تنفيذ عملية صب الحقن متعددة-المراحل

يعكس منحنى عملية -القولبة بالحقن المتعددة المراحل العلاقة بين شوط تغذية المسمار وضغط الحقنوسرعة الحقن التي توفرها آلة التشكيل بالحقن. لذلك، يجب تحديد عاملين رئيسيين عند تصميم عملية قولبة بالحقن متعددة-المراحل: أولاً، شوط التغذية اللولبي وتقسيمها، وثانيًا، ضغط الحقن وسرعة الحقن.

 

يوضح الشكل منتجًا نموذجيًا (مقسمًا إلى 4 أقسام) وعلاقته المقابلة بأجزاء آلة التشكيل بالحقن. بشكل عام، يمكن تحديد قواعد التجزئة بناءً على هذه المراسلات، ويمكن تحديد معلمات العملية المحددة لكل جزء وفقًا لخصائص نظام البوابات.

في الإنتاج الفعلي، يمكن استخدام برامج التحكم في الحقن متعددة المراحل- لتعيين ضغط الحقن وسرعة الحقن وضغط الإمساك وطريقة الملء المصهور بشكل منطقي لكل مرحلة، استنادًا إلى هيكل نظام العداء ونوع البوابة وهيكل الجزء البلاستيكي. وهذا يساعد على تحسين كفاءة التلدين، وتحسين جودة المنتج، وتقليل معدلات العيوب، وإطالة عمر القوالب والآلات.

إعدادات متدرجة

عند تصميم عمليات القولبة بالحقن متعددة-المراحل، يجب أولاً تحليل المنتج لتحديد المناطق الخاصة بكل مرحلة حقن. بشكل عام، يتم تقسيمها إلى 3 إلى 5 مناطق، بناءً على خصائص شكل المنتج، وتغيرات سمك الجدار، وخصائص تدفق الذوبان. يتم تحديد المناطق ذات الاختلافات الثابتة أو الدنيا في سمك الجدار كمنطقة واحدة؛ يتم تحديد نقاط الانتقال بين مناطق الحقن متعدد المراحل-من خلال النقاط التي يتغير فيها اتجاه تدفق المواد أو حيث يتغير سمك الجدار بشكل ملحوظ؛ يمكن تعيين نظام البوابات كمنطقة منفصلة. في الشكل أعلاه، يتم تقسيم المنتج إلى مناطق بناءً على ميزاته الخارجية، حيث تعمل النقطة التي يتغير فيها اتجاه تدفق المواد كنقطة انتقال واحدة (بين المنطقة 2 والمنطقة 3)، والنقطة التي يتغير فيها سمك الجدار بمثابة نقطة انتقال أخرى (بين المنطقة 3 والمنطقة 4). لذلك، يتم تقسيم هذا الجزء البلاستيكي إلى 4 مناطق للحقن متعدد-المراحل: 3 مناطق للمنتج نفسه ومنطقة واحدة لنظام البوابات.

في الإنتاج العملي، يعتبر بشكل عام أكثر علمية تحديد ثلاث أو أربع مراحل حقن على الأقل عند قولبة الأجزاء البلاستيكية. العداء هو المرحلة الأولى، والبوابة هي المرحلة الثانية، والمرحلة الثالثة هي عندما يتم ملء المنتج إلى حوالي 90%، والجزء المتبقي هو المرحلة الرابعة (وتسمى أيضًا المرحلة النهائية).

بالنسبة للأجزاء البلاستيكية ذات الهياكل البسيطة ومتطلبات جودة السطح المنخفضة، يمكن استخدام عملية الحقن على ثلاث-مراحل. ومع ذلك، بالنسبة للأجزاء البلاستيكية ذات الهياكل المعقدة والعيوب السطحية العديدة ومتطلبات الجودة العالية، فمن الضروري وجود برنامج للتحكم في الحقن يتكون من أربع مراحل أو أكثر.

في الإنتاج الفعلي، يجب تحديد العدد المحدد لمراحل الحقن المطلوبة من خلال التحليل العلمي والإعداد العقلاني استنادًا إلى عوامل مثل هيكل العداء، ونوع البوابة، والموقع، والعدد والحجم، وهيكل الجزء، ومتطلبات المنتج، وفعالية تنفيس القالب.

• 1) بالنسبة للمنتجات ذات البوابات المباشرة، يمكن استخدام طرق الحقن -المرحلة الواحدة والمراحل المتعددة-. بالنسبة للأجزاء البلاستيكية الصغيرة ذات الهياكل البسيطة ومتطلبات الدقة المنخفضة، يمكن استخدام طريقة تحكم تحتوي على أقل من ثلاث مراحل للحقن.
• 2) بالنسبة للمنتجات البلاستيكية الكبيرة ذات الهياكل المعقدة ومتطلبات الدقة العالية، يجب اختيار عملية حقن متعددة-مراحل مكونة من أربع مراحل أو أكثر من حيث المبدأ.

إعداد عملية الحقن

بالنسبة للمنتج الموضح في الشكل، يقوم المهندسون بتقسيمه إلى أقسام بناءً على خصائص شكله. ينعكس هذا التقسيم بعد ذلك في أقسام مختلفة من برغي آلة التشكيل بالحقن. يمكن بعد ذلك تقدير طول كل قطعة لولبية بناءً على التقسيم المقطعي للمنتج. أولاً يتم تقدير حجم الحقن المطلوب (الحجم) لكل قسم بعد تقسيم المنتج. وباستخدام الطريقة المقابلة، يمكن حساب موضع المسمار في كل قطعة. على سبيل المثال، إذا كان حجم القسم n هو Ω، فإن حد الجزء n من المسمار هو:

في ممارسة إنتاج قوالب الحقن المتعددة-المراحل، تكون طريقة تحديد عملية حقن اللولب كما يلي:

• حجم حقن المرحلة الأولى (أي الموضع النهائي لحقن المرحلة الأولى) هو نقطة نهاية البوابة في نظام قولبة الحقن. باستثناء البوابات المباشرة، تستخدم جميع البوابات الأخرى تقريبًا ضغطًا متوسطًا وسرعة متوسطة، أو ضغطًا متوسطًا وسرعة منخفضة. الموضع النهائي لحقن المرحلة الثانية هو من نقطة نهاية البوابة إلى 1/2 إلى 2/3 من مساحة التجويف بالكامل.
• يجب أن يستخدم الحقن في المرحلة الثانية ضغطًا عاليًا وسرعة عالية، أو ضغطًا عاليًا وسرعة متوسطة، أو ضغطًا متوسطًا وسرعة متوسطة؛ تعتمد القيم المحددة على هيكل المنتج والمواد البلاستيكية المستخدمة.
• يفضل أن يستخدم مستوى الحقن في المرحلة الثالثة ضغطًا متوسطًا وسرعة متوسطة أو ضغطًا متوسطًا وسرعة منخفضة، ويكون الموضع بالضبط حيث يتم ملء مساحة التجويف المتبقية. جميع المراحل الثلاث الموصوفة أعلاه تنتمي إلى عملية ملء الذوبان.
• تنتمي المرحلة الأخيرة من الحقن إلى مرحلة الضغط والضغط. تقع نقطة تبديل الضغط بين المواضع النهائية لهذه المرحلة من الحقن. هناك طريقتان لاختيار نقطة التبديل: الوقت والموضع.

عندما يبدأ الحقن، يبدأ مؤقت الحقن، ويتم حساب مواضع الإنهاء لكل مرحلة حقن. إذا ظلت معلمات الحقن دون تغيير، اعتمادًا على سيولة المادة، بالنسبة للمواد ذات السيولة الأفضل، فإن موضع إنهاء المرحلة النهائية سيصل إلى نقطة تبديل ضغط التثبيت قبل انتهاء صلاحية المؤقت. عند هذه النقطة تكتمل عمليتي التعبئة والضغط، ويدخل الحقن في مرحلة الضغط القابضة. إذا لم ينته الموقت بعد، فإنه يتوقف عن العد ويدخل مباشرة في مرحلة ضغط الضغط. وبالمثل، بالنسبة للمواد ذات السيولة الأقل، إذا اكتمل الموقت قبل أن يصل موضع إنهاء الحقن في المرحلة النهائية إلى نقطة التبديل، ليست هناك حاجة للانتظار حتى يتم الوصول إلى الموضع؛ تدخل العملية مباشرة في مرحلة الضغط القابضة.

بالإضافة إلى ذلك، فيما يتعلق باستخدام ضغط التثبيت متعدد -المراحل، يمكن تحديده وفقًا للطرق التالية: بالنسبة للمنتجات التي تحتوي على عدد قليل من أضلاع التسليح ومتطلبات دقة الأبعاد المنخفضة، والمنتجات المصنوعة من مواد -عالية اللزوجة، استخدم ضغط تثبيت أحادي-مرحلة واحدة. ضغط التثبيت أعلى من الضغط أثناء عملية التعزيز، ووقت التثبيت قصير؛ بينما بالنسبة للمنتجات ذات الأضلاع المعززة ومتطلبات دقة الأبعاد المنخفضة، فإن ضغط التثبيت متعدد -المراحل مطلوب بشكل عام.

ضبط ضغط الحقن وسرعة الحقن

① ضغط الحقن وسرعة الحقن لنظام البوابات. بشكل عام، تحتوي أنظمة البوابات على مجاري صغيرة، لذلك يتم استخدام سرعات حقن وضغوط أعلى (عادة من 60% إلى 70% من الحد الأقصى) لملء المجاري والزوايا بسرعة، مما يزيد من ضغط الذوبان في المجاري ويخلق إمكانية معينة لملء القالب. بالنسبة للقوالب ذات المقاطع العرضية الأكبر-، يمكن ضبط ضغط وسرعة حقن أقل؛ وعلى العكس من ذلك، بالنسبة للقوالب ذات المقاطع العرضية-الأصغر، يلزم إعدادات أعلى.
② سرعة الحقن والضغط في المرحلة الثانية. عندما يملأ المصهور المجاري والزوائد، ويتغلب على مقاومة البوابة (مساحة مقطعية عرضية صغيرة-) ويبدأ في ملء تجويف القالب، تكون هناك حاجة إلى سرعة حقن أقل للتغلب على أنماط التدفق غير المرغوب فيها وتحسين خصائص التدفق. في هذه المرحلة يمكن تقليل سرعة الحقن، في حين يكون تقليل الضغط أصغر؛ بالنسبة للمقاطع العرضية الأكبر للبوابة-، قد لا يلزم تقليل ضغط الحقن.

③ سرعة الحقن والضغط في المرحلة الثالثة. كما هو موضح في الشكل z، فإن المرحلة الثالثة تتوافق مع منطقة الحقن 3، وهي الجزء الرئيسي من الجزء المصبوب. عند هذه النقطة، يكون المصهور قد ملأ تجويف القالب بالكامل. لتحقيق حالة الانتشار المثالية، يلزم تسريع تعبئة القالب، لذلك تحتاج آلة التشكيل بالحقن إلى توفير ضغط وسرعة حقن أعلى في هذه المرحلة. يعد هذا القسم أيضًا نقطة تحول في تدفق الذوبان، حيث تزداد مقاومة التدفق ويكون فقدان الضغط كبيرًا، مما يتطلب التعويض. بشكل عام، يستخدم الحقن متعدد المراحل-سرعة عالية وضغطًا عاليًا في هذا القسم.
④ سرعة الحقن والضغط في المرحلة الرابعة. بناءً على العلاقة المقابلة في الشكل، عندما يصل الذوبان إلى المنطقة 4، قد يختلف سمك جدار الجزء أو يظل ثابتًا. لقد ملأ الذوبان تجويف القالب بشكل أساسي. نظرًا لأن المصهور حصل على ضغط وسرعة عاليين في المنطقة 3، يمكن إجراء التخزين المؤقت في هذه المرحلة لتحقيق سرعة تدفق خطية موحدة تقريبًا للمصهور في جميع أجزاء تجويف القالب. مبدأ التصميم العام هو أنه عند دخول المنطقة 4، إذا زاد سمك الجدار، يمكن تقليل السرعة والضغط؛ إذا انخفض سمك الجدار، يمكن تقليل السرعة دون تقليل الضغط، أو يمكن أن تظل السرعة دون تغيير بينما يتم تقليل الضغط بشكل مناسب أو عدم تقليله. باختصار، في المرحلة الرابعة، يجب أن تظهر عملية الحقن خصائص تحكم متعددة المراحل، ويجب أن يزيد ضغط التجويف بسرعة.

 

يوضح الشكل مثالاً لعملية قولبة حقن متعددة-محددة بناءً على التحليل الهندسي للمنتج. بسبب التجويف العميق والجدران الرقيقة للمنتج، يشكل تجويف القالب قناة تدفق طويلة وضيقة. ويجب أن تتدفق المادة المنصهرة عبر هذه المنطقة بسرعة؛ وإلا فإنه سوف يبرد ويتصلب بسهولة، مما يؤدي إلى خطر ملء القالب بشكل غير كامل. لذلك، يجب استخدام-حقن عالي السرعة.

ومع ذلك، فإن الحقن عالي السرعة-يضفي طاقة حركية كبيرة على المادة المنصهرة. عندما يصل المنصهر إلى نهاية التجويف، فإنه سيولد تأثيرًا كبيرًا بالقصور الذاتي، مما قد يؤدي إلى فقدان الطاقة والوميض. ولذلك، ينبغي إبطاء معدل تدفق الذوبان لتقليل ضغط القولبة. ومع ذلك، يجب أن يصل الضغط إلى ضغط الإمساك المشار إليه عادةً (الضغط الثانوي، ضغط المتابعة-) لضمان ملء الفراغات الناتجة عن انكماش الذوبان في تجويف القالب قبل أن تتصلب البوابة. وهذا يتطلب سرعات وضغوط حقن متعددة أثناء عملية صب الحقن. يتم ضبط شوط القياس اللولبي الموضح في الشكل بناءً على كمية المادة المستخدمة للمنتج وكمية المخزن المؤقت. يتحرك برغي الحقن من الموضع "97" إلى "20" لملء الجزء الرقيق الجدران من المنتج. في هذه المرحلة، يتم ضبط سرعة عالية تبلغ 10 لمنع المادة المنصهرة من التبريد والتصلب بسبب وقت التدفق الطويل. عندما يتحرك المسمار من الوضع "20" → "15" → "2"، يتم ضبط سرعة منخفضة مقابلة تبلغ 5 لتقليل معدل تدفق الذوبان والطاقة الحركية التي تؤثر على القالب. يتم ضبط ضغط حقن أولي أعلى عندما يكون المسمار في المواضع "97" و"20" و"5" للتغلب على مقاومة ملء القالب، ويتم ضبط ضغط حقن ثانوي منخفض من "5" إلى "2" لتقليل تأثير الطاقة الحركية.

 

تُظهر الصورة مثالاً آخر لتبديل (انتقال) السرعة -متعدد المراحل لبرغي الحقن استنادًا إلى سرعات مختلفة تم ضبطها وفقًا لظروف العملية.

يعد -القولبة بالحقن المتعدد المراحل إحدى تقنيات قولبة الحقن الأكثر تقدمًا المتاحة حاليًا. في الأبحاث المتعلقة بعمليات القولبة بالحقن متعددة-المراحل، يكون تحديد مقاطع شوط المسمار أثناء الحقن دقيقًا نسبيًا، بينما يعتمد اختيار ضغط الحقن وسرعة الحقن في كل مقطع إلى حد كبير على الخبرة. يمكن للطريقة التجريبية العامة فقط تحديد العلاقة المقابلة بين ضغط الحقن وسرعة الحقن المستخدمة في كل قطعة. الممارسة المعتادة هي تحديد هذه العلاقة بناءً على نسبة مساحة المقطع العرضي - لكل جزء من المنتج المصبوب. بعد تصميم عملية القولبة بالحقن متعددة-المراحل، فإنها تتطلب تعديلات متكررة من خلال تجارب متعددة لتحقيق القيم المثلى لضغط الحقن وسرعة الحقن المحددين.