Presisicetakan injeksi, seperti yang dipahami secara umum, mengacu pada produk cetakan-injeksi yang memenuhi persyaratan ketat untuk toleransi dimensi, toleransi geometrik, dan kekasaran permukaan. Untuk mencapai cetakan injeksi yang presisi memerlukan banyak faktor yang berkontribusi, namun yang paling penting adalah empat elemen bahan baku plastik, cetakan injeksi, proses pencetakan injeksi, dan peralatan pencetakan injeksi (injection moulding machine).
Plastik cetakan injeksi presisi-
Plastik yang cocok untuk pencetakan injeksi presisi harus memiliki karakteristik seperti kekuatan mekanik yang tinggi, stabilitas dimensi yang baik, ketahanan mulur yang sangat baik, dan kemampuan beradaptasi lingkungan yang luas. Empat jenis plastik berikut ini biasa digunakan untuk cetakan injeksi presisi:
① POM yang diperkuat POM dan serat karbon (CF) atau POM yang diperkuat serat kaca (GF). Material ini memiliki karakteristik ketahanan mulur, ketahanan lelah, ketahanan cuaca, dan sifat dielektrik yang baik, serta-tahan api. Penambahan pelumas memudahkan pelepasan jamur.
② PA dan PA66 yang diperkuat serat kaca. Fitur: ketahanan benturan yang kuat dan ketahanan aus, sifat aliran yang baik, dan dapat dibentuk menjadi produk dengan ketebalan dinding 0,4 mm. PA66 yang diperkuat serat kaca memiliki ketahanan panas yang baik (titik leleh 250 derajat), namun kelemahannya adalah higroskopisitas; umumnya, memerlukan pengkondisian kelembapan setelah pencetakan.
③ Poliester yang diperkuat PBT. Fitur: siklus pencetakan pendek. Perbandingan waktu pencetakannya adalah sebagai berikut : PBT Kurang dari atau sama dengan POM ~ PA66 Kurang dari atau sama dengan PA6.
④ PC dan PC yang diperkuat serat kaca. Fitur: ketahanan aus yang baik, peningkatan kekakuan setelah perkuatan, stabilitas dimensi yang baik, ketahanan cuaca yang baik, ketahanan api, dan kemampuan cetakan yang baik.
Cetakan cetakan injeksi presisi
Cetakan yang digunakan untuk pencetakan injeksi presisi harus memiliki karakteristik sebagai berikut:
① Akurasi cetakan yang tinggi.
Hal ini terutama bergantung pada apakah dimensi rongga cetakan, posisi rongga, atau keakuratan permukaan perpisahan memenuhi persyaratan.
② Kemampuan mesin dan kekakuan yang baik.
Dalam desain struktur cetakan, jumlah rongga tidak boleh berlebihan, dan pelat dasar, pelat penyangga, dan dinding rongga harus lebih tebal untuk mencegah deformasi elastis yang parah pada bagian-bagian di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi.
③ Performa pembongkaran produk bagus.
Cetakan idealnya memiliki jumlah rongga yang sedikit, runner yang lebih sedikit dan lebih pendek, serta kekasaran permukaan yang lebih tinggi dibandingkan cetakan biasa, sehingga memudahkan proses pembongkaran.
④ Baja untuk cetakan presisi.
Baja paduan-berkekuatan tinggi harus dipilih; bahan yang digunakan untuk rongga dan pelari harus menjalani perlakuan panas yang ketat, dan bahan dengan kekerasan tinggi (bagian pembentuk harus mencapai sekitar 52 HRC), ketahanan aus yang baik, dan ketahanan korosi yang kuat harus dipilih.
Mesin cetak injeksi presisi
Karakteristik dalam hal parameter teknis
Berdasarkan tekanan injeksi, mesin cetak injeksi konvensional beroperasi pada 147–177 MPa; mesin cetak injeksi presisi beroperasi pada 216–243 MPa; dan mesin cetak injeksi bertekanan ultra-tinggi-beroperasi pada 243–392 MPa. Mesin cetakan injeksi presisi harus menggunakan-mesin cetakan injeksi bertekanan tinggi karena alasan berikut:
①
Untuk meningkatkan akurasi dan kualitas produk presisi, karena tekanan injeksi memiliki dampak paling signifikan terhadap tingkat penyusutan cetakan produk. Ketika tekanan injeksi mencapai 392 MPa, tingkat penyusutan cetakan produk hampir nol. Pada titik ini, keakuratan produk hanya dipengaruhi oleh cetakan atau lingkungan. Pengujian menunjukkan bahwa peningkatan tekanan injeksi dari 98 MPa menjadi 392 MPa meningkatkan kekuatan mekanik sebesar 3% –33%.
②
Untuk mengurangi ketebalan dinding produk presisi dan menambah panjang cetakan. Ambil contoh PC, mesin konvensional dengan tekanan injeksi 177 MPa dapat mencetak produk dengan ketebalan dinding 0,2–0,8 mm, sedangkan mesin presisi dengan tekanan injeksi 392 MPa dapat mencetak produk dengan ketebalan antara 0,15 dan 0,6 mm. Mesin cetak injeksi bertekanan ultra-tinggi-dapat menghasilkan produk dengan rasio panjang aliran yang lebih besar.
③
Meningkatkan tekanan injeksi dapat memanfaatkan sepenuhnya efektivitas kecepatan injeksi. Untuk mencapai kecepatan injeksi terukur, hanya ada dua cara: pertama adalah meningkatkan tekanan injeksi maksimum sistem; cara lainnya adalah memodifikasi parameter sekrup untuk meningkatkan rasio panjang-terhadap-diameter. Mesin cetak injeksi presisi memerlukan kecepatan injeksi yang tinggi. Mengambil contoh mesin cetak injeksi presisi DEMAG buatan Jerman (60–420t) sebagai contoh, kecepatan injeksinya bisa mencapai 1000 mm/s, dan sekrupnya bisa mencapai akselerasi 12 m/s².
Karakteristik mesin cetak injeksi presisi dalam hal kontrol
① Persyaratan pengulangan (reprodusibilitas) parameter cetakan injeksi.
② Persyaratan kualitas plastisisasi.
③ Kontrol suhu oli hidrolik yang berfungsi.
④ Persyaratan untuk menahan tekanan.
⑤ Persyaratan untuk kontrol suhu cetakan.
Sistem hidrolik (sirkuit oli) dari mesin cetak injeksi presisi
- ① Sistem hidrolik perlu menggunakan komponen proporsional seperti katup tekanan proporsional, katup aliran proporsional, atau pompa variabel servo.
- ② Dalam mekanisme penjepitan tekanan langsung-, sirkuit hidrolik untuk bagian penjepit dan injeksi harus dipisahkan.
- ③ Karena kecepatan tinggi mesin cetak injeksi presisi, kecepatan respons sistem hidrolik harus ditingkatkan.
- ④ Sistem hidrolik mesin cetak injeksi presisi harus sepenuhnya mewujudkan rekayasa terintegrasi dari sistem mekanik, listrik, hidrolik, dan instrumentasi.
Karakteristik struktural mesin cetak injeksi presisi
① Karena tekanan injeksi yang tinggi pada mesin cetak injeksi presisi, kekakuan sistem penjepitan sangat penting, dan paralelisme pelat bergerak dan pelat stasioner harus dikontrol dalam kisaran 0,05 hingga 0,08 mm.
② Cetakan-bertekanan rendah harus dilindungi, dan keakuratan gaya penjepit harus dikontrol dengan ketat, karena besarnya gaya penjepit mempengaruhi tingkat deformasi cetakan, yang pada akhirnya berdampak pada toleransi dimensi bagian yang dicetak.
③ Kecepatan membuka dan menutup cetakan harus cepat, umumnya sekitar 60 mm/s.
④ Komponen plastisisasi: Sekrup, kepala sekrup, cincin satu-balik, dan laras harus mengadopsi bentuk struktural yang memberikan kemampuan plastisisasi yang kuat, homogenisasi yang baik, dan efisiensi injeksi yang tinggi; torsi penggerak sekrup harus besar dan mampu mengatur kecepatan stepless. Berdasarkan hal ini, mesin cetak injeksi presisi sering kali menggunakan unit modular untuk beradaptasi dengan kebutuhan produksi komponen plastik presisi yang berbeda, seperti yang ditunjukkan pada gambar.
Kita tahu bahwa, apa pun jenis mesin cetak injeksi presisi, mesin tersebut pada akhirnya harus mampu mengontrol pengulangan dimensi dan pengulangan kualitas produk cetakan secara stabil.
Produsen utama mesin cetak injeksi presisi
Di bidang pengembangan mesin cetak injeksi presisi, produsen terkemuka yang mewakili tingkat mahir dunia saat ini antara lain perusahaan Jerman seperti KraussMaffei, Demag, dan Arburg, serta perusahaan Jepang seperti Nissei, JSW, dan Sumitomo Heavy Industries. Diantaranya, mesin cetak injeksi presisi yang diluncurkan oleh Arburg dari Jerman dilengkapi desain tipe kotak-untuk mekanisme penjepitannya, yang secara signifikan meningkatkan akurasi penjepitan.
Masalah penyusutan pada komponen plastik cetakan injeksi presisi.
Ada empat faktor yang mempengaruhi penyusutan bagian plastik cetakan: penyusutan termal, penyusutan transisi fasa, penyusutan orientasi, dan penyusutan kompresi.
Pengaruh setiap faktor penyusutan pada cetakan injeksi presisi dianalisis di bawah ini:
① Penyusutan termal
② Penyusutan transisi fase
③ Penyusutan orientasi
④ Penyusutan kompresi
① Penyusutan termal:Penyusutan termal merupakan karakteristik termofisika yang melekat pada bahan cetakan dan bahan cetakan. Temperatur cetakan yang lebih tinggi menghasilkan temperatur produk yang lebih tinggi, yang menyebabkan peningkatan penyusutan aktual. Oleh karena itu, suhu cetakan tidak boleh terlalu tinggi dalam cetakan injeksi presisi.
② Penyusutan transisi fase:Pada resin kristal, selama proses orientasi, terjadi kristalisasi makromolekul sehingga menyebabkan penyusutan karena penurunan volume spesifik. Ini disebut penyusutan transisi fase. Suhu cetakan yang lebih tinggi menyebabkan kristalinitas lebih tinggi dan penyusutan lebih besar; namun, di sisi lain, peningkatan kristalinitas meningkatkan kepadatan produk, mengurangi koefisien ekspansi linier, dan dengan demikian mengurangi penyusutan. Oleh karena itu, tingkat penyusutan sebenarnya ditentukan oleh pengaruh gabungan kedua faktor ini.
③ Penyusutan orientasi:Karena peregangan paksa rantai molekul dalam arah aliran, makromolekul cenderung menggulung kembali dan pulih selama pendinginan, sehingga mengakibatkan penyusutan pada arah orientasi. Tingkat orientasi molekuler berhubungan dengan tekanan injeksi, kecepatan injeksi, suhu resin, dan suhu cetakan, tetapi terutama dengan kecepatan injeksi.
④ Penyusutan kompresi:Kebanyakan plastik bersifat kompresibel, artinya volume spesifiknya berubah secara signifikan pada tekanan tinggi. Pada suhu normal, peningkatan tekanan injeksi mengurangi volume spesifik produk cetakan, meningkatkan kepadatannya, mengurangi koefisien ekspansi linier, dan secara signifikan mengurangi penyusutan. Sesuai dengan kompresibilitas, bahan cetakan memiliki efek pemulihan elastis, yang mengurangi penyusutan produk.