Tekanan injeksi
◎Parameter Proses Pencetakan Injeksi (bagian 2)
Tekanan injeksidigunakan untuk mengatasi hambatan lelehan selama alirannya. Resistensi ini memerlukan tekanan injeksi dari mesin cetak injeksi. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-1, tekanan tertinggi pada nosel injeksi selama pencetakan injeksi untuk mengatasi hambatan aliran di seluruh jalur lelehan. Selanjutnya, tekanan injeksi secara bertahap menurun ke arah depan lelehan seiring dengan bertambahnya panjang aliran. Jika rongga cetakan memiliki ventilasi yang baik, tekanan akhir di bagian depan lelehan adalah tekanan atmosfer.
Gambar 2-2 menunjukkan distribusi tekanan lelehan sepanjang jalur alirannya. Dengan bertambahnya panjang aliran, hambatan yang harus diatasi sepanjang aliran juga meningkat, dan tekanan injeksi juga meningkat. Untuk mempertahankan gradien tekanan yang konstan untuk memastikan kecepatan pengisian lelehan yang seragam, tekanan injeksi harus ditingkatkan sesuai dengan perubahan panjang aliran, dan oleh karena itu tekanan pada saluran masuk lelehan harus ditingkatkan.
Menahan tekanan
Menjelang akhir proses injeksi, tekanan injeksi beralih ke tekanan penahan, memasuki fase penahan. Selama fase penahanan, mesin cetak injeksi memasukkan material ke dalam rongga dari nosel untuk mengisi volume yang dikosongkan oleh penyusutan bagian tersebut. Jika rongga diisi tanpa menahan tekanan maka bagian tersebut akan menyusut kurang lebih 25% terutama pada bagian rusuk dimana penyusutan yang berlebihan akan meninggalkan bekas penyusutan. Tekanan penahan umumnya sekitar 85% dari tekanan pengisian maksimum, namun hal ini harus ditentukan berdasarkan keadaan spesifik.
Gambar 2-3 menunjukkan kontrol proses penahan tekanan: 1 menunjukkan dimulainya injeksi; 2 menunjukkan lelehan memasuki rongga; 3 menunjukkan saklar penahan tekanan telah terjadi selama pengisian; 4 menunjukkan rongga sudah penuh; 5 menunjukkan proses pengisian telah memasuki tahap kompensasi susut; 6 menunjukkan kompensasi penyusutan telah berakhir dan pendinginan telah dimulai. Tahap pasca pengisian mencakup dua proses: penahan tekanan dan pendinginan.
(Gambar 2-3 Kontrol Proses Penahan Tekanan)
Eksperimen menunjukkan bahwa waktu penahanan yang terlalu lama dan pendek akan merugikan cetakan. Waktu penahanan yang berlebihan menyebabkan distribusi tekanan yang tidak merata, peningkatan tegangan internal pada bagian cetakan, dan peningkatan kerentanan terhadap deformasi, yang berpotensi menyebabkan retak tegangan. Sebaliknya, waktu penahanan yang tidak mencukupi mengakibatkan retensi tekanan yang tidak memadai, penyusutan volume yang parah, dan kualitas permukaan yang buruk.
Kurva tekanan penahan terdiri dari dua bagian: periode penahan tekanan konstan kira-kira 2-3 detik, yang disebut kurva tekanan penahan konstan; dan periode pelepasan tekanan yang menurun secara bertahap sekitar 1 detik, yang disebut kurva tekanan penahan tertunda. Kurva tekanan penahan yang tertunda memiliki dampak yang signifikan pada bagian cetakan. Kurva tekanan penahan konstan yang lebih panjang menghasilkan penyusutan volume yang lebih kecil, dan sebaliknya. Demikian pula, kemiringan yang lebih curam dan kurva tekanan penahan tertunda yang lebih pendek menghasilkan penyusutan volume yang lebih besar, dan sebaliknya. Kurva tekanan penahan tertunda yang tersegmentasi dan memanjang menghasilkan penyusutan volume yang lebih kecil, dan sebaliknya.
Selama proses pengisian plastik cair, ketika rongga hampir penuh, pergerakan sekrup beralih dari pengatur laju aliran ke pengatur tekanan. Titik transisi ini disebut titik kendali peralihan tekanan penahan. Menahan peralihan tekanan sangat penting untuk mengendalikan proses pencetakan. Sebelum titik peralihan tekanan penahan, kecepatan dan tekanan maju lelehan tinggi; setelah titik peralihan, tekanan sekrup yang mendorong lelehan ke depan lebih rendah. Jika holding pressure switching tidak dilakukan, maka tekanan akan menjadi sangat tinggi ketika rongga penuh dengan lelehan, sehingga menyebabkan peningkatan tekanan injeksi yang tajam, memerlukan gaya penjepitan yang lebih besar, bahkan menimbulkan cacat seperti flash (bahan berlebih). Peralihan tekanan penahan pada mesin cetak injeksi umumnya dilakukan sesuai dengan posisi injeksi; yaitu, ketika sekrup mencapai posisi tertentu, terjadi peralihan tekanan penahan. Posisi, waktu, dan tekanan peralihan tekanan penahan ditunjukkan pada Gambar 2-4.
Pasang kembali tekanan
Selama proses peleburan dan plastisisasi plastik, lelehan terus menerus bergerak menuju ujung depan laras (ruang pengukuran), dan jumlahnya bertambah, secara bertahap membentuk tekanan yang mendorong sekrup ke belakang. Untuk mencegah sekrup menarik kembali terlalu cepat dan untuk memastikan pemadatan lelehan yang seragam, tekanan dalam arah yang berlawanan perlu diberikan pada sekrup. Tekanan dalam arah berlawanan yang mencegah sekrup tertarik kembali disebut tekanan balik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-6.
Tekanan balik, juga dikenal sebagai tekanan plastisisasi, dikontrol dengan menyetel katup throttle oli balik pada silinder injeksi. Katup tekanan balik dipasang di bagian belakang silinder injeksi untuk mengatur kecepatan pelepasan oli silinder injeksi selama putaran dan retraksi sekrup, menjaga tekanan tertentu di dalam silinder. Kecepatan retraksi sekrup (resistensi) seluruh-motor listrik dikontrol oleh katup servo AC.
Menyesuaikan tekanan balik dengan benar memiliki manfaat signifikan terhadap kualitas cetakan injeksi. Dalam cetakan injeksi, penyesuaian tekanan balik yang tepat dapat memperoleh manfaat berikut:
① Dapat memadatkan lelehan di dalam tong, meningkatkan kepadatan dan meningkatkan stabilitas volume injeksi, berat produk, dan dimensi.
② Dapat "memeras" gas dari lelehan, mengurangi gelembung gas permukaan dan gelembung udara internal, sehingga meningkatkan keseragaman kilap.
③ Memperlambat kecepatan retraksi sekrup, memungkinkan lelehan dalam tong menjadi plastis sepenuhnya, meningkatkan keseragaman pencampuran bubuk warna/masterbatch dengan lelehan, dan mencegah pencampuran warna dalam produk.
④ Meningkatkan tekanan balik secara tepat dapat meningkatkan penyusutan permukaan dan aliran perimeter produk.
⑤ Dapat meningkatkan suhu lelehan, meningkatkan kualitas plastisisasi lelehan, meningkatkan fluiditas lelehan selama pengisian cetakan, dan menghilangkan bekas lem dingin pada permukaan produk.
kekuatan penjepit
Gaya penjepit diatur untuk menahan gaya muai plastik cair pada cetakan, dan besarnya ditentukan oleh faktor spesifik seperti tekanan injeksi. Namun pada kenyataannya, setelah plastik cair dikeluarkan dari nosel barel mesin cetak injeksi, plastik tersebut melewati pelari utama, pelari cabang, dan gerbang cetakan sebelum memasuki rongga cetakan, yang mengakibatkan hilangnya tekanan yang signifikan di sepanjang jalan. Gambar 2-7(a) menunjukkan perubahan tekanan injeksi selama proses dari barel hingga memasuki cetakan. Terlihat dari perubahan tekanan pada Gambar 2-7(b), tekanan turun menjadi hanya 20% dari tekanan injeksi awal di ujung rongga cetakan.
Suhu barel
Suhu lelehan harus dikontrol dalam kisaran tertentu. Jika suhunya terlalu rendah, plastisisasi lelehan yang buruk akan mempengaruhi kualitas bagian cetakan dan meningkatkan kesulitan proses; jika suhunya terlalu tinggi, bahan bakunya mudah terurai. Dalam cetakan injeksi sebenarnya, suhu leleh seringkali lebih tinggi dari suhu barel. Perbedaannya terkait dengan laju injeksi dan sifat material, dan bisa mencapai hingga 30 derajat. Hal ini karena lelehan terkena geseran saat melewati gerbang, sehingga menghasilkan banyak panas, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-8.
(1 - Pemanasan barel dimulai; 2 - Proses plastisisasi sekrup dimulai; 3 - Lelehan mencapai ujung pelari; 4 - Lelehan melewati gerbang; 5 - Pengisian berakhir)
Suhu barel merupakan faktor penting yang mempengaruhi tekanan injeksi. Barel mesin cetak injeksi biasanya memiliki 5 atau 6 zona pemanasan, dan setiap bahan memiliki suhu cetakan yang sesuai. Suhu cetakan tertentu dapat ditemukan dalam data yang disediakan oleh pemasok. Tabel 2-3 mencantumkan suhu pencetakan untuk plastik yang umum digunakan.