Коробление детали из ПЭВП — это неравномерная усадка, поэтому вы уменьшаете его, заставляя деталь усаживаться одинаково на обеих поверхностях и по всей длине. Начните с трёх рычагов, которые можно изменить на прессе. Приведите сталь пуансона и матрицы к одинаковой температуре. Держите давление, пока литник не застынет, и охлаждайте деталь дольше перед извлечением. Положение литника и толщина стенки идут после этого, потому что их изменение означает резку стали.
Определите, в каком направлении коробится деталь
Направление и характер коробления подсказывают, какой рычаг проверить первым:
- Изгиб к одной поверхности: две половины формы работают при разных температурах. Плоская деталь изгибается к более горячей половине. Это правило было измерено на плоских образцах аморфной смолы, поэтому на ПЭВП рассматривайте его как первое направление для проверки.
- Большая усадка вдали от литника: деталь недопрессована в конце потока. Проверьте время выдержки и размер литника.
- Одинаковое коробление во всех гнёздах: причина общая для всех гнёзд, например температуры стали двух половин, конструкция стенки, профиль выдержки или смола и цвет. Коробление только в одном гнезде указывает на литник или контур охлаждения этого гнезда.
- Коробление, начавшееся после изменения: изменённый контур охлаждения, новая марка или партия смолы, или новая партия цвета. Проверьте, что изменилось, прежде чем трогать настройки.
Оценивайте изгиб на деталях, остывших до комнатной температуры.
Балансировка охлаждения пуансона и матрицы
Сбалансируйте температуры стали двух половин. Измерьте поверхности пуансона и матрицы, когда форма работает в установившемся цикле. Регулируйте воду, пока обе половины не будут отличаться не более чем на 10 °C (20 °F). Уставки воды могут различаться, чтобы этого достичь.
Проверяйте также каждый контур. Вода должна нагреваться менее чем на 2 °C (4 °F) между входом и выходом; большее повышение означает, что этот контур охлаждает один конец детали сильнее другого. Если коробление началось после изменения контура охлаждения, измерьте обе половины снова.
Изменение температуры всей формы в colder или warmer сторону — более слабый рычаг. Более холодная форма делает деталь из ПЭВП крупнее на выходе из пресса, потому что ограничивает кристаллизацию. Полиэтилен продолжает кристаллизоваться при комнатной температуре, поэтому часть этого выигрыша теряется после формования.
Настройте подпитку и выдержку до застывания литника
Держите давление выдержки, пока литник не застынет, и установите время выдержки на шаг больше времени застывания, которое находит исследование запирания литника.
Проведите исследование запирания литника так:
- Зафиксируйте цикл: держите общее время цикла постоянным. Установите давление выдержки, начиная с низкого и повышая его, пока деталь не станет приемлемой.
- Ступенчато изменяйте время выдержки: увеличивайте его малыми шагами и взвешивайте детали на каждом шаге с точностью до четырёх значащих цифр.
- Определите время застывания: литник застыл при том времени выдержки, когда масса детали перестаёт расти на холодноканальном литнике или растёт лишь незначительно на горячеканальном. На клапанных литниках кривая может принимать любую форму.
- Взвешивайте также литниковую систему: масса литниковой системы должна продолжать расти после того, как масса детали перестала расти. Если она перестаёт расти первой, центральный литник или ветвь литниковой системы имеют недостаточный размер и застыли раньше литника.
- Установите таймер: поставьте время выдержки на шаг выше времени застывания, например 6,5 с или больше для литника, который застывает при 5,5 с.
На многогнёздной форме взвешивайте гнёзда отдельно, когда подозреваете разные температуры гнёзд или размеры литников. Не устанавливайте давление выдержки как фиксированную долю давления впрыска; шаг 1 устанавливает его по детали.
Перепрессовка также вызывает коробление ПЭВП. Если литник застывает долго, либо литник слишком глубокий, либо давление выдержки достаточно высокое, чтобы продолжать проталкивать полутвёрдый материал в полость.
Разместите и рассчитайте размер литника
Разместите литник там, где он защищает размер, который должен оставаться точным. Впускайте деталь, которая должна оставаться круглой, в её центре, а длинную узкую деталь, которая должна оставаться прямой, — на одном конце.
Где деталь имеет толстые и тонкие области, впускайте в самый толстый участок. Держите длину потока как можно короче, насколько позволяет деталь.
Глубина литника, наименьший размер литника, определяет, когда литник застынет. Для полиэтилена начинайте с глубины литника 40–50 % от толщины стенки у литника, ближе к 40 % на тонких стенках и ближе к 50 % на толстых.
Начинайте с меньшей стороны. Литник можно later открыть, удалив сталь, а слишком глубокий литник нельзя закрыть. Очень широкие литники на тонких деталях, такие как веерные, плёночные, кольцевые, дисковые и диафрагменные литники, замедляют расплав настолько, что он может застыть до окончания подпитки.
В многогнёздной форме каждый литник должен иметь одинаковую глубину, ширину и длину площадки, иначе гнёзда заполняются неравномерно. Когда исследование запирания литника показывает, что литник застывает до того, как деталь спрессована, сообщите инструментальщику нужную глубину.
Поддерживайте равномерную толщину стенки
Держите стенку одинаковой толщины по всей детали, потому что толстый участок охлаждается медленнее и усаживается больше, чем более тонкая стенка рядом с ним.
Рёбра и бобышки толще стенки, к которой они присоединены, усаживаются больше этой стенки, а ребро только на одной поверхности тянет эту поверхность. На глубокой детали, такой как крышка или контейнер, смещённый от центра пуансон делает стенку толще с одной стороны. Разрежьте несколько деталей и измерьте стенку по окружности. Стенка, которая меняется по окружности детали, указывает на пуансон, и никакая настройка пресса это не устранит.
Охлаждайте деталь перед извлечением
Охлаждайте деталь в форме, пока она не станет достаточно жёсткой, чтобы сохранять форму при извлечении. Время зависит от толщины стенки и температуры формы, поэтому определите его на своей детали. Добавляйте время охлаждения шагами и измеряйте коробление, когда детали достигнут комнатной температуры. Слишком горячее извлечение или неравномерное выталкивание детали оба вызывают коробление.
Время охлаждения в форме для плоской стенки следует этому соотношению:
t = s² / (π² · a) · ln[(4/π) · (T_melt − T_mold) / (T_eject − T_mold)]
Здесь t — время охлаждения в секундах, s — толщина стенки в см, a — температуропроводность (около 7,7 × 10⁻⁴ см²/с для ПЭВП), T_melt — температура расплава, T_mold — температура стенки формы, а T_eject — температура, которую должна достичь середина стенки перед извлечением. Самый толстый участок детали определяет это время. Рассчитайте T_eject обратно из времени охлаждения, на котором остановился ступенчатый эксперимент, затем используйте это соотношение для пересчёта этого времени при изменении толщины стенки или температуры формы.
Свойства смолы ПЭВП, которые вызывают коробление
Из причин, связанных со смолой, в первую очередь проверьте цвет и пакет добавок. Некоторые органические пигменты, наиболее известный из которых — фталоцианиновый синий, действуют как нуклеирующие агенты для ПЭВП и изменяют величину усадки вдоль потока по сравнению с усадкой поперёк него.
Различие Национальная физическая лаборатория Великобритании отливала пластины из ПЭВП из одной смолы в одинаковых условиях с разными пигментами. Лаборатория пришла к выводу, что единственный способ контролировать коробление от фталоцианинового синего — это изменить химию пигмента.
В примерах одного выданного патента добавление 0,15 % эксфолиированного талька, сам по себе являющегося нуклеирующим агентом, к фталоцианиновому синему ПЭВП повысило его усадку в поперечном направлении и снизило индекс коробления по патенту с 18 % до 8 %. Нуклеация как таковая не определяет коробление: в одной и той же смоле один нуклеирующий пигмент повышал его, а нуклеирующий тальк снижал.
Проверка для любого пакета добавок — сохраняет ли он усадку вдоль и поперёк потока одинаковой. Носитель и смачивающий агент в цветном суперконцентрате также могут изменять эффект пигмента, поэтому два суперконцентрата одного оттенка могут формоваться по-разному.
Когда коробление начинается с изменения цвета на неизменной смоле, инструменте и процессе, формуйте неокрашенную HDPE и окрашенную партии подряд и сравнивайте их. Сертификат смолы не покажет эту причину, поскольку в нём указываются показатель текучести расплава и плотность, которые ничего не говорят о том, как смола кристаллизуется с вашим цветом.
Коробление в колпачках для бутылок из ПЭВП
Колпачок из ПЭВП коробится двумя разными способами: верх теряет плоскостность, а юбка теряет округлость.
Время выдержки улучшило обе ошибки формы в опубликованном испытании колпачков из ПЭВП. Более длительное время впрыска ухудшило обе.
Колпачки, отформованные в разных цветах из одной смолы и инструмента, получаются разных размеров и форм, и в том испытании один нуклеирующий пигмент дал самые плоские верха, при этом сделав юбки менее круглыми. Изменение, исправляющее одну ошибку формы, может ухудшить другую, поэтому измеряйте обе всякий раз, когда меняете цвет или настройку.
Когда ПЭВП марочный для колпачков работает в нескольких цветах через одну полость, настраивайте процесс для каждого цвета. Когда один цвет работает отдельно, полость можно вырезать с увеличенным размером или несбалансированной, чтобы поглотить усадку этого цвета.
Питайте колпачок в центре верха, где литник сохраняет юбку круглой. Если каждая полость инструмента с центральным литником коробится одинаково, причина общая для всех них: сначала проверьте температуры стали под верхом на пуансоне и матрице, затем время выдержки.