Põhivarustus sellekssurvevaluon survevalumasin ja survevaluvorm. Joonisel 1-2 on kujutatud kruvitüüpi survevalumasina survevaluprotsess.
Sissepritsevormimise põhimõte
Põhimõte seisneb selles, et survevalumasina silindrisse lisatakse granuleeritud või pulbriline plast, kuumutatakse ja sulatatakse ning seejärel surub survevalumasina kruvi kõrge rõhu ja suure kiirusega sula plastik läbi silindri esiotsa düüsi ja süstib selle kiiresti suletud vormiõõnsusse [joonis. 1-2(a)]. Õõnsust täitev sulatis jahutatakse ja tahkutakse rõhu all, et säilitada õõnsuse antud kuju [joonis . 1-2(b)]. Seejärel avatakse vorm ja toode võetakse välja [joonis. 1-2(c)]. Survevormimisprotsessi käigus toimub plastis mitmeid muutusi, sealhulgas pehmenemine, sulamine, voolamine, vormimine ja tahkumine.
(Joonis 1-2 Kruvitüüpi sissepritsemasina survevalu põhimõte)
Pehmendamine ja sulamine:
Joonisel 1-4 on kujutatud survevalumasina silindri ja kruvi struktuuri. Kuna tünni välisküljele on paigaldatud ümmargune küttekeha, sulab plast kruvi pöörlemise all edasi liikudes ja lõpuks süstitakse läbi düüsi vormi.
(L1-Söötmise jaotis; L2-Tihendamise jaotis; L3-Mõõtmine; h1/h2-Tihendusaste; D-Kruvi läbimõõt)
Plastik läbib vormi täitmise käigus järgmisi muutusi:
Enne kruvi pöörlemist (L2), on kruvivarda temperatuur ja rõhk suhteliselt madalad, kuna sulamismaht väheneb, kui materjal siseneb vormiõõnde (L1). Pärast kruvi pöörlemist (L3), on plasti temperatuur jõudnud sulamistemperatuurini ja sulanud. Toote kvaliteedi tagamiseks peab plast enne uuesti-sulatamist täielikult sulama. Kui plast on praegusel ajal juba teatud sulamisastmega kokkusurumisfaasi jõudnud, mõjutab see oluliselt selle degaseerivat toimet.
Isegi kui kogus (L3) jääb samaks, kuna kruvisoonte erineva sügavuse h₀ tõttu kogeb plast kruvi pöörlemise ajal erineval määral nihkejõudu, mistõttu plastifitseerimise aste on erinev.
Kokkuvõtteks võib öelda, et sama vormimistsükli korral mõjutavad plasti sulamise astet ja kvaliteeti kruvi gaasisisaldus ja sulamiskvaliteet:
① Kruvi efektiivne pikkus on otseselt võrdeline (suureneb): L/D=22-25.
② Kruvi surveaste: h₁/h₂=2.0-3.0 (tavaliselt 2,5).
③ Kruvi surveosa on suhteliselt proportsionaalne: L1/L₂=40%-60%.
Kuna väärtus on liiga suur, pikeneb ka materjali viibimisaeg ja kruvi pöörlemine saadab sula plastikut pidevalt edasi. Sel ajal jätkab plast voolamist vormiõõnes surve all ja seejärel ühe vormimistsükli jooksul (ilma välise sekkumiseta, enne kui kruvi hakkab edasi liikuma). Pärast kruvi pöörlemist liigub see mehaanilise jõu toimel edasi, tihendades plasti järk-järgult ja süstides selle vormiõõnsusse. Eelneval hetkel surutakse selle sula kiiresti kokku (nimetatakse hetkeliseks kokkusurumiseks), mis võib kergesti põhjustada kristalliseerumist ja põhjustada defekte. Aeglase süstimisega saab vältida kristalliseerumist (täielik kristalliseerumine, muutes selle kiire jahutamise tõttu täiesti amorfseks).
Voog:
Kui sulatis süstitakse vormiõõnde kõrge rõhu ja suure kiirusega, toimub süstimisprotsessis kaks nähtust. Üks on see, et sulas vormiseinaga kokkupuutuv plast tahkub ja moodustab õhukese kihi tänu kiirele jahtumisele, mis on põhjustatud kokkupuutest vormiõõne pinnaga. Seda õhukest kihti nimetatakse külmutatud kihiks (või hetkeliseks külmutatud kihiks), mis põhjustab sula plasti enda temperatuuri langust (peamiselt kristalliseerumise varjatud soojuse kadumise mõju tõttu). Näiteks polüetüleenis võib sulandi jahutamisel läbi vormiseina eralduv varjatud kristalliseerumissoojus ulatuda 50 kraadini või üle selle. Seetõttu langeb temperatuur pärast seda, kui sulatis täidab kogu vormiõõnsuse ja naaseb kiireloomulisesse olekusse. Teine on see, et suurem osa sulaplastist säilitab jätkuvalt oma voolusuuna ja läbib vastupidise voolu.
Nagu on näha jooniselt fig 1-5, tekitab sulatise kokkupuutel vormiõõne seinaga külmunud kiht ja õõnsusest eemal asuvas keskosas tekib kiirem voolukiirus. Plastik voolab kihiliselt külmunud kihi ja õõnsuse seina vahelises piirkonnas. Pärast seda, kui plast sellises olekus läbib ning jahutatakse ja tooteks vormitakse, jääb kihilisus vormitud tootes paralleel- ja vertikaalsuunas endiselt alles, mille tulemuseks on toote tugevuse ja sitkuse erinevused, mis esinevad vormitud toote vabastamise ja vormimise etapis.
1 - Survevalu masin; 2 - Vaigu sissepritsevorm (koosneb tegelikult põhitorust ja väravast);
3 - Hallitus (õõnsuse sees); 4 - Suurema voolukiirusega osa keskel;
5 - Väga aeglase voolukiirusega osa piki õõnsuse seina; 6 - Orienteeritud ja välja venitatud vaigumolekulid;
7 - Vaigu molekulid, mis on omavahel põimunud.
Vormimine ja kõvenemine:
Sulaplasti süstimisel siseneb see düüsi kaudu vormi, võtab kuju ning seejärel jahtub ja tahkub, et saada valmistoode. Kuid tegelik aeg, mis sulaplastil kulub vormi täitmiseks, on mitu sekundit, mistõttu on täitmisprotsessi jälgimine väga raske.
Ameerika insener Stevenson kasutas arvutisimulatsiooni, et kujutada polüpropüleenist autoukse täitmisprotsessi, kasutades kahe väravaga kuumajooksuvormi, ning arvutas välja sissepritseaja (st täitmisaja), keevisjoone ja vajaliku kinnitusjõu. Joonis 1-6 illustreerib tema simulatsioonist saadud mudelit. Joonisel 1-6 kujutatud sulandi voolavus ja täituvus ei erine oluliselt ettekujutatust ja võib täpselt kajastada autoukse tegelikku täitmisprotsessi.
Survevormimisprotsesside voo simuleerimiseks on palju meetodeid (näiteks FAN-meetod, CAIM-i simulatsioonisüsteem ja Moldflow simulatsioonisüsteem). Neid simulatsioonimeetodeid kasutatakse praegu sulaplasti täitmisprotsessi ennustamiseks vormis, eesmärgiga kujundada vormi ratsionaalsem ja valida värava asukoht või tüüp.
Pärast sulaplasti vormimist siseneb see tahkestumise protsessi. Peamine tahkumisel esinev nähtus on kokkutõmbumine, mis toimub jahtumise ja kristalliseerumise tõttu samaaegselt. Joonisel 1-7 on näidatud kolme erineva kristallilisusega polüetüleeni tüübi kokkutõmbumine temperatuuri langedes.
(a-PE suhtelise tihedusega 0,9645; b-PE suhtelise tihedusega 0,95; c-PE suhtelise tihedusega 0,918; d-Jahutuskiiruse kõverad: C1, C2, C3-kõigil kolmel on sama jahutuskiirus.)