. Matrita; 3.Platan fix; 4. Duza masinii; 5.Cilindru; 6.Corp de incalzire; 7. Melc; 8. Palnie de alimentare; 9.Sistem de antrenare in miscarea de rotatie; 10.Sistem de actionare in miscarea de translatie; 11.Piesa injectata.

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.





Materia prima sub forma de granule se introduce in palnia de alimentare (8) de unde cade in cilindrul de injectare (5). Materialul plastic ajuns in cilindrul de injectare este transportat de catre melcul (7) in timpul miscarii de rotatie, spre capul cilindrului, unde se gaseste duza de injectare (4). Miscarea de rotatie a melcului se realizeaza cu ajutorul sistemului de antrenare (9). In timpul transportului, granulele ajung in stare de topitura ca urmare a frecarilor, precum si a incalzirii cilindrului de catre corpurile de incalzire (6). Materialul plastic topit este impins sub presiune in matrita de injectat (2) de catre melcul (7), ca urmare a presiunii exercitate de sistemul de actionare 10. Dupa solidificarea si racirea materialului in matrita, platanul mobil (1) al masinii de injectat se indeparteaza de platanul fix (3). Astfel, matrita se deschide si ca urmare a actionarii sistemului de aruncare al matritei, piesa injectata (11) este aruncata din matrita. Reprezentand grafic miscarea melcului si a matritei in cursul procesului de injectare se obtine diagrama fig.1.2.

tu – tul – tr – td –

timp de umplere matrita; timp de presiune ulterioara; timp de racier; timp de demulare

Fig. 1.2 Diagrama reprezentand deplasarea melcului si a matritei in procesul de injectare

Intregul proces de injectare poate fi cuprins in urmatoarele trepte de proces: - plastifierea - umplerea matritei - compactizarea - racirea si demularea Principalii factori care influenteaza procesul de formare a materialelor termoplastice sunt: 1. Proprietatile chimice, fizice si tehnologice ale materialului termoplastic in conditiile specifice procesului de injectare; 2. Regimul temperaturilor; 3. Regimul presiunilor; 4. Durata necesara formarii 1* Proprietatile chimice, fizice si termodinamice sunt determinante pentru





2* Topirea materialului termoplastic se face prin transmiterea caldurii de la peretele cilindrului la material sau prin transformarea prin frictiune a energiei mecanice in energie termica. Cu cat temperatura materialului termoplastic este mai ridicata cu atat acesta este mai fluid, matrita se umple mai usor, iar timpul de injectare se reduce. Temperatura matritei este hotaratoare in faza de racire - solidificare a reperului. Presiunea din matrita si temperatura materialului in momentul sigilarii sunt direct influentate de temperatura matritei. Cu cat temperatura matritei este mai joasa, cu atat sigilarea materialului are loc la temperatura si presiune mai inalte. Ca atare, presiunea recomandata va fi mai mare si deci o temperatura mai joasa a matritei va compensa partial efectul dilatatiei termice. 3* In timpul procesului de injectare se dezvolta o serie de forte care exercita presiuni importante asupra materialului termoplastic. Procesul poate fi urmarit simplificat in fig.1.3

Fig. 1.3 Schema simplificata a injectarii pentru punerea in evidenta a presiunilor: 1- matrita; 2- cilindru; 3- melc; 4- cilindru hydraulic; pi - presiune interioara; pe- presiune exterioara; ph- presiune hidraulica

Presiunea exercitata de melc transporta materialul plastic topit din camera cilindrului masinii prin duza si canalele matritei, pana in matrita pentru umplerea cavitatii acesteia. Presiunea din matrita atinge valori maxime la sfarsitul cursei melcului si depinde de forta exercitata de melcul piston, vascozitatea polimerului si rezistenta hidraulica a traseului. Se definesc urmatoarele notiuni: - presiunea exterioara Pe care reprezinta presiunea exercitata asupra materialului plastic in cilindrul masinii de injectat. - presiunea interioara Pi care reprezinta presiunea din cavitatea matritei. Presiunea interioara este mai mica decat cea exterioara datorita pierderilor de presiune care apar la trecerea materialului prin duza masinii, duza matritei, reteaua de injectare, peretii piesei injectate.





- presiunea de sigilare Ps, definita ca presiunea exercitata asupra materialului plastic in cavitatea matritei, in momentul solidificarii culeii (corespunzator punctului de sigilare). - presiunea interioara remanenta remanenta Pr,care reprezinta presiunea din piesa injectata in momentul inceperii deschiderii matritei. Dupa sigilare, materialul se contracta, datorita racirii si in consecinta presiunea scade, fara insa a atinge o valoare egala cu zero. Prezentarea grafica a dependentei dintre presiunea din matrita si timpul de injectare, defineste curba caracteristica a ciclului de injectare fig.1.4.

pi – presiune interioara; ps – presiune de sigilare; pr – presiune remanenta; pi max – presiune interioara maxima

Fig. 1.4 Ciclu de injectare

Ciclul de injectare se desfasoara dupa cele 4 stadii distincte: Umplerea matritei are loc de la To la T2. In prima parte (0 - 1 ) presiunea ramane constanta, iar apoi in momentul umplerii creste brusc la valoarea pi (portiunea de curba 0 - 2). In stadiul de compactizare polimerul se raceste si volumul scade. Se aplica presiunea ulterioara care determina introducerea unor noi canatitati de topitura. Se ajunge pana la o valoare maxima a presiunii interioare Pi max., dupa care presiunea va scadea pana la valoarea presiunii de sigilare Ps(2-4). Racirea se caracterizeaza printr-o scadere mai lenta a presiunii ca urmare a solidificarii (4-5). La sfarsitul stadiului, matrita se deschide si obiectul este evacuat din matrita. Presiunea remanenta in punctul 5 trebuie sa fie mai mare decat presiunea mediului pentru a asigura dimensiunile obiectului. Obtinerea unor produse de calitate depinde in cea mai mare masura de presiunea si timpul de sigilare si in special de presiunea remanenta care controleaza contractia materialului. 4* Durata de formare depinde de caracteristicile caracteris ticile polimerului, de dimensiunile obiectului de injectat si de sistemul de racire al matritei. Durata de formare determina productivitatea masinii si calitatea pieselor injectate. Un element important in determinarea duratei de formare il constituie





- Greutatea materialului de injectie data de produsul dintre volum si densitatea volumetrica a materialului sub forma de granule, g. - Capacitatea de plastifiere, ce depinde de dimensiunile cilindrului si de cantitatea de caldura ce se obtine, kg/h - Presiunea de injectie exercitata de piston, kgf/cmp (Mpa) - Forta de inchidere, este forta necesara pentru a mentine matrita inchisa, kN (Mpa). - Ciclul de injectie este timpul necesar tuturor operatiilor pentru obtinerea unui produs prin injectie, sec. El cuprinde 3 etape importante: * injectarea materialului * racirea * scoaterea piesei din matrita Timpul de injectie (tu) include timpul necesar snecului pentru a-si completa cursa de inaintare si de repaus, un timp oarecare la cursa sa maxima. Timpul de racire (tr) este timpul necesar racirii piesei pentru ca aceasta sa fie scoasa din matrita fara sa sufere deformari. Timpul de demulare (td) este timpul necesar scoaterii din matrita a produsului. Timpul total al unui ciclu de injectare se poate scrie: tt

=

tu

tr =

tpu

td

tdm

=

+

tr

+ +

+

td

in care :

tcm

+

trm

tp

+

tim

+

trest

tu - timp de umplere tcm - timp de intarziere la cuplarea melcului tpu - timp de presiune ulterioara t rm - timp de rotatie melc trest - rest de timp - timpul intre sfarsitul rotatiei rotat iei melcului si inceputul deschiderii matritei. tdm - timp deschidere matrita, timp intre sfarsitul perioadei de inchidere si inceputul deschiderii matritei tp - timp de de pauza - timpul intre sfarsitul deschiderii matritei si inceputul inchiderii. tim - timp de inchidere matrita - timpul intre inceputul si sfarsitul inchiderii matritei. fig.1.5





Fig. 1.5 Ciclu de injectare

La prelucrarea prin injectare trebuie sa se indeplineasca exigente privind calitatea pieselor precum si preocuparea de reducere a costurilor de fabricatie. Realizarea acestor deziderate este in mod hotarator influentata de masina de injectat. Pentru prelucrarea materialelor termoplastice au fost realizate o mare varietate de tipuri constructive de masini de injectat. Imbunatatirile aduse permanent masinilor de injectat vizeaza cresterea preciziei, cresterea fiabilitatii, economicitatea constructiva si posibilitati sporite de automatizare. Masinile de injectare cuprind sistemul de alimentare cu material, sistemul de plastifiere si sistemul de injectare ( fig.1.6)

Fig. 1.6 Partile principale ale unei masini de injectie cu un singur melc 1- batiu; 2- unitate de inchidere; 3- unitate de injectare; 4- tablou de comenzi electice; 5- bloc hidraulic de comanda

Unitatea de injectare cuprinde sistemul de alimentare cu material, sistemul de plastifiere si sistemul de injectare. Unitatea de inchidere realizeaza miscarile de deschidere si inchidere a matritei de injectat Cele mai raspandite sunt masinile de injectat cu un singur cilindru de injectare. Masinile de injectat se pot clasifica dupa mai multe criterii: 1. Dupa sistemul de actionare masinile pot fi: * manuale - Acestea sunt utilizate in general in laborator * pneumatice - Sunt masini de capacitate mica la care pistonul de injectare este actionat pneumatic * electromecanice - Sunt considerate depasite tehnic







* orizontale - Sunt masini la care axele unitatii de injectare si de inchidere sunt orizontale * verticale - Sunt masini avand unitatea de injectare si de inchidere cu axul vertical * masini cu unitatea de inchidere orizontala si unitatea de injectare verticala * masini cu unitatea de inchidere verticala si unitatea de injectare orizontala * masini cu unitatea de inchidere orizontala si unitatea de injectare orizontala asezata in unghi de 90 °

3. Dupa tipul unitatii de plastifiere- injectare, masinile pot fi: * cu piston * cu melc piston * cu piston si extruder auxiliar de plastifiere. 4. Dupa numarul matritelor , masinile se clasifica in: * masini normale cu o singura matrita * masini cu mai multe matrite, asezate pe un carusel care le aduce pe rand in fata unitatii de injectare. Injectarea materialelor plastice este conditionata, in afara de caracteristicile masinii de injectat si caracteristicile materialului plastic, si de caracteristicile matritei de injectat. Matrita este subansamblu mecanic care are rolul de a imprima materialului plastic o anumita forma cu dimensiuni bine determinate. Ele sunt constituite in principiu din 2 parti principale: - semimatrita din partea duzei de injectare - semimatrita din partea aruncarii (fig.1.7)





Fig. 1.7 Matrita de injectat cu doua cuiburi 1- tija de aruncare; 2- bucse de conducere; 3- surub; 4- placa de prindere; 5- placa aruncatoare; 6- placa portaruncatoare; 7- surub; 8- placa distantiera; 9- placa support; 10-, 11- placa de formare; 12- bucsa de ghidare; 13- placa de prindere; 14- coloana de ghidare; 15-,16- pastila; 17- poanson; 18- duza de injectie; 19- inel de centrare; 20- bucsa centrala; 21- stift; 22- stift tampon; 23- surub; 24- stift readucator; 25- aruncator central; 26- aruncator; 27- surub; 28- inel de cenrare

Datorita varietatii foarte mari a formelor pieselor injectate, a seriilor de fabricatie largi, a sistemelor constructive dezvoltate pentru injectare, aruncare, etc., clasificarea matritelor se face dupa mai multe criterii: - Dupa nr. de cuiburi matritele se clasifica in: * matrite cu un singur cuib * matrite cu 2 cuiburi * matrite cu mai multe cuiburi - Dupa sistemul de injectare : * cu injectare directa prin culee * cu injectare punctiforma * cu injectare cu canale de distributie * cu injectare cu canale incalzite * cu injectare cu canal tunel ( camera de acumulare)etc. - Dupa modalitatea de actionare a sistemului de aruncare: * cu aruncare mecanica * cu aruncare pneumatica * cu aruncare hidraulica - Dupa modalitatea constructiva de realizare a matritei, in functie de forma piesei: * simple * cu bacuri * cu desurubare * cu mai multe planuri de separatie Pentru realizarea unei piese injectate in conditii optime de calitate si eficienta, pe langa o masina de injectie performanta si o matrita corespunzatoare, este





plastic instabil termic se descompune in componenti volatili, de foarte multe ori agresivi chimic, atat in cilindrul masinii, cat si in matrita. Prezenta agentilor volatili, cu miros greu si agresivitate, pot ridica probleme la deservirea masinii de injectat. - contractii mici - pentru a realiza o precizie dimensionala si de forma a piesei injectate. Pentru realizarea prin injectare a unei piese se alege materialul termoplastic in functie de urmatorii factori: * durata de viata a piesei injectate * configuratia piesei * calitati optice si de transparenta * solicitari termice in exploatare * solicitari mecanice * solicitari de natura electrica * solicitari de natura chimica * costul materialului.

Procesul-de-injectie

Recommend Documents