Влияние плесени на качество и предотвращение дефектов

Введение в Mold Venting в Blow Molding

Взрывная формовка является широко используемым производственным процессом для производства полых пластиковых деталей, таких как бутылки, автомобильные протоки, медицинские контейнеры и промышленные резервуары. Процесс включает в себя экструдирование расплавленной трубки из пластика (парис), зажимание ее в форму и надувание парсона со сжатым воздухом, чтобы он расширялся против стенок полости, образуя желаемую форму. Качество готовой детали зависит от многих переменных: температуры материала, давления удара, геометрии отмирания и, возможно, наиболее критически, способности формы позволять захваченному воздуху и газам выходить. Именно здесь вентиляция формы становится решающей.

Под вентиляцией плесени понимается намеренное создание узких каналов, зазоров или пористых поверхностей в плесени, которые позволяют воздуху и летучим газам выходить из полости при надувании пластика. Правильное вентиляционное отверстие обеспечивает равномерное наполнение, предотвращает поверхностные пятна и поддерживает стабильность размеров. Напротив, недостаточное вентиляционное отверстие может привести к каскаду дефектов, которые ставят под угрозу механическую целостность и эстетику, часто требующих дорогостоящего лома или переделки. В этой статье исследуются механизмы вентиляции, общие дефекты, возникающие при плохом вентиляционном процессе, лучшие практики проектирования и передовые методы оптимизации качества формования удара.

Что такое плесень? - Физика, стоящая за ней

При продувке паризон надувается при давлениях, как правило, от 2 до 8 бар. По мере расширения пластика он выталкивает перед собой объем газа (воздух плюс любые продукты разложения из полимера). Если этот газ не может достаточно быстро убежать, он сжимается и образует карманы между пластиком и стенкой формы. Эти захваченные карманы действуют как изоляция, приводя к неравномерному охлаждению и локализованному перегреву. В тяжелых случаях газ может сжиматься до такой степени, что он экзотермически реагирует с смолой, вызывая следы ожога или даже воспламенение. Кроме того, захваченный воздух препятствует полному контакту пластика с плесенью, в результате чего происходит неполное наполнение, тонкие пятна или пустоты.

Эффективность вентиляционного отверстия регулируется тремя параметрами: глубиной вентиляционного отверстия, шириной вентиляционного отверстия (или эквивалентным диаметром для круглых вентиляционных отверстий) и расположением вентиляционного отверстия относительно последней точки наполнения. Глубина является наиболее критической - слишком мелкая и газ не может выходить; слишком глубокая и пластичная проникает вентиляционное отверстие, образуя вспышки или гвоздикоподобные заусеницы. Типичные глубины для вентиляционных отверстий для формования ударов варьируются от 0,015 мм до 0,080 мм в зависимости от вязкости материала и геометрии деталей. Например, полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) с индексом потока расплава (МФО) 0,1-1,0 может допускать несколько более глубокие вентиляционные отверстия, чем материалы с низкой вязкостью, такие как полипропилен (ПП) с МФО>5.

Последствия плохого плесени

Дефекты от неадекватного вентиляции являются одними из наиболее распространенных причин отказа при операциях формования удара. Систематическое понимание этих дефектов помогает в диагностике коренных причин и разработке корректирующих растворов вентиляции.

Пойманные воздушные и поверхностные свитера

Наиболее непосредственным результатом отсутствия или недостаточного продувки являются пузырьки или пузырьки, образующие воздух, между поверхностью плесени и пластиком. Эти пузырьки появляются как поднятые блестящие купола на поверхности детали. В конструктивных частях, таких как воздухозаборники автомобилей, пузырьки ослабляют стену и становятся точками концентрации напряжения, которые могут привести к отказу под вибрацией или давлением.

Сжигание марок и газовая покраска

Когда сжатый воздух адиабатически нагревается во время формования удара, температура может превышать 300 ° C внутри захваченных газовых карманов. Это тепло может деградировать полимер локально, вызывая карбонизированные обесцвечивания, называемые ожоговыми метки. Связанным дефектом является «газовая посуда», где пластик теряет контакт с плесенью из-за расширения газа, создавая вогнутую депрессию. Оба дефекта требуют модификаций плесени, таких как добавление большего количества вентиляционных отверстий или увеличение существующей глубины вентиляции.

Короткие выстрелы и неполное заполнение

При формовке удара короткий выстрел происходит, когда паризон не может полностью расширяться в конечности плесени - обычно углы, подрезы или глубокие ребра. Захваченный воздух в этих областях действует как подушка, которая предотвращает попадание пластика в стенку полости. Результатом является отсутствующий или чрезвычайно тонкий участок. Короткие выстрелы особенно проблематичны в сложных геометриях, таких как колючая арматура или ручки. Часто решение не более высокое давление удара, но лучше вентиляция в этих зонах последнего заполнения.

Сварные линии и слабые облигации

Когда встречаются два фронта потока расширяющегося паризонта, они должны сливаться вместе. Зажатый воздух между ними предотвращает хорошее межмолекулярное сцепление, создавая видимую линию сварки с пониженной прочностью. В пороховых контейнерах, которые должны удерживать давление (например, резервуары для нагнетания охлаждающей жидкости), слабая линия сварки может привести к утечке. Правильное вентиляционное отверстие вдоль пути линии сварки позволяет газу выходить, что приводит к более сильной линии вязания.

Flash and Burrs (перезагрузка)

Слишком глубокие или широкие вентиляционные отверстия могут позволить расплавленному пластику проникать в канал вентиляции, образуя тонкие плавники или вспышку. Это не только создает вторичную операцию по дефлашированию, но и ослабляет часть в месте вентиляции. Вспышка часто ошибочно принимается за плохое зажимание формы, но часто является проблемой конструкции вентиляции. Балансировка глубины вентиляции так, что газ выходит, а пластик не входит, является основным навыком в изготовлении формы.

Разработка эффективных систем вентиляции плесени

Создание надежной системы вентиляции требует интеграции нескольких элементов конструкции: типа вентиляции, местоположения, глубины, ширины и количества вентиляционных отверстий. Ниже приведены основные категории вентиляционных отверстий, используемых в формовке надувных материалов.

Слоты Vents

Это прямоугольные разрезы, обработанные вдоль линии раздела пресс-формы или непосредственно в полость. Слот-вентиляторы легко чистятся и лучше всего подходят для плоских или мягко изогнутых поверхностей. Глубина вентиляции обычно составляет 0,02-0,06 мм для стандартных термопластов, а ширина может варьироваться от 3 до 10 мм. Несколько слотов могут быть расположены по периметру полости, разнесены на 10-50 мм в зависимости от нагрузки на газ.

Кольцевые вентиляторы

Для цилиндрических деталей, таких как бутылки или фитинги труб, на линии разъединения часто размещают непрерывный окружной щель (кольцевой вентиляционный канал). Кольцевые вентиляционные отверстия обеспечивают равномерное выход газа по всей окружности, что имеет решающее значение для симметричных частей. Длина земли кольцевого вентиляционного отверстия (расстояние, которое газ должен пройти до выхода воздуха) должна быть как можно короче - обычно 0,5-2 мм - чтобы минимизировать падение давления, но достаточно долго, чтобы предотвратить проникновение пластика.

Пористые металлические вставки

Пористый металл или спекаемая металлическая пена могут быть вставлены в определенные области, где газ имеет тенденцию накапливаться, такие как глубокие полости или вокруг вставок. Пористость позволяет газу выходить, в то время как поверхность металла остается закрытой для пластика (размер пор обычно 5-25 мкм). Пористые отверстия отлично подходят для функций с высоким соотношением сторон, но требуют периодической очистки, чтобы предотвратить засорение из-за отгазованных остатков.

Вакуум-ассистируемое вентиляции

В некоторых высокоскоростных операциях по формовке отдува применяется вакуум для активного извлечения газа из полости. Это может сократить время цикла на несколько секунд, поскольку ускоряет фазу расширения и обеспечивает быстрый контакт с стенкой пресс-формы. Вакуумное вентиляционное отверстие распространено в производстве медицинских и емкостей для напитков, где время цикла и качество поверхности имеют первостепенное значение. Однако оно добавляет сложность и стоимость конструкции формы.

Правила размещения и размера вентиляции

Общие руководящие принципы размещения вентиляционных отверстий выводятся из принципа последнего заполнения: найдите вентиляционные отверстия, где воздух будет сжат последним, т.е. напротив штифта, вдоль глубоких ребер, в углах детали и вокруг любых штифтов или вставок ядра. Теперь моделирование вычислительной динамики жидкости (CFD) может предсказать зоны захвата газа и направлять оптимальное позиционирование вентиляционных отверстий. Для некомпьютеризированного проектирования эмпирически надежны следующие правила:

• В самых высоких точках: Воздух поднимается во время инфляции, поэтому вентиляционные отверстия должны быть расположены в верхней части ориентации детали.
• Проходят каждые 20–40 мм по периметру для общих контуров; корректируются на основе известных проблемных областей.
• Глубина вентиляции должна составлять 0,02-0,08 мм для большинства термопластов. Используйте более глубокие вентиляционные отверстия для вязких материалов (например, ABS или PC/ABS смесей) и более мелкие для материалов с низкой вязкостью (например, нейлона или полипропилена).
• Длина участка (L) должна составлять 0,5-2 мм , чтобы предотвратить попадание пластика, давая газу достаточное расстояние для выхода. Более длинные участки увеличивают сопротивление и вызывают вспышку.
• Площадь поперечного сечения всех вентиляционных отверстий в совокупности должна составлять не менее 5-10% от прогнозируемого объема полости в секунду времени инфляции, но это приблизительная оценка; всегда требуется практическая настройка.