Fazy procesu wtryskiwania

Proces wtryskiwania składa się z następujących po sobie faz, w których dominują charakterystyczne parametry technologiczne (temperatura, czas, prędkość, ciśnienie, droga). Następstwem cykliczności procesu jest bardziej skomplikowane sterowanie wtryskarek niż w wytłaczarkach, gdzie ślimak wykonuje tylko ruch obrotowy. W procesie wtryskiwania ślimak wykonuje ruch obrotowy w fazie uplastyczniania (pobierania i mieszania tworzywa) oraz posuwisty w fazie wtrysku i docisku.

Prześledźmy zatem poszczególne fazy procesu wtryskiwania.

Pobieranie tworzywa i jego uplastycznianie - to etap odpowiedzialny za przygotowania tworzywa do przetwórstwa w zakresie mieszania i homogenizacji wszystkich zadozowanych (podanych do leja zasypowego) składników. Oczywiście należy pamiętać o wytycznych przygotowania tworzywa do przetwórstwa - suszenie tworzywa (czas i temperatura suszenia). Zadozowane materiały przedostają się do układu uplastyczniającego, którego zadaniem jest uplastycznianie i transportowanie tworzywa na czoło ślimaka przy jednoczesnym mieszaniu, homogenizacji (ujednorodnianie). Uplastycznianie to pierwszy najważniejszy etap kształtujący właściwości reologiczne płynnego tworzywa, które w następnym etapie zostanie wtryśnięte do formy wtryskowej. Niewłaściwie ustawione w tym etapie parametry mogą spowodować degradację tworzywa lub pigmentów, zniszczenie (połamanie) włókna szklanego oraz innych problemów. W tym etapie ważne są parametry takie jak: temperatura na poszczególnych sekcjach grzałek (to ona kształtuje profil temperatury uplastyczniania), prędkość obrotowa ślimaka, przeciwciśnienie (inaczej ciśnienie uplastyczniania).

Po przygotowaniu tworzywa następuje faza wtrysku, którą rozpoczyna dojazd układu uplastyczniającego do tulei wtryskowej. Po wytworzeniu odpowiedniego nacisku można rozpocząć fazę wtrysku. Celem tej fazy jest możliwie najszybsze wypełnienie układu przepływowego oraz gniazd formy. Często dla uzyskania specyficznych właściwości powierzchni formowanej wypraski lub minimalizowaniu pewnych niedoskonałości (linie łączenia, pułapki powietrzne itp.) należy modyfikować prędkość wtrysku na drodze przepływu w formie. Wymaga to dużego doświadczenia i wnikliwej obserwacji wprowadzanych zmian.

Faza wtrysku powinna zostać zakończona tuż przed całkowitym wypełnieniem formy, aby łagodnie przejść na fazę docisku. Jest to newralgiczny etap procesu wtryskiwania zwany punktem przełączenia. Przy nieprawidłowym prowadzeniu procesu może wystąpić wiele problemów od powstania niewielkich wypływek na płaszczyźnie podziału formy spowodowanych tzw. przeładowaniem formy ciśnieniem tworzywa lub nawet zniszczeniem jej części lub podzespołów. Punkt przełączenia kończy fazę wtrysku zaczynając fazę docisku.   

Faza docisku jest odpowiedzialna za uzupełnienie strat w objętości wtryśniętego tworzywa spowodowanego jego skurczem objętościowym, który dla niektórych tworzyw może wynosić nawet powyżej 20%. Parametry związane z fazą docisku (ciśnienie i czas) są odpowiedzialne również za zminimalizowanie zapadnięć powstałych na powierzchni wypraski. Utrzymywanie ciśnienia docisku w określonym czasie gwarantuje szybki odpływ ciepła z tworzywa do formy wtryskowej a tym samym wpływa na skrócenie czasu cyklu. Faza docisku powinna być możliwie najkrótsza, ale nie krótsza niż czas, w którym zastyga przewężka. 

Następną jest faza chłodzenia, która de facto zaczyna się już po wypełnieniu całej formy i przejściu na fazę docisku (wtedy ustaje przepływ szybki a zaczyna się wolny). Parametry charakterystyczne dla tej fazy to temperatura formy i czas chłodzenia, kształtują wiele cech wyprasek związanych z ich strukturą co bezpośrednio przekłada się na ich wytrzymałość, dokładność wymiarowo – kształtową, deformacje, sztywność itp.

W międzyczasie tuż po zastygnięciu przewężki można rozpocząć fazę uplastyczniania nowej dozy tworzywa. To, kiedy rozpocząć tą fazę zależne jest od całkowitego czasu docisku i chłodzenia, ponieważ przy bardzo długich cyklach lepiej jest odwlec ten czas do momentu tuż przed otwarciem formy, aby tworzywo nie było poddane działaniu wysokiej temperatury zbyt długo czekając na kolejny wtrysk.

Po zakończeniu tej fazy następuje otwarcie formy wtryskowej i wypchnięcie przez wypychacze wypraski lub odebranie jej za pomocą manipulatora. Ta faza kończy cały cykl formowania.

Tak najogólniej przedstawia się cały pojedynczy cykl procesu wtryskiwania. Każda z faz wywiera wpływ nie tylko na sam proces i jego wydajność czy efektywność energetyczną, a tym samym i ekonomiczną, ale przede wszystkim na jakość i dokładność wymiarową wyprasek wtryskowych.

Ze względu na swój cykliczny charakter oraz fakt, że jest podporządkowany ciągłemu przepływowi ciepła pomiędzy tworzywem a układem uplastyczniającym czy formą, proces ten jest narażony na możliwość wystąpienia dużych zakłóceń procesu. Wszystkie zakłócenia należy diagnozować i jeśli to możliwe eliminować lub minimalizować, aby nie miały wpływu na pogorszenie jakości i powtarzalności procesu.