Stampaggio a iniezione di termoindurenti

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1 Stampaggio a iniezione di termoindurenti Differenze: 15/52 Vite più corta (L/D =12-14) per limitare il riscaldamento del materiale Ugello facilmente smontabile Cilindro mantenuto alla temperatura più bassa possibile (riscaldamento solo in fase di avviamento, poi il calore viene sottratto) Temperatura dello stampo circa 100 C superiore alla temperatura del cilindro Stampo lavorato in maniera accurata per evitare formazione delle bave Progettazione Lo stampo deve funzionare in maniera ottimale, ovvero: 16/52 Non deve richiedere continui aggiustamenti dei parametri di processo Non deve prevedere dei lunghi tempi di manutenzione Deve avere un buon raffreddamento (riduzione dei tempi ciclo) Lo stampo è caratterizzato da: Numero delle figure Superfici di separazione Tipo e posizione dei canali di alimentazione Tipo e posizione dei punti di iniezione Tipo e posizione degli estrattori Tipo e posizione dei dispositivi di sfiato Finitura superficiale Materiale Processo di fabbricazione

2 Temperatura Se la temperatura dello stampo è: 17/52 Troppo alta Aumento del tempo ciclo Aumento dei cristalliti (per i termoplastici semicristallini) aumento del ritiro, ma anche delle proprietà meccaniche Troppo bassa Rischio di solidificazione prematura riempimento incompleto Occorre prevedere la termoregolazione dello stampo mediante circolazione di acqua calda o fredda Termoplastici: refrigerazione (tranne riscaldamento iniziale per raggiungere la temperatura di regime) Termoindurenti: a regime spesso è la reticolazione a mantenere in temperatura lo stampo Pressione nella figura 18/52 (o impaccamento) 0 4

3 Pressione nella figura 0-1: riempimento cavità di stampo 19/52 Punto 1: cavità completamente piena, posizione vite 95% della corsa totale 1-2: immesso altro materiale (comprimibilità) Punto 2: raggiunta la pressione max -6 mm) 2-3: inizio solidificazione e compensazione del ritiro con immissione di altro materiale; pressione di mantenimento Punto 3: solidificazione del punto di iniezione ritiro non più compensato 3-4: riduzione di pressione Punto 4: apertura stampo con pezzo ancora caldo ma sufficientemente stabile Pressione nella figura A-B: aumento di pressione a temperatura elevata 20/52 B-C: mantenimento raffreddamento e diminuzione della pressione C: solidificazione del punto di iniezione C-D: diminuzione di temperatura e pressione (fino a p amb ) D-E: ulteriore raffreddamento fino a T amb

4 Superfici di separazione a 2 piastre o a 3 piastre Two-Plate Molds (Hot Runners) Two-Plate Molds (Cold Runners) 21/52 Three-Plate Molds Componenti standard Le figure possono essere: 22/52 Integrali: Ottenute per fresatura delle piastre dello stampo Migliore raffreddamento per la continuità del materiale Riportate: Realizzate su tasselli inseriti in sedi ricavate nelle piastre Maggiore costo della lavorazione per la presenza di collegamenti di riferimento (spine) e di forza (viti) Abbattimento dei tempi di manutenzione nel caso di danneggiamento della figura

5 Componenti standard Per garantire il perfetto accoppiamento dei semistampi: 23/52 Colonne di guida della pressa Colonnine di guida (posizionate sul semistampo fisso, si impegnano in boccole su quello mobile) Tasselli a cuneo (agiscono a chiusura pressoché ultimata) Finitura superficiale 24/52 estraibilità causa del ritiro) Finitura eccessiva fa crescere i costi e può causare problemi di estrazione

6 Canali e punti di iniezione Sprue (carota), runner (canale), gate (punto di iniezione) sprue 25/52 di iniezione converrebbe aumentare la sezione dei canali, ma le perdite contribuiscono ad incrementare il calore gate runner Tipi di canali: Canali freddi: non hanno accorgimenti per contrastare la solidificazione del polimero Vantaggi: semplicità costruttiva Svantaggi: il materiale presente nel canale deve essere rimosso ad ogni ciclo Canali e punti di iniezione Canali caldi: 26/52 : passaggio anulare riscaldato con un elemento interno Vantaggi: effetto isolante del polimero limita le perdite per calore ceduto allo stampo, migliore controllo della temperatura Svantaggi: costo elevato e progettazione complessa : è presente un collettore del fuso (manifold) riscaldato con resistenze; elementi isolanti per ridurre le perdite Vantaggi: controllo della temperatura sofisticato Svantaggi: costo elevato e progettazione complessa, necessario Isolati isolamento del polimero solidificato sulla parete combinato con il calore applicato ad ogni stampata mantiene il canale aperto Vantaggi: meno complicati e meno costosi da realizzare Svantaggi: possibilità di congelamento del gate, tempo ciclo deve essere breve, lunghi tempi di start-up per stabilizzare le temperature

7 Canali e punti di iniezione Sezione dei canali: forma ottimale è la circolare (ridotta velocità di solidificazione), ma più costosa e problematica parabolica o trapezia 27/52 Punti di iniezione: Funzioni: Controllano il flusso Facilitano il distacco submarine gate Sezione piccola per riscaldare il polimero e lo stampo nella zona circostante il gate, Spesso è complesso valutare il numero e la posizione dei punti di iniezione; nel caso di canali caldi è possibile usare ugelli con otturatore (evitano le linee di giunzione per stampati con più punti di iniezione, ottimizzano la fase di mantenimento per family mold) Sfiati bruciature 28/52 Sfiati passivi: Piccoli canali alla fine del percorso del polimero; luci di spessore mm poste in corrispondenza del piano di separazione; geometria tale da impedire fughe di polimero Numero e posizione esperienza dello stampista Sfiati attivi: Si impiegano per polimeri molto fluidi Problema: tenuta dello stampo

8 Estrazione del pezzo Dispositivi di estrazione sempre necessari a causa di sottosquadri (anche derivanti da finitura) e ritiri 29/52 pezzi grandi vengono prelevati da robot Estrazione facilitata con angoli di sformo e con lubrificanti presenti nel compound; Gi estrattori lasciano sempre un segno sul manufatto occorre definire con attenzione il posizionamento Estrazione del pezzo Quando lo stampo deve essere progettato in modo che il una collegata con tiranti al semistampo mobile 30/52 Caso particolare: foro filettato nel manufatto; soluzioni: Estrazione a strappo, per polimeri con ridotto modulo elastico Anima estraibile (maschio collassabile), qualità non elevata Svitamento del maschio, soluzione costosa Inserto metallico filettato annegato nel pezzo (co-iniezione), per avvitamenti/svitamenti frequenti Inserto metallico filettato inserito successivamente Maschiatura della plastica Per sottosquadri generici: elementi mobili (carrelli)

9 Spessore di parete Progetto del manufatto Occorre evitare variazioni dello spessore, specialmente a gradino, per evitare deformazioni Spessore di parete < 6 mm per ridurre la durata del ciclo (si può anche ridurre abbassando la temperatura dello stampo, ma si riduce la % di cristalliti) Per le nervature, occorre evitare spessori eccessivi e raggi di raccordo troppo grandi 31/52 Linee di giunzione Si hanno quando il flusso di materiale polimerico si ripartisce in più vene, che poi si ricongiungono Se al ricongiungimento la temperatura è troppo bassa si generano difetti meccanici ed estetici Giunzione statica: le due vene si uniscono frontalmente Giunzione dinamica: i due flussi procedono affiancati e rimangono a contatto per più tempo (situazione più favorevole) Progetto del manufatto 32/52

10 Equipaggiamenti ausiliari 33/52 Trasporto pneumatico del materiale alla tramoggia Mulino di granulazione per riciclaggio degli sfridi e degli scarti con macinazione Essiccatore (per polimeri igroscopici) Sistema di trasporto del componente finito fluido (solitamente acqua) caldo e freddo Chiller Co-iniezione 34/52 Fasi: iniezione del materiale esterno (skin), successivamente si inietta quello interno (core) e, infine, viene nuovamente iniettato quello esterno per liberare il canale dal materiale interno; il prodotto finale ha una sorta di struttura sandwich La co-iniezione flusso a fontana. Durante il riempimento della cavità, la plastica sul fronte di flusso si muove dal centro verso le pareti della cavità. Poiché la temperatura di parete è inferiore alla temperatura di solidificazione del fuso, il materiale che viene a contatto con lo stampo si raffredda rapidamente e solidifica in loco. Questo fa sì che nuovo fuso si faccia strada verso il fronte di flusso Vantaggi: Combinazione di due proprietà dei materiali in un unico componente Massimizzazione del rapporto performance/costo (es. impiego materiali riciclati e/o economici nel core)

11 Stampaggio a iniezione gas assistito Fasi: riempimento parziale, iniezione di gas, compressione del materiale, raffreddamento sotto pressione, scarico del gas e apertura stampo 35/52 Vantaggi: Ottimo riempimento Riduzione della massa Assenza di tensioni residue e segni di ritiro Minori forze di chiusura Ampia applicabilità alla maggior parte dei termoplastici, anche caricati e rinforzati Introduzione del gas (azoto, MPa) (modifica del gruppo di iniezione) o con tubazioni che arrivano in figura (più sacche, possibilità di fare nervature)