1.Co rút là gì?
Điều quan trọng là phải hiểu co rút là gì, nó xảy ra như thế nào trong các loại nhựa ép phun khác nhau và nó diễn ra như thế nào. Hiểu những khía cạnh này có thể giúp bạn hiểu quy trình và tầm quan trọng của nó. Tuy nhiên, nó cũng có thể giúp duy trì độ co rút thực tế không ảnh hưởng đến yêu cầu kích thước sản phẩm cuối cùng, dẫn đến sản phẩm bị lỗi. Vì vậy, hãy tiếp tục đọc để tìm hiểu về sự co rút của nhựa trong ép phun.
Ép phun nhựa trải qua một quá trình được gọi là co rút, co lại khi nguội sau khi được ép vào. Hầu hết sự co rút xảy ra bên trong khuôn trong khi nó đang nguội, nhưng vẫn có một số co rút sau khi phần đã được đẩy ra vì nó tiếp tục nguội.
Nó chỉ ra mức độ mà kích thước của thành phần nhựa bị giảm sau khi được lấy ra khỏi khuôn và để nguội. Loại nhựa, điều kiện ép phun, cấu trúc của khuôn và các yếu tố khác đều đóng vai trò trong sự co rút của nhựa.
Có một phạm vi rộng về tỷ lệ co rút giữa các vật liệu polyme khác nhau. Thứ hai, tỷ lệ mà các đường viền của thành phần nhựa ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự co rút của nhựa, mức độ phức tạp của cấu trúc bên trong của thành phần và sự hiện diện hoặc không có của các chèn.
Sự co rút của các bộ phận nhựa đúc có thể lên tới 20% theo thể tích khi đo ở nhiệt độ xử lý và nhiệt độ môi trường. Sự co rút thể tích này của polyme thường dẫn đến các bộ phận bị cong vênh và sự khác biệt về kích thước. Những thay đổi này xảy ra giữa các bộ phận được sản xuất và khuôn.
2.Làm thế nào để tính toán tỷ lệ co rút để đảm bảo sản phẩm cuối cùng bền vững?
Điều quan trọng là phải dự đoán sự co rút trước khi bắt đầu sản xuất để tránh các điều chỉnh công cụ tốn kém và mất thời gian. Tất cả các loại nhựa đều có tỷ lệ co rút tối thiểu và tối đa, nhưng bạn cần tính đến tất cả các yếu tố khác ảnh hưởng đến tỷ lệ co rút. Phương pháp tốt nhất để tính toán tỷ lệ co rút là phát triển một công cụ nguyên mẫu để mô phỏng các thông số làm mát và cổng được sử dụng trong quá trình sản xuất. Không chỉ cung cấp phép đo chính xác về sự co rút mà còn cho phép điều chỉnh công cụ trước khi quá trình sản xuất nếu có bất kỳ khuyết tật nào xảy ra. Xác định tỷ lệ co rút của nhựa ép phun là rất quan trọng để duy trì sản xuất hợp lý.
3.Khi nào xảy ra co rút?
· Sự khác biệt về chiều dài do giãn nở nhiệt và co lạnh trong polyme
Khi khuôn cho ép phun cần được làm, điều quan trọng là phải làm tan chảy các thành phần thô cho nhựa. Tại thời điểm này, nhiệt độ của quá trình nóng chảy tăng lên từ 200 đến 300 độ và các thành phần thô cho nhựa được đun nóng và giãn nở. Nhiệt độ của khuôn ép sẽ giảm khi nó trải qua quá trình làm nguội, dẫn đến khả năng giảm thể tích của nó.
· Biến thể trong thành phần nguyên tử và phân tử của nhựa
Ví dụ, trong quá trình ép phun nhựa nhiệt rắn, cấu trúc của các phân tử tạo nên nhựa chuyển từ dạng tuyến tính sang dạng thân. Vì khối lượng thể tích của cấu trúc thân nhiều hơn cấu trúc tuyến tính và vì tổng thể tích của cấu trúc tuyến tính giảm, cấu trúc thân trở nên nhỏ hơn.
· Sự thay đổi trong ứng suất dư
Lực cắt của áp suất ép, tính dị hướng, sự trộn không đều của các chất phụ gia và nhiệt độ khuôn có thể ảnh hưởng đến dụng cụ trong khi nó đang được sử dụng để làm nhựa ép phun.
Sau khi ép, khuôn ép vẫn sẽ có một số ứng suất dư. Ứng suất dư này sẽ dần dần giảm và phân bố lại theo thời gian. Hệ quả trực tiếp là khuôn ép sẽ nhỏ lại một lần nữa. Loại co rút này đôi khi được gọi là co rút sau.
· Kích thước của phần cổng
Có một phạm vi rộng về kích thước mặt cắt ngang có sẵn cho khuôn ép phun. Một cổng lớn làm tăng áp suất khoang và kéo dài thời gian đóng cổng, cho phép nhiều vật liệu nóng chảy chảy vào khoang hơn. Điều này được thực hiện bằng cách tăng dòng chảy nóng chảy.
· Loại nhựa
Các polyme tinh thể, chẳng hạn như polypropylene (PP) và polyamide (PA), có độ co rút lớn hơn sau khi tháo khuôn và phạm vi co rút toàn diện hơn so với nhựa không tinh thể, chẳng hạn như polycarbonate (PS) và acrylonitrile butadiene styrene (ABS).
4.Chuyện gì xảy ra nếu các bộ phận đúc co rút không đều?
Sự co rút không đều được gọi là cong vênh. Nếu các vùng của phần co rút không đều, chúng sẽ tạo ra ứng suất bên trong phần đó. Những ứng suất này phụ thuộc vào độ cứng của phần có thể khiến phần đó bị biến dạng hoặc thay đổi hình dạng. Điều này dẫn đến các vết nứt trong các bộ phận trong quá trình sử dụng lâu dài.
Sự co rút của các bộ phận nhựa đúc có thể lên tới 20% theo thể tích khi đo ở nhiệt độ xử lý và nhiệt độ môi trường. Sự co rút thể tích này của polyme thường dẫn đến các bộ phận bị cong vênh và sự khác biệt về kích thước. Những thay đổi này xảy ra giữa các bộ phận được sản xuất và khuôn. Trong kỹ thuật xử lý đùn, chúng tôi sử dụng khuôn thay vì khuôn.
5.Nguyên nhân nào gây ra co rút khi ép phun nhựa?
Biến thể trong co rút là nguyên nhân gốc rễ của sự cong vênh, điều này có thể nghe có vẻ phức tạp nhưng thực ra khá đơn giản. Nói cách khác, khi một thành phần co rút đều theo mọi hướng, nó không chỉ nhỏ lại mà còn giữ nguyên hình dạng ban đầu. Mặt khác, nếu một phần co rút với tốc độ khác so với các phần khác, sự khác biệt sẽ gây ra căng thẳng bên trong phần đó. Khi phần này được đẩy ra khỏi khuôn, nó sẽ bị biến dạng nếu các lực tác động lên nó vượt quá khả năng duy trì tính toàn vẹn cấu trúc của nó.
Có bốn loại co rút chính, như sau:
· Khu vực
Điều này xảy ra khi tốc độ co rút của mỗi phần khác nhau so với các vùng gần cổng và các vùng gần cuối của quá trình lấp đầy (EOF); thường thì, sự biến đổi này xảy ra giữa các khu vực của phần dày hơn (khu vực cổng) và các khu vực mỏng hơn (khu vực EOF). Một vùng đang co rút với tốc độ nhanh hơn vùng khác.
· Tránh xa chất đặc
Sự khác biệt này trong co rút xảy ra khi sự co rút ở phía trên của phần khác với sự co rút ở phía dưới khi phần được cắt làm đôi. Vì sự khác biệt này, thành phần có khả năng bị cong vì một bên có thể co rút nhiều hơn bên kia và, do đó, sẽ nhỏ hơn bên kia.
· Theo hướng
Sự khác biệt trong co rút có thể xảy ra cả song song và vuông góc với hướng của vật liệu, thường được gọi là hướng dòng chảy. Sự sắp xếp của các phân tử hoặc sợi có thể gây ra điều này. Như đã nói trước đó, vật liệu vô định hình có xu hướng co rút nhiều hơn theo hướng song song với hướng dòng chảy. Sự co rút của các chất rắn kết tinh thường lớn hơn theo hướng vuông góc với hướng dòng chảy.
· So sánh hướng trong mặt phẳng với hướng độ dày
Thường thì, các polyme co rút theo hướng độ dày của chúng hơn là theo hướng mặt phẳng bề mặt. Hiệu ứng này được gây ra bởi việc ngăn chặn khuôn. Sự hiện diện của sự khác biệt giữa mức độ co rút theo hướng trong mặt phẳng và hướng độ dày có thể dẫn đến sự biến dạng. Nó thường xảy ra ở các góc của phần, nơi đôi khi dày hơn độ dày danh nghĩa của tường.
6. Làm thế nào để kiểm soát sự co rút trong quá trình ép phun?
Mỗi vật liệu có một tỷ lệ co rút được nhà sản xuất cung cấp. Điều này có thể được sử dụng để giúp dự đoán các thay đổi trong nhựa từ thời điểm nó được ép khuôn và sau khi nó đã nguội hoàn toàn. Bất kỳ vật liệu nào cũng nở ra khi được đun nóng và co rút khi nó nguội trở lại nhiệt độ phòng. Mỗi kích thước của sản phẩm nhựa sẽ co rút một lượng nhất định trong quá trình nguội. Kiểm soát sự co rút này có thể là chìa khóa để hoàn thiện sản phẩm cuối cùng của bạn. Hãy nói về một số cách kiểm soát sự co rút trong quá trình ép phun.
Nhiệt độ của vật liệu
Điều chỉnh nhiệt độ của nhựa khi nó được đun nóng là quan trọng để kiểm soát sự co rút. Nhiệt độ của vật liệu càng cao trước khi được đổ, các phân tử càng nở ra. Khi nó nguội, các phân tử này co rút lại. Nhiệt độ của nhựa càng thấp tại thời điểm đổ, sự co rút sẽ càng ít trong quá trình nguội.
Nhiệt độ của khuôn
Kiểm soát nhiệt độ khuôn có thể kiểm soát sự co rút. Sử dụng khuôn lạnh cho phép các cạnh ngoài của phần khô trước khi nó có thể lấp đầy và nén toàn bộ không gian một cách đúng đắn. Sử dụng khuôn nóng sẽ tạo ra ít co rút hơn so với khuôn lạnh. Nó cho phép các phân tử của vật liệu nhựa tiếp tục di chuyển tự do khi nó lấp đầy khuôn và đạt được áp suất đúng trước khi nó bắt đầu nguội.
Điều chỉnh áp suất
Lực áp suất được sử dụng để phun vật liệu nhựa tạo ra sự khác biệt trực tiếp khi nói đến tỷ lệ co rút. Đó là áp suất cần thiết để đóng gói vật liệu vào vị trí. Vật liệu được đóng gói càng chặt, càng ít có sự di chuyển khi nó nguội. Áp suất phun càng cao, nhựa sẽ co rút càng ít.
Miễn là áp suất được áp dụng cho đến khi nhựa cứng lại, sự co rút sẽ bị hạn chế. Nếu áp suất được giải phóng trước khi nhựa nguội hoàn toàn, sự co rút sẽ tồi tệ hơn. Giữ nhựa cố định tại chỗ khi nó nguội để đảo ngược mô hình co rút thông thường của nó kiểm soát sự co rút nhưng quá trình này mất nhiều thời gian hơn và tốn kém hơn. Thổi không khí qua các phần nhựa cũng giúp ổn định chúng.
Ngâm nước lạnh
Một cách khác để làm nguội nhanh một phần nhựa là thả nó vào nước ở nhiệt độ phòng. Điều này làm nguội vật liệu dưới điểm nóng chảy của nó và ngăn chặn sự co rút sau khuôn. Điều này giúp các bức tường bên trong của nhựa cứng lại nhanh hơn vì các khu vực này mất nhiều thời gian hơn để nguội và cứng lại so với các bức tường bên ngoài. Tuy nhiên, nó có một chút rủi ro vì căng thẳng mà nó gây ra cho sản phẩm. Nó có thể gây ra vết nứt hoặc gãy nếu nhựa tiếp xúc với nhiệt độ cực đoan sau này.
Xác định cách một sản phẩm nhựa sẽ co rút và uốn cong khi nó nguội là quan trọng để có được sản phẩm cuối cùng hoàn hảo. Tìm cách kiểm soát cách vật liệu nguội giúp đảm bảo rằng các phần của bạn ra đúng cách mỗi lần. Bạn muốn có kết quả nhất quán khi nói đến các dự án ép phun. Công thức của vật liệu, kích thước khuôn và chi tiết xử lý sẽ ảnh hưởng đến sự co rút.
7. Kết luận
Trong hầu hết các trường hợp, nhiều tác động có thể đang đối kháng hoặc khuếch đại lẫn nhau, làm cho việc tách biệt đóng góp của mỗi tác động trở nên không thể. Hiểu cách và lý do tại sao nhựa ép phun co rút mang lại cho các kỹ sư một lợi thế cạnh tranh khi phân tích qua mô phỏng để xây dựng một sản phẩm nhựa phù hợp với ngân sách và thời gian của họ.
