一، طبقه بندی و مکانیسم تشکیل حباب ها
حباب های قالب گیری تزریق پلاستیک شفاف عمدتاً به دو نوع تقسیم می شوند: حباب های به دام افتاده و حباب های خلاء و مکانیسم تشکیل آنها ارتباط نزدیکی با خواص مواد، پارامترهای فرآیند و طراحی قالب دارد.
1. حباب های گاز به دام افتاده: تله های فیزیکی برای نگهداری گاز
هنگامی که مذاب پلاستیک حفره قالب را پر می کند، اگر طراحی سیستم اگزوز قالب کافی نباشد یا سرعت تزریق خیلی سریع باشد، هوای داخل حفره قالب و گاز تولید شده از تجزیه پلاستیک نمی تواند به موقع تخلیه شود و توسط مذاب پیچیده می شود تا حباب هایی تشکیل شود. به عنوان مثال، مواد PC مستعد تجزیه و تولید CO2 در دماهای بالا هستند. اگر سطح جداسازی قالب مجهز به شیار اگزوز نباشد، گاز در داخل محصول باقی می‌ماند و حباب‌های دایره‌ای با قطر 0.1-2 میلی‌متر را تشکیل می‌دهد.
2. حباب خلاء: بازی مکانیکی تنش انقباضی
در طول فرآیند خنک‌سازی اجزای شفاف با دیواره ضخیم (مانند لنزها و صفحات راهنمای نور)، سطح بیرونی به سرعت به دلیل دمای پایین قالب جامد می‌شود، در حالی که مذاب داخلی به دلیل انقباض فشار منفی ایجاد می‌کند. اگر فشار نگهداری ناکافی باشد یا زمان نگهداری برای جبران انقباض بسیار کوتاه باشد، یک "حباب خلاء" تشکیل می شود. این نوع حباب بیشتر در مرکز محصول با قطر بیش از 5 میلی متر قرار دارد و ممکن است در طول زمان منبسط شود.
2، پیش تصفیه مواد: از بین بردن خطرات پنهان از منبع
رطوبت و مواد فرار موجود در مواد از عوامل اصلی تشکیل حباب هستند. با در نظر گرفتن PC به عنوان مثال، میزان جذب آب آن به 0.3٪ -0.4٪ می رسد. اگر کاملاً خشک نشود و در دمای بالای 230 درجه حرارت داده شود، آب تبخیر شده و حباب‌های بخار تشکیل می‌دهد. رویه صنعت نشان داده است که:
فرآیند خشک کردن: کامپیوتر باید در دمای 120-130 درجه به مدت بیش از 6 ساعت با ضخامت لایه کمتر یا مساوی 30 میلی متر و رطوبت کمتر یا برابر 0.02٪ خشک شود. PMMA نیاز به خشک کردن در دمای 70-80 درجه به مدت 4 ساعت، با ضخامت لایه 30-40 میلی متر دارد.
تجهیزات خشک کردن: استفاده از خشک کن گردش هوای گرم و مجهز به سیستم رطوبت زدایی برای جلوگیری از آلودگی ثانویه مواد اولیه توسط رطوبت موجود در هوا. یک تولید کننده الکترونیک خاص تجهیزات خشک کن خود را ارتقا داد و میزان حباب را از 3٪ به 0.5٪ کاهش داد.
خلوص مواد خام: مواد خام{0} با خلوص بالا را انتخاب کنید و از مخلوط‌هایی با نسبت بالایی از مواد بازیافتی استفاده نکنید. ناخالصی ها می توانند سیالیت مذاب را کاهش داده و پدیده گاز به دام افتاده را تشدید کنند.
3، طراحی قالب: ساخت کانال های فرار گاز
طراحی قالب یک پیوند کلیدی در پیشگیری و کنترل حباب است که باید از سه جنبه بهینه شود: سیستم کانال جریان، ساختار اگزوز و سیستم خنک کننده:
1. سیستم کانال: انتقال فشار متعادل
موقعیت دروازه: دروازه باید در ضخیم ترین قسمت محصول تنظیم شود تا مسیر پر شدن مذاب کوتاه شود. به عنوان مثال، یک قالب لنز تلفن همراه، دروازه را از لبه به مرکز حرکت داد و نرخ حباب را تا 40 درصد کاهش داد.
اندازه کانال: قطر کانال باید 20٪ -30٪ بزرگتر از ضخامت دیواره محصول باشد تا از انتقال فشار کافی اطمینان حاصل شود. برای اجزای دیواره ضخیم مانند صفحات راهنمای سبک، می توان از سیستم دونده داغ برای کاهش پر شدن ناقص ناشی از خنک شدن جلوی مذاب استفاده کرد.
چاه مواد سرد: یک چاه مواد سرد در انتهای کانال اصلی نصب کنید تا مذاب زود سرد شده را گرفته و از ورود آن به حفره قالب و ایجاد عیوب جلوگیری کند.
2. سیستم اگزوز: گاز محبوس شده را آزاد کنید
شیار اگزوز: یک شیار اگزوز با عمق 0.02-0.05 میلی متر و عرض 3-5 میلی متر باید در ناحیه جفت گیری بین سطح جداکننده، هسته و حفره باز شود. برای قطعات الکترونیکی دقیق، می توان از سیستم اگزوز خلاء استفاده کرد تا فشار داخل حفره قالب را به زیر 90 کیلو پاسکال کاهش دهد.
فولاد قابل تنفس: تعبیه فولاد قابل تنفس در مناطق ضخیم دیواره و استفاده از ساختار ریز متخلخل آن برای دفع گازها. پس از استفاده از فولاد قابل تنفس برای یک قالب خاص داشبورد خودرو، میزان حباب از 8٪ به 1٪ کاهش یافت.
3. سیستم خنک کننده: میزان انقباض را کنترل کنید
کنترل دمای قالب: قطعات دیواره ضخیم باید دمای قالب را افزایش دهند (کامپیوتر 100-130 درجه را توصیه می کند) تا انجماد سطح را به تاخیر بیندازد و زمان انقباض اضافی را برای انقباض مذاب داخلی فراهم کند. قالب پوسته یک دستگاه پزشکی با استفاده از دستگاه دمای قالب از 80 درجه تا 120 درجه حرارت داده شد و در نتیجه حباب های خلاء 70 درصد کاهش یافت.
مدار آب خنک کننده: اتخاذ یک مدار آب خنک کننده منسجم برای اطمینان از خنک شدن یکنواخت محصول. برای قطعات نامنظم، قالب‌های چاپ سه بعدی را می‌توان برای تعبیه کانال‌های خنک‌کننده منطبق استفاده کرد که زمان خنک‌سازی را 20% تا 30% کاهش می‌دهد.
4، پارامترهای فرآیند: هنر تعادل پویا
پارامترهای فرآیند قالب گیری تزریقی باید به صورت دینامیکی با توجه به ویژگی های مواد و ساختار محصول تنظیم شوند، با هسته کنترل سرعت پر شدن مذاب، فشار و دما:
1. سرعت تزریق: کنترل چند سطحی
اتخاذ تزریق چند مرحله‌ای "آهسته سریع آهسته"-:
مرحله اول سرعت آهسته است: اسپرو را با حداکثر سرعت 5٪ -10٪ پر کنید تا از گرم شدن بیش از حد برشی مذاب و تجزیه جلوگیری کنید.
بخش دوم سرعت-بالا: حفره قالب را با حداکثر سرعت 80% -90% پر کنید تا خنک شدن جلوی مذاب کاهش یابد.
مرحله سوم سرعت آهسته است: محصول را با حداکثر سرعت 20٪ -30٪ فشرده کنید تا انقباض را جبران کنید.
نرخ حباب یک قالب خاص پوسته لپ‌تاپ از 5% به 0.8% از طریق تزریق چند مرحله‌ای کاهش یافت.
2. فشار تزریق و فشار نگهداری: مدیریت گرادیان فشار
فشار تزریق: برای غلبه بر ویسکوزیته مذاب ضروری است، اما فشار بیش از حد می تواند باعث ایجاد استرس داخلی شود. فشار تزریق برای محصولات PC معمولا 80-120MPa است، در حالی که برای PMMA 60-100MPa است.
فشار و زمان نگهداری: فشار نگهداری باید 70% -80% فشار تزریق باشد و زمان نگهداری باید بیش از 95% زمان خنک‌سازی محصول را پوشش دهد. برای اجزای دیواره ضخیم، می توان یک استراتژی "نگهداری کوتاه با فشار بالا" مانند نگه داشتن در 150 مگا پاسکال به مدت 2 ثانیه برای جلوگیری از تمرکز استرس ناشی از فشردگی بیش از حد اتخاذ کرد.
3. دمای بشکه: کنترل تقسیم شده
دمای بشکه مواد باید در بخش هایی تنظیم شود و به تدریج از قسمت تغذیه به نازل افزایش یابد:
بخش تغذیه: درجه حرارت زیر نقطه ذوب مواد برای جلوگیری از ذوب زودرس و مسدود شدن پیچ است.
بخش فشرده سازی: درجه حرارت به 10-20 درجه بالاتر از نقطه ذوب مواد افزایش می یابد تا از پلاستیک سازی یکنواخت مذاب اطمینان حاصل شود.
بخش اندازه گیری و نازل: درجه حرارت 5-10 درجه بالاتر از قسمت تراکم است که ویسکوزیته مذاب را کاهش می دهد و سیالیت را بهبود می بخشد.
یک قالب لنز نوری خاص با بهینه سازی منحنی دمای بشکه میزان حباب را از 2% به 0.3% کاهش داد.
5، تشخیص هوشمند و کنترل فرآیند
روش‌های پیشرفته{0}}صنعت نشان داده است که معرفی سیستم‌های تشخیص هوشمند و نظارت بر داده‌ها می‌تواند کارایی پیشگیری و کنترل حباب را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.
تشخیص آنلاین: پایش بی‌درنگ فرآیند پر شدن مذاب با استفاده از-دوربین‌های با سرعت بالا و الگوریتم‌های هوش مصنوعی، شناسایی موقعیت و اندازه حباب‌ها و ارائه بازخورد برای تنظیم پارامترهای فرآیند.
قابلیت ردیابی داده ها: ایجاد یک پایگاه داده فرآیند کامل از دسته مواد خام تا آزمایش محصول نهایی، پیش بینی خطر حباب از طریق مدل های یادگیری ماشین، و دستیابی به تعمیر و نگهداری پیشگیرانه.
کنترل حلقه بسته: ادغام سنسورهای دمای قالب، سنسورهای فشار و سیستم های کنترل ماشین قالب گیری تزریقی برای دستیابی به تنظیم پارامترهای خودکار. یک تولیدکننده الکترونیکی خاص، نرخ عیب حباب را از 1.5٪ به 0.1٪ از طریق یک سیستم کنترل حلقه بسته کاهش داده است.
6، مطالعه موردی: راه حل حبابی برای یک لنز دوربین تلفن همراه پیشرفته-
لنز یک برند خاص دوربین تلفن همراه از مواد PC با ضخامت 2.5 میلی متر و قطر 12 میلی متر ساخته شده است. فرآیند اصلی دارای نرخ حباب 3٪ است. با اجرای اقدامات بهینه سازی زیر، نرخ حباب به 0.2٪ کاهش یافته است:
پیش تصفیه مواد: دمای خشک کردن را از 110 درجه به 130 درجه افزایش دهید، زمان خشک شدن را به 8 ساعت افزایش دهید و رطوبت را به 0.015٪ کاهش دهید.
طراحی قالب: قطر دروازه از 1.2 میلی متر به 1.8 میلی متر افزایش یافته است، سطح جداسازی 0.03 میلی متر با یک شیار اگزوز افزایش یافته است و دمای قالب از 90 درجه به 120 درجه افزایش یافته است.
پارامترهای فرآیند: پذیرش "آهسته سریع آهسته" تزریق (سرعت 10٪ / 85٪ / 25٪ به ترتیب)، نگه داشتن فشار 100MPa، زمان نگه داشتن 4 ثانیه.
کنترل هوشمند: معرفی یک سیستم تشخیص آنلاین برای تنظیم سرعت تزریق و نگه داشتن فشار در زمان واقعی.
