หลักการทำงานหลักของเครื่องฉีดพลาสติกคืออะไร? มันเปลี่ยนวัตถุดิบพลาสติกให้เป็นผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปได้อย่างไร

เครื่องฉีดพลาสติก เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม เช่น รถยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ บรรจุภัณฑ์ และผลิตภัณฑ์ในชีวิตประจำวัน แปลงวัตถุดิบพลาสติกให้เป็นผลิตภัณฑ์พลาสติกที่แม่นยำโดยการทำความร้อนที่อุณหภูมิสูงและการฉีดแรงดันสูง กระบวนการฉีดขึ้นรูปมีประสิทธิภาพและเป็นอัตโนมัติ และสามารถผลิตชิ้นส่วนพลาสติกที่มีรูปร่าง ขนาด และความซับซ้อนต่างๆ บทความนี้จะพูดคุยโดยละเอียดเกี่ยวกับหลักการทำงานหลักของเครื่องฉีดพลาสติก และวิธีการแปลงวัตถุดิบพลาสติกให้เป็นผลิตภัณฑ์ขึ้นรูป

1. โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องฉีดพลาสติก
เครื่องฉีดพลาสติกส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักดังต่อไปนี้:

หน่วยฉีด: รับผิดชอบในการทำความร้อน การหลอม และการฉีดวัตถุดิบพลาสติก รวมถึงสกรู, โซนทำความร้อน, ระบบการทำให้เป็นพลาสติก ฯลฯ
ระบบแม่พิมพ์: ใช้เพื่อกำหนดรูปร่างและขนาดของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย แม่พิมพ์ประกอบด้วยสองส่วน: แม่พิมพ์แบบตายตัวและแม่พิมพ์แบบเคลื่อนย้ายได้
หน่วยจับยึดแม่พิมพ์: ทำหน้าที่ปิดแม่พิมพ์ทั้งสองส่วนให้ชิดกันเพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการฉีดจะปิดผนึก
ระบบควบคุม: ควบคุมกระบวนการฉีดขึ้นรูปทั้งหมดผ่านคอมพิวเตอร์หรือระบบ PLC รวมถึงพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และความเร็วในการฉีด
2. ขั้นตอนการทำงานของเครื่องฉีดพลาสติก
กระบวนการทำงานของเครื่องฉีดพลาสติกสามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนสำคัญๆ ได้หลายขั้นตอน ซึ่งแต่ละขั้นตอนเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางกลและอุณหพลศาสตร์ที่ซับซ้อน

2.1 การเตรียมวัตถุดิบพลาสติก
ขั้นแรก ใส่อนุภาคพลาสติก (เช่น โพลีเอทิลีน โพลีโพรพีลีน ABS ฯลฯ) ลงในถังของเครื่องฉีดพลาสติก อนุภาคพลาสติกเข้าไปในสกรูผ่านถัง และสกรูจะดันอนุภาคพลาสติกไปข้างหน้าโดยการหมุน

2.2 กระบวนการทำให้เป็นพลาสติก
ภายใต้การกดสกรู อนุภาคพลาสติกจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิหลอมละลาย โดยปกติแล้ว สกรูจะถูกให้ความร้อนที่ระหว่าง 200°C ถึง 300°C (อุณหภูมิเฉพาะจะแตกต่างกันไปตามวัสดุพลาสติกที่แตกต่างกัน) ในเวลานี้อนุภาคพลาสติกจะหลอมละลายจนมีสถานะหลอมเหลวสม่ำเสมอ ในระหว่างกระบวนการทำให้เป็นพลาสติก สกรูไม่เพียงแต่ทำหน้าที่ให้ความร้อนและการหลอมพลาสติกเท่านั้น แต่ยังช่วยรักษาความสม่ำเสมอของพลาสติกที่หลอมเหลวผ่านการหมุนและการเคลื่อนไปข้างหน้า เพื่อป้องกันการกระจายตัวของวัสดุที่ไม่สม่ำเสมอ

2.3 กระบวนการฉีด
เมื่อพลาสติกละลายหมด เครื่องฉีดพลาสติกจะเริ่มกระบวนการฉีด สกรูหยุดหมุนและดันพลาสติกหลอมเหลวเข้าไปในแม่พิมพ์ด้วยความเร็วสูงผ่านระบบไฮดรอลิก โดยปกติกระบวนการนี้จะเสร็จสิ้นภายในไม่กี่วินาที และพลาสติกจะถูกฉีดเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ภายใต้แรงดันสูงเพื่อเติมเต็มโพรงแม่พิมพ์ทั้งหมด

โดยปกติความดันในระหว่างกระบวนการฉีดจะสูงถึงหลายร้อย MPa และความเร็วในการฉีดก็ค่อนข้างสูง ทำให้มั่นใจได้ว่าพลาสติกสามารถเติมลงในแม่พิมพ์ทั้งหมดได้อย่างรวดเร็ว และหลีกเลี่ยงช่องว่างหรือความไม่สม่ำเสมอ

2.4 การกักเก็บแรงดันและความเย็น
หลังจากที่พลาสติกถูกฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์แล้ว เครื่องฉีดพลาสติกจะยังคงจับพลาสติกหลอมเหลวที่ฉีดไว้ต่อไป รักษาแรงกดไว้เพื่อให้แน่ใจว่าพลาสติกจะเติมเต็มทุกรายละเอียดของแม่พิมพ์ และป้องกันข้อบกพร่องที่เกิดจากการหดตัว ในระหว่างกระบวนการกดค้างไว้ พลาสติกหลอมเหลวจะเริ่มเย็นตัวลงและค่อยๆ แข็งตัวจนกลายเป็นชิ้นส่วนพลาสติกแข็ง

เวลาในการทำความเย็นขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุพลาสติก ความหนาของแม่พิมพ์ และปัจจัยอื่นๆ กระบวนการทำความเย็นเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งส่งผลต่อความเสถียรของมิติและคุณภาพพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูป โดยปกติแล้วจะมีช่องทางน้ำหล่อเย็นในแม่พิมพ์ และการไหลของน้ำหล่อเย็นจะช่วยเร่งการแข็งตัวของพลาสติก

2.5 การรื้อและถอดผลิตภัณฑ์
เมื่อพลาสติกเย็นลงและแข็งตัวอย่างสมบูรณ์ หน่วยจับยึดจะแยกแม่พิมพ์ออกเป็นสองส่วน: แม่พิมพ์แบบตายตัวและแม่พิมพ์แบบเคลื่อนย้ายได้ ในเวลานี้ผลิตภัณฑ์พลาสติกที่ขึ้นรูปแล้วจะถูกผลักออกจากแม่พิมพ์ โดยปกติแล้วกระบวนการนี้จะเสร็จสิ้นโดยใช้ก้านกระทุ้งหรือแขนหุ่นยนต์เพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์จะถูกถอดออกจากแม่พิมพ์อย่างสมบูรณ์

3. ปัจจัยควบคุมหลักในกระบวนการฉีดขึ้นรูป
ผลการขึ้นรูปของเครื่องฉีดขึ้นรูปมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปัจจัยหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพารามิเตอร์หลักต่อไปนี้:

3.1 แรงดันในการฉีดและความเร็วในการฉีด
แรงดันในการฉีดและความเร็วในการฉีดส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูป แรงดันในการฉีดที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจได้ว่าพลาสติกหลอมเหลวจะเต็มแม่พิมพ์อย่างสมบูรณ์เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดฟอง การไม่มีวัสดุ หรือช่องว่าง ความเร็วการฉีดที่เร็วหรือช้าเกินไปจะทำให้การขึ้นรูปไม่ดี ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการควบคุมที่แม่นยำ

3.2 การควบคุมอุณหภูมิ
การควบคุมอุณหภูมิเป็นสิ่งสำคัญ อุณหภูมิที่สูงหรือต่ำเกินไปจะทำให้เกิดปฏิกิริยาไม่พึงประสงค์ของพลาสติกในระหว่างกระบวนการฉีดขึ้นรูป ระบบทำความร้อนของเครื่องฉีดพลาสติกมีหน้าที่ให้ความร้อนแก่พลาสติกจนถึงอุณหภูมิหลอมเหลวที่เหมาะสม ในขณะที่การควบคุมอุณหภูมิของแม่พิมพ์จะส่งผลต่ออัตราการเย็นตัวและคุณภาพของผลิตภัณฑ์

3.3 การออกแบบแม่พิมพ์
การออกแบบแม่พิมพ์จะกำหนดลักษณะและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย การออกแบบระบบระบายความร้อน การออกแบบทางวิ่ง และการออกแบบไอเสียของแม่พิมพ์จะส่งผลต่อการไหลและอัตราการเย็นตัวของพลาสติก ซึ่งจะส่งผลต่อความแม่นยำและคุณภาพพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

3.4 รอบเวลา
รอบเวลาของกระบวนการฉีดขึ้นรูปมักจะอยู่ในช่วงตั้งแต่สิบวินาทีถึงหลายนาที รอบเวลาที่ยาวนานเกินไปจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิต ในขณะที่รอบเวลาสั้นเกินไปอาจส่งผลให้การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ไม่สมบูรณ์ ดังนั้นการกำหนดรอบเวลาที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญต่อทั้งประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์