Pagrindinė įranga, skirtaliejimas įpurškimasyra liejimo mašina ir liejimo forma. 1-2 paveiksle parodytas sraigtinės liejimo mašinos liejimo įpurškimo procesas.
Įpurškimo formavimo principas
△Įpurškimo liejimo proceso eiga
Principas yra toks, kad granuliuotas arba miltelių pavidalo plastikas įpilamas į liejimo mašinos cilindrą, kaitinamas ir išlydomas, o aukštas slėgis ir didelis įpurškimo liejimo mašinos sraigto greitis išstumia išlydytą plastiką per antgalį priekiniame cilindro gale ir greitai įpurškia jį į uždarą formos ertmę [. 1-2(a) pav.]. Ertmę užpildantis lydalas atšaldomas ir sukietėja veikiant slėgiui, kad išlaikytų ertmės suteiktą formą [. 1-2(b) pav.]. Tada forma atidaroma ir gaminys išimamas [Pav
(1 pav
Minkštinimas ir lydymas:
1-4 paveiksle parodyta liejimo mašinos cilindro ir varžto konstrukcija. Kadangi cilindro išorėje sumontuotas apvalus šildytuvas, plastikas tirpsta judėdamas į priekį sukantis varžtui ir galiausiai per antgalį įpurškiamas į formą.
(L1-Maitinimo skyrius; L2-Suspaudimo skyrius; L3-Matavimo skyrius; h1/h2-Suspaudimo laipsnis; D-Varžto skersmuo)
Pelėsių užpildymo metu plastikas patiria šiuos pokyčius:
Prieš sukantis varžtui (L2), varžto strypo temperatūra ir slėgis yra palyginti žemi dėl sumažėjusio lydalo tūrio, kurį sukelia medžiaga, patenkanti į formos ertmę (L1). Varžtui pasisukus (L3), plastiko temperatūra pasiekė lydymosi temperatūrą ir išsilydo. Siekiant užtikrinti produkto kokybę, plastikas turi būti visiškai išsilydęs prieš išlydant iš naujo. Šiuo metu, jei plastikas jau pateko į suspaudimo stadiją esant tam tikram susiliejimo laipsniui, jo degazavimo efektas bus labai paveiktas.
Net jei kiekis (l3) išlieka nepakitęs, dėl skirtingo sraigto griovelio gylio h₀ plastikas patirs skirtingą šlyties laipsnį varžto sukimosi metu, todėl plastifikacijos laipsnis skirsis.
Apibendrinant, taikant tą patį liejimo ciklą, plastiko lydymosi laipsnį ir kokybę paveiks varžto dujų kiekis ir lydymosi kokybė:
① Efektyvus varžto ilgis yra tiesiogiai proporcingas (padidėja): L/D=22-25.
② Varžto suspaudimo laipsnis: h₁/h₂=2.0-3.0 (paprastai 2,5).
③ Varžto suspaudimo dalis yra santykinai proporcinga: L₁/L₂=40%-60%.
Kadangi vertė yra per didelė, medžiagos buvimo laikas taip pat padidės, o varžto sukimasis nuolat siųs išlydytą plastiką į priekį. Šiuo metu plastikas toliau tekės formos ertmėje esant slėgiui, o po to per vieną liejimo ciklą (be išorinio įsikišimo, kol varžtas pradės judėti į priekį). Po to, kai sraigtas pasisuks, jis judės į priekį, veikiamas mechaninės jėgos, palaipsniui sutankindamas plastiką ir įpurškdamas jį į formos ertmę. Ankstesniu momentu jo lydalas bus greitai suspaudžiamas (vadinamas momentiniu suspaudimu), kuris gali lengvai sukelti kristalizaciją ir sukelti defektus. Naudojant lėtą įpurškimą, galima išvengti kristalizacijos (visiškos kristalizacijos, todėl dėl greito aušinimo ji tampa visiškai amorfiška).
Srautas:
Kai lydalas įpurškiamas į formos ertmę aukštu slėgiu ir dideliu greičiu, įpurškimo proceso metu atsiras du reiškiniai. Viena iš jų yra ta, kad plastikas, besiliečiantis su formos sienele išlydytoje būsenoje, sukietės ir suformuos ploną sluoksnį dėl greito aušinimo, kurį sukelia sąlytis su pelėsių ertmės paviršiumi. Šis plonas sluoksnis vadinamas užšaldytu sluoksniu (arba momentiniu užšalimo sluoksniu), dėl kurio sumažės paties išlydyto plastiko temperatūra (daugiausia dėl latentinės kristalizacijos šilumos praradimo). Pavyzdžiui, polietilene latentinė kristalizacijos šiluma, išsiskirianti lydalo aušinimo metu per formos sienelę, gali siekti 50 laipsnių ar daugiau. Todėl, kai lydalas užpildys visą formos ertmę ir grįš į skubią būseną, temperatūra sumažės. Antrasis yra tai, kad didesnė išlydyto plastiko dalis ir toliau išlaikys savo srauto kryptį ir bus nukreipta atgal.
Kaip matyti iš 1-5 paveikslo, kai lydalas liečiasi su formos ertmės sienele, jis sudarys sustingusį sluoksnį, o centrinėje dalyje, toliau nuo ertmės, susidarys greitesnis srautas. Plastikas sluoksniuotai tekės tarp užšalusio sluoksnio ir ertmės sienelės. Po to, kai plastikas praeina tokioje būsenoje ir atšaldomas bei suformuojamas į gaminį, formuojamame gaminyje sluoksnis lygiagrečia ir vertikalia kryptimi vis tiek išliks, dėl to gaminio stiprumas ir kietumas skirsis, kurie bus formuojamo gaminio išleidimo ir formavimo etapuose.
1 - Įpurškimo mašina; 2 - Dervos įpurškimo forma (iš tikrųjų sudaryta iš pagrindinio bėgio ir vartų);
3 - Pelėsis (ertmės viduje); 4 - Didesnio srauto dalis centre;
5 - Dalis, kurios srautas išilgai ertmės sienelės labai lėtas; 6 - Dervos molekulės, kurios yra orientuotos ir ištemptos;
7 - Dervos molekulės, kurios yra susipynusios.
Formavimas ir kietėjimas:
Kai įpurškiamas išlydytas plastikas, jis per antgalį patenka į formą, įgauna formą, o po to atvėsta ir sukietėja, kad taptų galutiniu produktu. Tačiau tikrasis laikas, per kurį išlydytas plastikas užpildo formą, yra kelios sekundės, todėl labai sunku stebėti užpildymo procesą.
Amerikiečių inžinierius Stevensonas naudojo kompiuterinį modeliavimą, kad pavaizduotų polipropileno automobilio durų užpildymo procesą, naudojant karštą bėgelio formą su dviem vartais, ir apskaičiavo įpurškimo laiką (ty užpildymo laiką), suvirinimo liniją ir reikalingą suspaudimo jėgą. 1-6 paveiksle pavaizduotas modelis, gautas jo modeliavimo būdu. 1-6 paveiksle parodyta lydalo srauto ir užpildymo būsena labai nesiskiria nuo to, kas buvo įsivaizduojama, ir gali tiksliai atspindėti tikrąjį automobilio durų užpildymo procesą.
Yra daug metodų, leidžiančių modeliuoti liejimo liejimo procesus (pvz., FAN metodas, CAIM modeliavimo sistema ir Moldflow modeliavimo sistema). Šie modeliavimo metodai šiuo metu naudojami numatant išlydyto plastiko užpildymo formoje procesą, siekiant racionalesnio formos dizaino ir parinkti vartų vietą ar tipą.
Po to, kai išlydytas plastikas yra suformuotas, jis patenka į kietėjimo procesą. Pagrindinis reiškinys kietėjimo metu yra susitraukimas, kuris vyksta vienu metu dėl aušinimo ir kristalizacijos. 1-7 paveiksle parodytas trijų tipų polietileno, turinčio skirtingą kristališkumą, susitraukimas mažėjant temperatūrai.
(a-PE santykinis tankis 0,9645; b-PE santykinis tankis 0,95; c-PE santykinis tankis 0,918; d-Aušinimo greičio kreivės: C1, C2, C3-visų trijų aušinimo greitis vienodas.)