Processi di lavorazione di materiali polimerici: stampaggio a iniezione

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Lorenza Bruno
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1 Processi di lavorazione di materiali polimerici: stampaggio a iniezione Fonti: De Filippi A.M., Fabbricazione di componenti in materiali polimerici, Hoepli 2008; Stampaggio con iniezione Kalpakjian S., Schmid S.R., Tecnologia meccanica - 5a edizione Prentice Hall, 2008; Proprietà e lavorazione dei materiali polimerici, prototipazione rapida e attrezzaggio rapido Hudgin D.E., Plastics Technology Handbook, Taylor and Francis 2006 Stampaggio a iniezione Per la fabbricazione di manufatti con forma varia, con massa da meno di 1 g a più di 100 kg Impiego di presse per lo stampaggio a iniezione Tipologie di macchine: 2/52 Con pistone Con vite (più comune) Componenti presse: gruppo di iniezione, gruppo di chiusura, stampo, unità di controllo

, Tecnologia meccanica - 5a edizione Prentice Hall, 2008; Proprietà e lavorazione dei materiali polimerici, prototipazione rapida e attrezzaggio rapido Hudgin D.E.

2 1872 Hyatt brevetta la pressa con pistone a singolo stadio 3/52 Plastificazione: cilindro cavo Iniezione: pistone Successivamente presse a pistone a due stadi Con pre-plastificatore a pistone Con pre-plastificatore a vite Attualmente: pressa con vite bifunzione (macchina di Hendry, 1946, e Willert, 1952) 4/52 Moto rotativo e alternativo Vantaggi: Incremento del trasferimento di calore (contatto e attrito) Omogeneizzazione Costituita da: Gruppo di iniezione

Attualmente: pressa con vite bifunzione (macchina di Hendry, 1946, e Willert, 1952) 4/52 Moto rotativo e

3 Ciclo di stampaggio Fasi: 1 iniezione: riempimento dello stampo; 2 pressione di mantenimento e plastificazione: riempimento completo dello stampo e raffreddamento del pezzo; 3 estrazione: apertura dello stampo ed espulsione del pezzo Mold filling 5/52 2 piastre fisse collegate da 4 colonne 6/52 Piastra mobile scorre tra le 2 piastre fisse, supportata da pattini inferiori Semistampi sorretti dalla piastra mobile e da 1 piastra fissa; presentano Estrattori (semistampo mobile) per espulsione del pezzo

5/52 2 piastre fisse collegate da 4 colonne 6/52 Piastra mobile scorre tra le 2 piastre fisse, supportata da pattini

4 Chiusura oleodinamica diretta 7/52 Area piccola per movimentazione Area grande per forza di chiusura Chiusura ibrida 8/52 ginocchiera che moltiplicano la spinta del pistone (x 25)

5 La chiusura a ginocchiera è vantaggiosa 9/52 dal punto di vista della corsa Il semistampo mobile durante la chiusura si accosta con piccoli spostamenti (X 2 ) a fronte di grandi spostamenti della testa a croce (X 1 ) dal punto di vista cinematico La velocità v 2 del semistampo mobile aumenta fino a circa metà corsa della testa a croce quindi diminuisce - lo stampo rallenta - e in fase di chiusura dal punto di vista dinamico Ginocchiera a 5 punti Soluzione ibrida 10/52 ginocchiera forza non costante bave Occorre controllare la forza, ad es. con metodi estensimetrici: Forza su una colonna Area della sezione di una colonna Forza di chiusura Scelta della tipologia in base alla forza di chiusura ( taglia della pressa) con più cilindri comprendente tutte le figure (stampi multi-impronta) e i canali

chiusura dal punto di vista dinamico Ginocchiera a 5 punti Soluzione ibrida 10/52 ginocchiera forza non costante bave Occorre controllare la forza, ad es.

6 Dati caratteristici Volume massimo di iniezione: volume massimo in cm 3 teoricamente iniettabile a ogni ciclo 11/52 Portata massima di iniezione: portata in fase di iniezione in cm 3 /s calcolata con riferimento alla velocità massima di traslazione della vite Portata massima di plastificazione: portata massima in g/s di fuso, valutata in base a polimeri di riferimento: Polistirene per termoplastici Resina fenolica per termoindurenti Portata massima di plastificazione dipende da: Diametro del cilindro Geometria, corsa e velocità di rotazione della vite (Capacità di riscaldamento) Se la portata massima è troppo grande rispetto al volume della stampata degrado del polimero Dati caratteristici Pressione massima di iniezione: pressione sezioni pistone/vite 12/52 Può superare i 200 MPa della pressione di iniezione Forza massima di chiusura: forza massima in kn o t che il dispositivo di chiusura è in grado di esercitare sullo stampo Passaggio fra le colonne: definisce la dimensione massima dello stampo che può essere montato; problema anche per stampi troppo piccoli per flessione delle

termoplastici Resina fenolica per termoindurenti Portata massima di plastificazione dipende da: Diametro del cilindro Geometria, corsa e velocità di rotazione della vite (Capacità di riscaldamento)

7 Vite Riceve il materiale allo stato granulare dopo eventuale essicazione 13/52 Il polimero permane nella vite per circa 3 cicli di iniezione Costituita da 3 zone: Zona di alimentazione (50% L) Zona di transizione (25% L) Zona di dosaggio (25% L) Diametro esterno costante, diametro di nocciolo variabile Normalmente L/D = 20 Vite Valvola di non ritorno (collare mobile che si accoppia ad un profilo conico della vite) 14/52 Accoppiamento tra cilindro e stampo mediante contatto tra 2 calotte sferiche (D bussola >D ugello ) sottosquadro maschio cavo

costante, diametro di nocciolo variabile Normalmente L/D = 20 Vite Valvola di non ritorno (collare mobile che si accoppia ad un profilo

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