Stampaggio assistito da gas

Basandosi sul concetto fondamentale del flusso di gas, sviluppa dieci regole di progettazione delle parti per facilitare l'applicazione del processo di stampaggio ad iniezione assistito da gas.

Regola 1: dare priorità alla progettazione del layout del canale del gas
Progettare inizialmente il layout del canale del gas in base allo scopo di applicare il processo di stampaggio a iniezione assistito da gas, indipendentemente dal fatto che si tratti di estrarre la parte centrale della parte, risparmiare materiale, migliorare la resistenza strutturale dei canali del gas, evitare deformazioni o semplicemente utilizzando il gas sotto pressione in qualche area locale per evitare un segno di depressione lì.

Regola 2: definire chiaramente il percorso del flusso di gas. Evitare il flusso di gas ramificato.
Il gas è sensibile. Preferisce così tanto la minima resistenza che inizialmente scorre verso quella direzione. È difficile realizzare che nella progettazione di un canale del gas il gas sia diviso equamente in due rami identici, come illustrato nella Figura 4. La possibilità di creare condizioni di resistenza identiche nella realtà sui due rami durante l'effettivo processo di stampaggio per portare a un flusso di gas identico e la distribuzione all'interno dei due rami è piuttosto remota. Piccole differenze di condizioni tra i due rami, come dimensione dell'utensile, temperatura del materiale fuso, avanzamento del fronte del materiale fuso e temperatura dello stampo, causano una differenza nelle resistenze al flusso di gas, con conseguente distribuzione identica del gas prevista nel canale del gas non identica. Lascia un segmento del canale del gas non riempito di gas in cui esiste un alto rischio di problemi di affondamento. Il progettista della parte deve definire chiaramente il percorso del flusso di gas. Il canale del gas ramificato, che è ambiguo per il flusso del gas in avanti, deve essere evitato.

Regola 3: disposizione progettuale del canale del gas su tutta la parte e in modo simmetrico.
L'imballaggio e il trattenimento sono fasi importanti del processo durante le quali il materiale plastico iniettato viene compresso, rendendo la densità del pezzo stampato la più elevata e uniforme possibile. Nel tradizionale processo di stampaggio a iniezione, è la vite della macchina ad esercitare la pressione di riempimento/mantenimento a grande distanza dall'ugello della macchina attraverso il canale di colata, il canale di iniezione, fino alla cavità interna attraverso il materiale fuso iniettato. Invece, nel processo di stampaggio assistito da gas, è già il gas iniettato all'interno del pezzo a esercitare da solo la pressione di riempimento/mantenimento. Per una parte piatta, è importante progettare la disposizione del canale del gas su tutta la parte per fornire alla parte stampata una fonte complessiva vicina di pressione di impaccamento/mantenimento e il suo effetto uniforme lungo il canale del gas. È inoltre importante progettare la disposizione del canale del gas in modo simmetrico per fornire alla parte stampata un effetto di pressione di impaccamento/mantenimento uniforme ed equilibrato trasversale al canale del gas (Figura 2). Inoltre, la disposizione simmetrica del canale del gas può ridurre la complessità delle condizioni di processo relative al controllo e all'erogazione del gas.

Regola 4: assottigliamento della parte complessiva e ispessimento della parte localmente in cui è stato progettato il canale del gas.
Rispetto al tradizionale processo di stampaggio a iniezione, lo spessore nominale complessivo della parte per lo stampaggio a iniezione assistito da gas può essere più sottile per risparmiare materiale. Quindi la resistenza del pezzo può essere aumentata da un canale del gas, dove agisce come una nervatura ma con una base insolitamente più spessa senza problemi di affondamento se adeguatamente progettato (Figura 3). Inoltre, prima di iniettare il gas nel canale del gas, il canale del gas svolge inizialmente il ruolo di conduttore del flusso per aiutare la massa fusa a riempirsi attraverso la parte diluita nel complesso. Dopo che il gas si è distribuito all'interno del canale del gas, il canale del gas svolge il secondo ruolo come fonte di pressione di impaccamento/mantenimento. Infine, dopo il processo, il canale del gas svolge il suo terzo ruolo come nervatura di ispessimento per aumentare la resistenza del pezzo evitando deformazioni con una minore complessità della struttura dello stampo e del processo di attrezzaggio.

Scegli lo spessore della parte per progettare l'altezza e la larghezza del canale del gas. In confronto, una sezione troppo grande di un canale del gas potrebbe provocare un effetto leader del flusso troppo forte durante la fase di riempimento della fusione, portando alla fusione nei flussi del canale del gas molto più velocemente di quello dell'area adiacente e provocando un problema di trappola d'aria (Figura 4).

Regola 6: Evitare l'effetto fingering causato da una sezione del canale del gas troppo piccola.
Scegli lo spessore della parte per progettare l'altezza e la larghezza del canale del gas. In confronto, una sezione troppo piccola di un canale del gas potrebbe non offrire la direzione meno resistente al flusso del gas nel canale del gas previsto, con il risultato che il gas penetra nell'area adiacente al canale del gas durante la fase di riempimento del gas e la fase di imballaggio/mantenimento, che è chiamato effetto diteggiatura (Figura 5). In genere, progettando l'altezza del canale del gas, escluso lo spessore della parte, si inizia come una volta e mezza lo spessore della parte adiacente. È necessario evitare l'effetto fingering per evitare che indebolisca la struttura superficiale della parte nel punto in cui si verifica.

Regola 7: evitare canali del gas a circuito chiuso.
L’aspettativa che il gas fluisca attorno e formi un canale del gas interamente a circuito chiuso difficilmente si realizza (Figura 6). Non importa quanto sia ben bilanciato il flusso del gas nel canale del gas a circuito chiuso, in ogni caso i fronti di fusione nel canale del gas provenienti dalle due direzioni prima o poi si incontreranno, formando una porzione solida dove il gas non può fluire ulteriormente. È essenziale evitare di progettare un canale del gas a circuito chiuso perché la porzione solida residua menzionata provoca un rischio elevato di problemi di risucchio e un tempo di raffreddamento e un tempo di ciclo più lunghi.

Regola 8: estendere il canale del gas fino all'area in cui il materiale fuso si riempie per ultimo.
Dove c'è un fronte di fusione progressivo, c'è un percorso con la minima resistenza verso cui il gas può fluire. Estendere il canale del gas all'area in cui la fusione si riempie per ultima aiuta anche il canale del gas attraverso tutta la parte, come menzionato nella regola 3. Seguendo questa regola, il progetto del canale del gas deve seguire uno schema di riempimento della fusione determinato dalla fusione posizione del punto di accesso, numero del punto di fusione, spessore della parte e dimensione del canale del gas. Il cambiamento nel modello di riempimento del materiale fuso causato da qualsiasi cambiamento dei determinanti citati spesso significa che è necessaria anche un'inevitabile modifica nella progettazione del layout del canale del gas.

In altre parole, lo schema di riempimento del materiale fuso deve essere progettato ottimizzando i determinanti menzionati per avere il flusso di gas nel canale del gas previsto e penetrare solo in esso senza alcun problema di trappola d'aria ed effetto fingering.

Regola 9: il punto di iniezione del gas deve essere lontano dall'area in cui la fusione si riempie per ultima.
Supponendo che la progettazione di una parte piatta sia stata eseguita seguendo le regole da 1 a 8, come mostrato nella Figura 10, i punti di iniezione del gas devono essere posizionati nei punti 1 e 2. Con tale progettazione, è previsto che il gas iniettato dal punto<1>fluire nel canale del gas destro e quello dal punto<2>a sinistra, spingendo la fusione in avanti fino alle estremità di entrambi i canali del gas, l'area in cui la fusione riempie l'ultimo. Nel caso in cui i punti di iniezione del gas siano posizionati nel punto<3>e punto<4>, anche il gas iniettato scorrerà direttamente verso il basso alle estremità dei canali del gas, lasciando i segmenti dei canali del gas dal punto<1>puntare<3>e punto<2>puntare<4>solido senza essere svitato dal gas.

Regola 10: perfezionare il modello di riempimento del materiale fuso e la lunghezza di penetrazione del gas regolando la dimensione del canale del gas.
Di solito, il modello di riempimento primario del fuso e la distribuzione del gas vengono decisi mediante la progettazione dello spessore della parte, della posizione/numero del punto di fusione, della posizione/numero di iniezione del gas e della disposizione/dimensione del canale del gas. Se necessario, è possibile apportare una piccola modifica al modello di riempimento del materiale fuso e alla lunghezza di penetrazione del gas, soprattutto all'estremità del canale del gas, regolando e mettendo a punto le dimensioni del canale del gas nelle vicinanze.

Il comportamento del gas nella massa fusa è sensibile, dinamico, complesso e difficile da prevedere con l'esperienza. La conseguenza di produrre un pezzo con un canale del gas solido è grave e costosa perché difficilmente può essere risolta nello stesso stampo. La progettazione delle parti per il processo di stampaggio assistito da gas deve comportare considerazioni integrate e sistematiche sullo spessore della parte, sulla posizione/numero del punto di fusione, sulla posizione/numero di iniezione del gas e sulla disposizione/dimensione del canale del gas. Pertanto, è altamente consigliato farlo con l'aiuto dell'ingegneria assistita da computer (CAE), soprattutto per l'analisi del riempimento di fusione e gas. L'applicazione delle dieci regole di progettazione delle parti con CAE potrebbe aiutare a raggiungere una soluzione a basso rischio in modo più sistematico ed efficiente.

Citato "DIECI REGOLE DI PROGETTAZIONE DELLE PARTI PER IL PROCESSO DI STAMPAGGIO A INIEZIONE ASSISTITA DA GAS" di Hank Tsai., Effinno Technologies Co., Ltd.

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