Cetakan injeksi, juga dikenal sebagai cetakan injeksi, adalah metode pencetakan yang menggabungkan injeksi dan pencetakan. Keunggulan metode injection molding adalah kecepatan produksi yang cepat dan efisiensi yang tinggi, pengoperasian dapat diotomatisasi, desain dan warnanya banyak, bentuknya dapat dari yang sederhana hingga yang rumit, dan ukurannya dapat dari besar hingga kecil, dan produknya. dimensinya akurat, produk mudah diganti, dan dapat dibuat menjadi bentuk yang rumit. Bagian, cetakan injeksi cocok untuk produksi massal dan produk berbentuk kompleks serta bidang pemrosesan cetakan lainnya.
Pada suhu tertentu, bahan plastik yang telah meleleh sempurna diaduk dengan sekrup, disuntikkan ke dalam rongga cetakan dengan tekanan tinggi, kemudian didinginkan dan dipadatkan hingga diperoleh produk cetakan. Metode ini cocok untuk produksi massal komponen dengan bentuk kompleks dan merupakan salah satu metode pemrosesan yang penting.
- Informasi Dasar Cetakan Injeksi
- Sejarah
- Proses pencetakan injeksi
- Kontrol tekanan
- Tekanan injeksi
- Parameter
- Informasi Dasar Cetakan Injeksi
Proses pencetakan injeksi secara garis besar dapat dibagi menjadi 6 tahap berikut:
Penjepitan cetakan, injeksi lem, pemeliharaan tekanan, pendinginan, pembukaan cetakan, danpenghapusan produk.
Dengan mengulangi proses di atas, produk dapat diproduksi secara batch secara berkala. Pencetakan plastik termoset dan karet juga melibatkan proses yang sama, tetapi suhu barel lebih rendah dibandingkan plastik termoplastik, dan tekanan injeksi lebih tinggi. Cetakan dipanaskan. Setelah bahan diinjeksi, perlu melalui proses curing atau vulkanisasi di dalam cetakan, kemudian didefilmkan selagi masih panas.
Tren teknologi pengolahan saat ini berkembang ke arah teknologi tinggi. Teknologi ini meliputi: cetakan injeksi mikro, cetakan injeksi komposit isi tinggi, cetakan injeksi berbantuan air, penggunaan campuran berbagai proses cetakan injeksi khusus, cetakan injeksi busa, teknologi cetakan, teknologi simulasi, dll.
Pada tahun 1868, Hyatt mengembangkan bahan plastik yang diberi nama seluloid. Seluloid ditemukan pada tahun 1851 oleh Alexander Parks. Hyatt menyempurnakannya agar bisa diolah menjadi bentuk jadi. Hyatt dan saudaranya Isaiah mendaftarkan paten mesin injeksi pendorong pertama pada tahun 1872. Mesin ini relatif lebih sederhana dibandingkan yang digunakan pada abad ke-20. Alat ini pada dasarnya berfungsi seperti jarum suntik raksasa. Jarum raksasa (tong difusi) ini menyuntikkan plastik ke dalam cetakan melalui silinder yang dipanaskan.
Pada tahun 1940-an, Perang Dunia II menciptakan permintaan yang besar akan produk-produk murah yang diproduksi secara massal. , produk dengan harga murah dan diproduksi secara massal.
Pada tahun 1946, penemu Amerika James Watson Hendry membangun mesin cetak injeksi pertama, yang memungkinkan kontrol yang lebih tepat terhadap kecepatan injeksi dan kualitas barang yang diproduksi. Mesin ini juga memungkinkan pencampuran bahan sebelum injeksi, sehingga plastik berwarna atau plastik daur ulang dapat tercampur secara menyeluruh menjadi bahan perawan. Pada tahun 1951, Amerika Serikat mengembangkan mesin injeksi sekrup pertama. Itu tidak mengajukan paten, dan perangkat ini masih digunakan.
Pada tahun 1970-an, Hendry mengembangkan proses pencetakan injeksi berbantuan gas pertama dan memungkinkan produksi produk berongga kompleks yang mendingin dengan cepat. Hal ini sangat meningkatkan fleksibilitas desain serta kekuatan dan titik akhir komponen yang diproduksi sekaligus mengurangi waktu produksi, biaya, berat, dan limbah.
pengatur suhu
- Suhu barel: Suhu yang perlu dikontrol selama proses pencetakan injeksi meliputi suhu barel, suhu nosel dan suhu cetakan, dll. Dua suhu pertama terutama mempengaruhi plastisisasi dan aliran plastik, sedangkan suhu terakhir terutama mempengaruhi aliran dan pendinginan dari plastik. Setiap plastik mempunyai suhu aliran yang berbeda-beda. Plastik yang sama memiliki suhu aliran dan suhu penguraian yang berbeda karena sumber atau kadar yang berbeda. Hal ini disebabkan oleh perbedaan berat molekul rata-rata dan distribusi berat molekul. Plastik dalam berbagai jenis cetakan injeksi memiliki suhu aliran dan suhu dekomposisi yang berbeda. Proses plastisisasi pada mesin juga berbeda-beda, sehingga temperatur larasnya juga berbeda-beda.
- Suhu nosel: Suhu nosel biasanya sedikit lebih rendah dari suhu maksimum laras. Hal ini untuk mencegah terjadinya “air liur” yang mungkin terjadi pada nosel straight-through. Suhu nosel tidak boleh terlalu rendah, jika tidak maka akan menyebabkan pemadatan dini pada bahan cair dan menghalangi nosel, atau bahan pemadatan dini akan disuntikkan ke dalam rongga cetakan dan mempengaruhi kinerja produk.
- Suhu cetakan: Suhu cetakan memiliki pengaruh besar terhadap kinerja intrinsik dan kualitas produk. Suhu cetakan bergantung pada kristalinitas plastik, ukuran dan struktur produk, persyaratan kinerja, dan kondisi proses lainnya (suhu leleh, kecepatan dan tekanan injeksi, siklus pencetakan, dll.).
Kontrol tekanan
Tekanan selama proses pencetakan injeksi meliputi tekanan plastisisasi dan tekanan injeksi, yang secara langsung mempengaruhi plastisisasi plastik dan kualitas produk.
- Tekanan plastisisasi: (tekanan balik) Saat menggunakan mesin injeksi sekrup, tekanan yang diberikan oleh lelehan di bagian atas sekrup ketika sekrup berputar dan mundur disebut tekanan plastisisasi, juga dikenal sebagai tekanan balik. Besar kecilnya tekanan ini dapat diatur melalui relief valve pada sistem hidrolik. Dalam injeksi, besaran tekanan plastisisasi perlu diubah tergantung pada desain sekrup, persyaratan kualitas produk, dan jenis plastik. Jika kondisi ini dan kecepatan sekrup tetap tidak berubah, peningkatan tekanan plastisisasi akan memperkuat geser. Efeknya adalah meningkatkan suhu lelehan, tetapi akan mengurangi efisiensi plastisisasi, meningkatkan aliran balik dan kebocoran, serta meningkatkan daya penggerak.
Selain itu, peningkatan tekanan plastisisasi seringkali dapat membuat suhu lelehan menjadi seragam, bahan warna dapat tercampur secara merata, dan gas dalam lelehan dapat dibuang. Dalam operasi umum, tekanan plastisisasi harus ditentukan serendah mungkin dengan tetap memastikan kualitas produk yang sangat baik. Nilai spesifiknya bervariasi tergantung jenis plastik yang digunakan, namun biasanya jarang melebihi 20 kg/cm2.
Tekanan injeksi: Pada produksi saat ini, tekanan injeksi pada hampir semua mesin injeksi didasarkan pada tekanan pendorong atau bagian atas sekrup terhadap plastik.
Tekanan yang diterapkan (dikonversi dari tekanan saluran oli) akan berlaku. Peran tekanan injeksi dalam cetakan injeksi adalah untuk mengatasi hambatan aliran plastik dari laras ke rongga, memberikan kecepatan pengisian bahan cair dan memadatkan bahan cair.
- Siklus pencetakan
Waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan suatu proses pencetakan injeksi disebut siklus pencetakan, disebut juga siklus pencetakan. Ini sebenarnya mencakup bagian-bagian berikut: Siklus pencetakan: Siklus pencetakan secara langsung mempengaruhi produktivitas tenaga kerja dan pemanfaatan peralatan. Oleh karena itu, selama proses produksi, waktu yang relevan dalam siklus pencetakan harus dipersingkat semaksimal mungkin dengan tetap memastikan kualitas. Dalam keseluruhan siklus pencetakan, waktu injeksi dan waktu pendinginan adalah yang paling penting, dan keduanya memiliki pengaruh yang menentukan terhadap kualitas produk. Waktu pengisian pada waktu injeksi berbanding lurus dengan kecepatan pengisian. Waktu pengisian dalam produksi umumnya sekitar 3-5 detik. Waktu penahanan dalam waktu injeksi adalah waktu tekanan pada plastik di dalam rongga, yang menyumbang sebagian besar dari keseluruhan waktu injeksi, umumnya sekitar 20-120 detik (hingga 5-10 menit untuk ketebalan ekstra bagian). Waktu penahanan sebelum lelehan dibekukan di pintu gerbang akan berdampak pada keakuratan dimensi produk. Kalau nanti tidak ada dampaknya. Waktu penahanan juga memiliki nilai terbaik, yang diketahui bergantung pada suhu material, suhu cetakan dan ukuran saluran utama dan gerbang. Jika dimensi saluran utama dan gerbang serta kondisi proses normal, biasanya digunakan nilai tekanan dengan kisaran fluktuasi terkecil dari laju penyusutan produk. Waktu pendinginan terutama bergantung pada ketebalan produk, sifat termal dan kristalisasi plastik, serta suhu cetakan. Titik akhir waktu pendinginan harus didasarkan pada prinsip memastikan bahwa tidak ada perubahan yang terjadi saat produk dibongkar. Waktu pendinginan umumnya antara 30 dan 120 detik. Waktu pendinginan tidak perlu terlalu lama. Ini tidak hanya akan mengurangi efisiensi produksi, tetapi juga mempengaruhi kualitas komponen yang kompleks. Hal ini akan menyebabkan kesulitan dalam proses demoulding, bahkan stres demoulding akan terjadi ketika proses demoulding dilakukan secara paksa. Waktu lain dalam siklus pencetakan berkaitan dengan apakah proses produksi berkelanjutan dan otomatis serta tingkat kontinuitas dan otomatisasi.
- Tekanan injeksi
Tekanan cetakan injeksi disediakan oleh sistem hidrolik dari sistem cetakan injeksi. Tekanan silinder hidrolik disalurkan ke lelehan plastik melalui sekrup mesin cetak injeksi. Didorong oleh tekanan, lelehan plastik memasuki saluran aliran vertikal (juga saluran aliran utama untuk beberapa cetakan), saluran aliran utama, dan aliran shunt cetakan melalui nosel mesin cetak injeksi. saluran, dan memasuki rongga cetakan melalui gerbang. Proses ini merupakan proses injection molding atau disebut dengan proses pengisian. Adanya tekanan untuk mengatasi hambatan pada saat proses aliran leleh, atau sebaliknya hambatan yang ada pada saat proses aliran perlu diimbangi dengan tekanan dari mesin injection molding agar proses pengisian dapat berjalan dengan lancar.
Selama proses pencetakan injeksi, tekanan pada nosel mesin cetak injeksi adalah yang tertinggi untuk mengatasi hambatan aliran lelehan selama proses berlangsung. Setelah itu, tekanan secara bertahap menurun sepanjang aliran menuju muka gelombang depan lelehan. Jika pembuangan di dalam rongga cetakan bagus, tekanan akhir di ujung depan lelehan adalah tekanan atmosfer.
Ada banyak faktor yang mempengaruhi tekanan pengisian lelehan, yang dapat diringkas menjadi tiga kategori: (1) faktor material, seperti jenis dan viskositas plastik, dll.; (2) faktor struktural, seperti jenis, jumlah dan lokasi sistem penuangan, bentuk rongga cetakan dan kualitas produk. Ketebalan, dll.; (3) Faktor proses pencetakan.
2.Waktu pencetakan injeksi
Waktu pencetakan injeksi yang disebutkan di sini mengacu pada waktu yang diperlukan lelehan plastik untuk mengisi rongga, tidak termasuk waktu tambahan seperti pembukaan dan penutupan cetakan. Meskipun waktu injeksi sangat singkat dan berdampak kecil pada siklus pencetakan, penyesuaian waktu injeksi mempunyai pengaruh yang besar pada kontrol tekanan gerbang, pelari, dan rongga. Waktu pencetakan injeksi yang wajar membantu lelehan terisi secara ideal, dan sangat penting untuk meningkatkan kualitas permukaan produk dan mengurangi toleransi dimensi.
Waktu pencetakan injeksi jauh lebih rendah daripada waktu pendinginan, sekitar 1/10 hingga 1/15 waktu pendinginan. Aturan ini dapat digunakan sebagai dasar untuk memprediksi keseluruhan waktu pencetakan komponen plastik. Saat melakukan analisis aliran cetakan, hanya ketika lelehan digerakkan sepenuhnya oleh putaran sekrup untuk mengisi rongga, waktu injeksi pada hasil analisis akan sama dengan waktu injeksi yang diatur dalam kondisi proses. Jika peralihan tekanan sekrup terjadi sebelum rongga diisi, hasil analisis akan lebih besar dari pengaturan kondisi proses.
3. Suhu cetakan injeksi
Suhu cetakan injeksi merupakan faktor penting yang mempengaruhi tekanan cetakan injeksi. Laras mesin cetak injeksi memiliki 5 hingga 6 bagian pemanas, dan setiap bahan mentah memiliki suhu pemrosesan yang sesuai (untuk suhu pemrosesan terperinci, silakan lihat data yang disediakan oleh pemasok bahan). Suhu cetakan injeksi harus dikontrol dalam kisaran tertentu. Jika suhu terlalu rendah, lelehan akan mengalami plastisisasi yang buruk, sehingga mempengaruhi kualitas bagian cetakan dan meningkatkan kesulitan proses; jika suhunya terlalu tinggi, bahan bakunya akan mudah terurai. Dalam proses pencetakan injeksi sebenarnya, suhu injeksi seringkali lebih tinggi dari suhu barel. Nilai yang lebih tinggi terkait dengan laju injeksi dan sifat material, dan dapat mencapai hingga 30 derajat. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa bahan cair terpotong ketika melewati lubang injeksi dan menghasilkan panas yang tinggi. Ada dua cara untuk mengkompensasi perbedaan ini ketika melakukan analisis aliran cetakan. Salah satunya adalah mencoba mengukur suhu bahan cair saat disuntikkan ke udara, dan cara lainnya adalah dengan menyertakan nosel saat membuat model.
4.Menahan tekanan dan waktu
Menjelang akhir proses pencetakan injeksi, sekrup berhenti berputar dan hanya mendorong ke depan. Pada saat ini, cetakan injeksi memasuki tahap pemeliharaan tekanan. Selama proses penahan tekanan, nosel mesin cetak injeksi terus menerus mengisi material ke dalam rongga untuk mengisi volume yang dikosongkan karena penyusutan bagian tersebut. Jika tekanan tidak dipertahankan setelah rongga diisi, maka bagian tersebut akan menyusut sekitar 25%, terutama tulang rusuk yang akan menyusut terlalu banyak dan menimbulkan bekas penyusutan. Tekanan penahan umumnya sekitar 85% dari tekanan pengisian maksimum, yang tentunya harus ditentukan berdasarkan keadaan sebenarnya.
5. Tekanan balik
Tekanan balik mengacu pada tekanan yang perlu diatasi ketika sekrup terbalik dan mundur untuk menyimpan material. Penggunaan tekanan balik yang tinggi bermanfaat untuk dispersi bahan warna dan peleburan plastik, tetapi juga memperpanjang waktu retraksi sekrup, mengurangi panjang serat plastik, dan meningkatkan tekanan mesin cetak injeksi. Oleh karena itu, tekanan balik harus lebih rendah, umumnya tidak lebih dari tekanan balik pada cetakan injeksi. 20% dari tekanan. Saat menyuntikkan plastik busa, tekanan balik harus lebih tinggi dari tekanan yang dibentuk oleh gas, jika tidak, sekrup akan terdorong keluar dari laras. Beberapa mesin cetak injeksi dapat memprogram tekanan balik untuk mengkompensasi pengurangan panjang sekrup selama peleburan, yang mengurangi masukan panas dan menyebabkan suhu turun. Namun, karena hasil perubahan ini sulit diperkirakan, maka tidak mudah untuk melakukan penyesuaian yang sesuai pada mesin.
