Etape proiect injectie

8/16/2019 Etape proiect injectie

1/16

1.

Calculul masei reperului

Pentru determinarea numărului de cuiburi şi pentru a putea alege sistemul de injectare

este necesar să se determine masa reperului

m = ρ .V [g] (1.1)

unde : ρ- este densitatea materialului folosit în [g/cm3

]V – este volumul reperului în [cm3]

2.

Alegerea maşinii de injectare în funcţie de volumul maxim de injectare

La alegerea maşinii de injectare, în prima fază, se are în vedere ca volumul maxim de

injectare al maşinii să fie de cel puţin (10÷15) ori mai mare decât volumul reperului care se

doreşte a fi obţinut (V ). Dacă, parcurgând etapele următoare de proiectare, calculele efectuate

conduc la valori neacoperitoare pentru caracteristici ca de exemplu: forţa de închidere, presiunea

de injectare, dimensiunile maxime şi minime ale matriţelor care se pot monta pe platourile de

prindere ale maşinii etc., se alege o altă maşină de injectare, cu caracteristici superioare.

V max injectat > (10 ÷ 15) V piesă (2.1)

Tabelul 2.1


2/16

3.

Calculul duratei totale a ciclului de injectare

Timpul total de injectare se determină cu relaţia :

tT = ti + tm + tr + tp (3.1)

-

t i - timpul de injectare se calculează cu relaţia:

(3.2)

unde: - V este volumul reperului

q1 – este viteza de deplasare a materialului, din caracteristicile maşinii se alege

q1 = (0,5 – 0,8) Vmax injectare exemplu: q1 =135 cm3 /s (MI 400/130)

t m - timpul de menţinere a presiunii în matriţă se stabileşte la valoarea între (5 – 10 s)

prin comparaţie cu injectarea unor piese asemănătoare.t r - se alege prin observarea injectării unor piese asemănătoare; valoarea între 10 – 30 s.

t p - timpul de pauză se ia din caracteristicile maşinii între 5 - 10 s.

4. Calculul numărului de cuiburi

Numărul de cuiburi al matriţei de injectat se determină, în majoritatea cazurilor, în funcţie

de dimensiunile piesei care se doreşte a fi obţinută prin injectare şi capacitatea de injectare a

maşinii pentru care se proiectează matriţa

(4.1)

unde: G - este capacitatea de plastifiere reală a maşinii de injectare, în [kg/h] (vezi tabelul 1)

-

m - masa unei piese injectate, în [g];

-

tT - durata completă a ciclului de injectare, în [s].

Masa m a piesei, utilizată în relaţia anterioară, este masa netă a piesei înmulţită cu

factorul de corecţie din tabelul de mai jos.


3/16

Tabelul 4.1

5. Dimensionarea cuiburilor în funcţie de contracţia materialelor plastice

Dimensiunile elementelor active trebuie să asigure dimensiunile prescrise ale piese

injectate, după răcirea ei completă.

Pentru a se evita apariţia rebuturilor este necesar ca dimensionarea elementelor active ale

matriţei de injectat să se facă în strânsă concordanţă cu toleranţele prescrise pentru dimensiunile

respective ale piesei, având în vedere şi mărimea contracţiei piesei.

Fenomenul de contracţie se manifestă prin aceea că, dimensiunile piesei, măsurate după

(12÷24) ore de la injectare sunt mai mici decât dimensiunile corespunzătoare ale elementelor

active (cuiburi şi poansoane) ale matriţei, chiar în situaţia în care construcţia tehnologică a

matriţei de injectat este corectă, maşina de injectare este în bună stare de respectaţi întocmai în

exploatare.

Valorile teoretice ale contracţiilor, în procente, pentru materialele plastice întrebuinţate în

mod curent la injectarea produselor sunt prezentate în tabelul 5.1.

Tabelul 5.1


4/16

Dacă se notează o dimensiune nominală a unei piese cu h şi toleranţa ei cu (±δ),

dimensiunea efectivă a piesei va fi (h±δ). Similar, notând dimensiunea nominală corespondentă

a cuibului cu H şi toleranţa ei cu (± ∆), dimensiunea efectivă a cuibului va fi (H± ∆). Dimensiunea

maximă a piesei (h+δ) se va realiza cu dimensiunea maximă a cuibului (H+∆) atunci când

contracţia este minimă (C min) respectiv, dimensiunea minimă a piesei (h– δ) va rezulta cu

dimensiunea minimă a cuibului ( H– ∆) atunci când contracţia este maximă (C max).

Astfel se pot scrie relaţiile:

(H + ∆) −(H + ∆) . Cmin = h + δ; (5.1)

(H − ∆) −(H − ∆) . Cmax = h − δ. (5.2)

Dacă se adună şi se scad ecuaţiile de mai sus, (5.1) şi (5.1), neglijând termenii cu valori

foarte mici (∆·C min şi ∆·C max) şi introducând noţiunea de contracţie medie exprimată prin relaţia:

(5.3)

rezultă:

(5.4)

(5.5)

Din toate aceste ecuaţii vom obţine:

. (5.6)

Analizând expresia de mai sus se poate concluziona că piesele injectate se pot realiza cu o

precizie dimensională ridicată numai din materiale plastice care au contracţii mici şi pentru care

dispersia contracţiei variază în limite strânse.

6. Alegerea sistemului de injectare

Sistemul de injectare al matriţei se compune din: duză, canale şi diguri prin care

materialul plastic ajunge în cuib. Alegerea şi dimensionarea corectă a sistemului de injectare,

care constă de fapt în alegerea modului de injectare, amplasarea cuiburilor, alegerea locului de


5/16

injectare, stabilirea formei, secţiunii şi amplasării canalelor de injectare, are o influenţă

determinantă asupra calităţii pieselor injectate şi asupra productivităţii procesului de prelucrare.

Cele mai utilizate sisteme de injectare sunt:

- injectarea directă;

- injectarea prin canale de distribuţie;

- injectarea punctiformă;

- injectarea peliculară;

- injectarea de tip umbrelă;

- injectarea inelară;

- injectarea cu canal tunel;

- injectarea cu canale izolate;

- injectarea cu canale încălzite.

6.1 Injectarea directă

Injectarea directă se foloseşte pentru materiale cu viscozitate mare la temperatura de

injectare şi pentru obţinerea pieselor de dimensiuni mari sau a pieselor cu pereţi groşi, fapt

pentru care întreaga secţiune a orificiului duzei matriţei vine în contact direct cu cuibul.

Figura 6.1 Duză cu injectare directă: a- piesă injectată, b - culee

Sistemul permite o reglare corespunzătoare a umplerii cuibului, prin aceasta realizându-se

reducerea mărimii contracţiei. Injectarea directă oferă cele mai favorabile condiţii pentru o

curgere reologică optimă în matriţă. Materialul din canalul de injectare, denumit şi culee, sesepară de piesă, după demulare, prin retezare sau frezare.

Pentru o injectare optimă, duza trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

- să fie în coaxială cu duza maşinii de injectat;

- să aibă o construcţie simplă şi robustă;

- să reţină o cantitate redusă de material la fiecare injectare;

- să realizeze pierderi minime de presiune la curgerea materialului plastic.


6/16

Figura 6.2 Zona de contact dintre duza maşinii -1 şi duza matriţei – 2

Contactul dintre duza matriţei şi duza maşinii de injectat se realizează pe o suprafaţă sferică.

Pentru a nu exista blocaje, diametrul duzei matriţei este mai mare decât diametrul duzei maşinii

de injectat (fig. 6.2).

Se recomandă:

D = d +1, [mm]; (6.1)

R = r +1, [mm]. (6.2)

Forma culeei unei piese obţinute prin injectare directă se prezintă în figura 6.3.

Figura 6.3 Forma culeei unei piese obţinute prin injectare directă

Materialul din culee se solidifică în duza matriţei şi aderă la pereţii acesteia. Forţa axială

necesară pentru extragerea culeei depinde de:

- calitatea suprafeţei canalului duzei matriţei;

- mărimea conicităţii culeei;

- prezenţa bavurii la contactul dintre duza matriţei şi duza maşinii de injectat.


7/16

Pentru reducerea cantităţii de material înglobată în culee se recomandă ca unghiul de

înclinare al culeei să aibă valoarea α = 1°30′ iar pentru limita superioară se recomandă αmax = 4°.

Pentru raza de racordare a culeei cu piesa injectată se recomandă R = (0,5 ÷1,2)mm.

Diametrul d al culeei poate fi calculat cu relaţia

(6.3)

unde:

V este volumul de material injectat, în [cm3];

v - viteza de curgere a materialului plastic în duză, în [cm/s];

t - timpul de injectare, în [s].

În general, se recomandă pentru viteza de injectare v ≈100 cm/ s . Practic, produsul (v . t )

este constant pentru un material termoplastic dat.

În tabelul 6.1. se dau valorile produsului (v . t ) pentru diferite materiale termoplastice.

Tabelul 6.1

O altă relaţie recomandată [9] pentru calculul lui d este:

(6.4)

unde:

V este volumul de material injectat, în [cm3];K - constantă dependentă de tipul materialului plastic injectat (valorile lui K , pentru diferite

materiale termoplastice, sunt prezentate în tabelul 6.2.), în [cm].


8/16

Tabelul 6.2

Cele două relaţii (6.3) şi (6.4) dau pentru diametrul d al culeei la contactul cu piesa injectată

valori comparabile. Tot pentru calculul lui d se recomandă [11, 12, 20, 21, 22] şi relaţia

d = smax +1,5 [mm], (6.5)

unde smax reprezintă grosimea maximă a piesei injectate.

Pentru determinarea lungimii l a culeei se recomandă relaţia:

5 < l/d


9/16

6.2 Injectarea prin canale de distribuţie

Acest sistem se foloseşte în cazul injectării în matriţe cu mai multe cuiburi, atunci când

materialul plastic este distribuit din duza de injectare, prin canale laterale, la cuiburile matriţei (fig. 6.4).

Figura 6.4 Injectarea prin canale de distribuţie:

1 – piesă injectată, 2- dig, 3 – canale de distribuţie, 4- culee

În vederea amplasării optime a cuiburilor în matriţa de injectat trebuie să se respecte

următoarele reguli:

- lungimea traseului de curgere a materialului plastic prin canalele de distribu ţie trebuie

să fie cât mai mică;- trecerea de la culee la canalul de distribuţie şi la canalele laterale trebuie să se facă lin,

suprafeţele de trecere fiind prevăzute cu raze de racordare;

- umplerea tuturor cuiburilor trebuie să se facă pe cât posibil, simultan;

- injectarea trebuie să fie echilibrată astfel încât să nu ia naştere în matriţă forţe reactive

care ar putea determina ruperea acesteia;

- distanţa dintre cuiburi trebuie să fie suficient de mare pentru a asigura răcirea şi

aruncarea piesei injectate.

Modalităţi de amplasare a cuiburilor în matriţă sunt prezentate în figura 6.5.

Figura 6.5 Amplasarea cuiburilor pentru sistemul de injectare prin canale de distribuţie


10/16

Dimensionarea canalelor de distribuţie

La dimensionarea canalelor de distribuţie se au în vedere factorii:

- configuraţia matriţei (geometria, volumul şi grosimea pereţilor piesei injectate, condiţiile de

calitate impuse piesei);

- materialul injectat (viscozitatea, compoziţia, contracţia etc.);

- maşina de injectat (presiunea de injectare, frecvenţa injectărilor, tipul închiderii);

- modalitatea de lucru (ciclu semiautomat sau automat).

Figura 6.6 Forma secţiunii canalelor de distribuţie:

a-

secţiune circulară, b – secţiune parabolică, c – secţiune trapezoidală, d- secţiunenefavorabilă

Geometria canalelor de distribuţie este de foarte mare importanţă. Pentru secţiunile

canalelor de distribuţie prezentate în figura 6.6 se recomandă următoarele valori:

- secţiune circulară: D = smax +1,5, în [mm];

- secţiune parabolică: D = smax +1,5, în [mm] şi L =1,25.D, în [mm];

- secţiune trapezoidală: L =1,25 . D, în [mm].

Relaţiile sunt determinate experimental iar smax reprezintă grosimea maximă a peretelui

piesei injectate. Cercetările experimentale au permis trasarea unor nomograme cu ajutorul cărorasă se poată determina secţiunea canalelor de distribuţie pentru diferite materiale termoplastice

(fig. 6.7). procedează în modul următor:

- se determină masa şi grosimea peretelui piesei injectate;

- se alege diametrul D* în funcţie de masa materialului şi grosimea peretelui piesei

injectate pentru materialul plastic dat în diagramele (l) sau (2);

- se determină lungimea canalului de distribuţie;

- se determină factorul de corecţie f L în funcţie de lungimea canalului din diagrama (3);

- se determină diametrul canalului de distribuţie cu relaţia:

D = D* . f L . (6.7)

Determinarea secţiunii canalului de distribuţie prin metoda prezentată dă valori

aproximative. Pentru calcule mai exacte se ia în considerare comportarea reologică a materialului

plastic în canalele de distribuţie.


11/16

Figura 6.7 Determinarea secţiunii canalelor de distribuţie: a - diagramă valabilă pentru PS, ABS,

SAN, CAB; b – diagramă valabilă pentru PE, PP, PA, PC, POM; c - diagrama pentru

determinarea factorului de corecţie; s - grosimea peretelui piesei, în [mm]; D* - diametrul

canalului, în [mm], m- masa piesei, în [g]; L – lungimea canalului până în cavitate, în [mm]; f L –

factor de corecţie.

Determinarea debitului de material plastic

Debitul topiturii de material plastic injectat prin canalul de distribuţie se calculează cu relaţia:

Q = S . v [cm 3 /s] (6.8)

unde : S este aria secţiunii de curgere, în [cm 2], exprimată în funcţie de diametrul canalului de

distribuţie calculat cu relaţia : D = smax +1,5.

v - viteza de injectare , în [cm /s], din cartea maşinii de injectat (tabelul 2.1)

Debitul de material plastic în canale cu diferite secţiuni a fost determinat de Gastrow pentru:

- - secţiune circulară,

=> ∆p – pierderile de presiune în canal (6.9)

-

Secţiune dreptunghiulară

-

(6.10)unde:

Q este debitul de material prin secţiunea canalului, în [cm3 /s];

R - raza canalului circular, în [cm];

∆p - pierderile de presiune în canal, în [daN/cm2];

K - constantă, K = 0,9;

∆L - lungimea canalului, în [cm];

- a, b - dimensiunile secţiunii dreptunghiulare, în [cm].


12/16

Figura 6.8 Sistem de injectare cu canale de distribuţie: a,b – canale de distribuţie secundare; c-

canal de distribuţie principal; d – culee; e – piesă injectată.

Din relaţiile de mai sus (6.9) şi (6.10) se pot determina dimensiunile care caracterizează canalul cu:

- secţiune circulară,

(6.11)

secţiune pătrată,

(6.12)

Determinarea efortului unitar de forfecare, viteza de forfecare şi vâscozitatea dinamică

a topiturii

- efortului unitar de forfecare, în [daN/cm2]

(6.13)

- viteza de forfecare, în [s -1]

(6.14)

- vâscozitatea dinamică [daN . s/cm2]

(6.15)

unde n este coeficient pentru materiale plastice, n = (0,33 ÷1).


13/16

Dimensionarea digurilor

Digul reduce secţiunea de curgere a topiturii şi face legătura dintre canalul de distribuţie

şi cuibul matriţei. Există mai multe tipuri de diguri care se folosesc la injectarea materialelor

termoplastice (fig. 7.11). Variantele constructive prezentate în figura 7.11,ce permit separarea

completă a reţelei de piesa injectată, dar în unele cazuri se produc desprinderi de material din

peretele piesei. Variantele constructive prezentate în figura 7.11,d,f se folosesc în cazul în care se

doreşte ca peretele piesei injectate să rămână intact.

Figura 6.9 Tipuri de diguri: a – dreptunghiular; b – dreptunghiular excentric; c – circular;

d – circular cu protecţie; e – semicircular; f – semicircular cu protecţie

Figura 6.10 Geometria digurilor

Dimensiunile digurilor se recomandă de obicei de fiecare producător de materiale plastice,

dar sunt recomandate valori orientative:

- pentru dig cu secţiune dreptunghiulară: L = (0,6 ÷1,2) mm; B = (0,6 ÷1,2) mm; A = D −1,5mm;- pentru dig cu secţiune circulară: L = (1,5 ÷ 2) mm ; d = (0,6 ÷ 3) mm.


14/16

7.

Calcule de rezistenţă

7.1 Calculul presiunii interioare de injectare

Valoarea presiunii interioare din cuibul matriţei, (presiunea exterioară a maşinii de injectat,

din care s-au scăzut pierderile de presiune la trecerea prin duză şi canalele de injectare), poate fi

dedusă din valoarea presiunii exterioare cu relaţiapi = (0,4 ÷ 0,6)

. pe [daN/cm2], (7.1)

unde pe este presiunea exterioară a maşinii de injectat care se alege din tabelul următor

Tabel 7.1

7.2 Calculul forţei de închidere a matriţei

Forţa interioară maximă de injectare (fig. 7.1) se determină cu relaţia:

Fmax = pi. Aefpr [daN], (7.2)

unde:

pi este presiunea topiturii în matriţă (presiunea interioară), în [daN/cm2];

Aefpr - aria efectivă a proiecţiei piesei injectate şi a reţelei de injectare pe planul de

separaţie al matriţei, în [cm2].


15/16

Figura 7.1 Forţa de închidere a matriţei; Fmax – forţa interioară maximă de injectare; Fi – forţa de

închidere a matriţei; Aefp – aria efectivă proiectată pe planul de separaţie al matriţei

Forţa interioară maximă de injectare se determină din relaţiile (7.1) şi (7.2) ca fiind:

Fmax = (0,4 ÷ 0,6). pe

.Aefpr [daN]. (7.3)

Forţa de închidere a matriţei de injectat, F i se determină cu relaţia:

Fi = (1,1÷1,2) . Fmax [daN]. (7.4)

7.3 Verificarea suprafeţelor de închidere ale plăcilor de formare

Această verificare se efectuează în cazul în care aria suprafeţei frontale a cuibului, sau a

cuiburilor, este mare în raport cu aria suprafeţei totale a plăcii de formare.

Aria efectivă a suprafeţei totale a plăcii de formare se determină ca fiind:

AefSt = Aefpr + AefSi [cm2], (7.5)

astfel încât aria suprafeţei de închidere va fi:

AefSi = AefSt − Aefpr [cm2], (7.6)

unde:

AefSt este aria efectivă a suprafeţei totale a plăcii de formare, în [cm2];

Aefpr - aria efectivă a proiecţiei piesei injectate, sau a pieselor şi a reţelei de injectare pe

planul de separaţie al matriţei, în [cm2];

AefSi - aria efectivă a suprafeţei de închidere, în [cm2].


16/16

Aria suprafeţei de închidere se determină ca fiind:

[cm2], (7.7)

unde:

ASi este suprafaţa de închidere necesară, în [cm2];

Fi - forţa de închidere a matriţei de injectat (vezi relaţia 7.4), în [daN];

σa - rezistenţa admisibilă a oţelului din care este confecţionată placa de formare, în [daN/cm2].

Aria suprafeţei de închidere efectivă AefSi trebuie să fie mai mare decât suprafaţa de

închidere necesară calculată cu relaţia (7.7)

AefSi > ASi . (7.8)

8.

Alegerea sistemului de aruncare

9.

Alegerea sistemului de centrare şi conducere

10. Realizarea desenului matriţei

Etape proiect injectie

Documents

Transcript of Etape proiect injectie