Processo di produzione: stampaggio a iniezione

Per le materie plastiche trasformabili termoplasticamente la tecnologia di stampaggio a iniezione risulta la tecnologia di gran lunga più importante. Possono essere stampati manufatti da 1 mg sino a più di 10 Kg con tempi del ciclo che variano da pochi secondi a parecchi minuti e un costo minimo di post-lavorazione. La figura 1 illustra la costruzione di una pressa a iniezione a vite, completamente idraulica. La figure 2 lo schema di principio e il funzionamento. La figura 3 illustra il disegno di una vite. Il materiale da stampaggio viene introdotto attraverso una tramoggia sotto forma di granulo, o raramente di polvere, in una vite rotante e riscaldante. Quindi viene trasportato al puntale della vite e fuso in seguito a calore causato da conduzione termica e frizione. Si forma davanti al puntale della vite un cuscinetto di massa fusa, che sposta la vite all’indietro.

Se il cuscinetto di massa così prodotto è sufficiente per la produzione del manufatto, allora la rotazione della vite viene fermata, la vite viene fatta avanzare per lo più idraulicamente e il fuso compreso in uno stampo generalmente condizionato. La pressione così generata, del valore di diverse centinaia di bar, viene mantenuta sino alla solidificazione del fuso nel punto di iniezione dello stampo. Il manufatto così ottenuto viene estratto dallo stampo, dopo la sua apertura, con espulsione mediante perni o piastre di estrazione.

Il ciclo di stampaggio può essere descritto:

q Chiusura metà stampo

q Iniezione del materiale fuso

q Rotazione vite per la carica del materiale del cilindro (plastificazione)

q Pausa di raffreddamento del pezzo iniettato

q Apertura dello stampo

q Estrazione del pezzo

q Ripartenza ciclo

Tutti i movimenti della pressa sono ottenuti per mezzo di un circuito oleodinamico e la sequenza di funzionamento della pressa è controllata attraverso un comando elettronico.

Le moderne presse ad iniezione Sono attrezzate con diversi sensori che permettono di controllare la temperatura della tramoggia, del cilindro di iniezione e dello stampo, la pressione del circuito idraulico, nel puntale della vite e nello stampo; la corsa della vite durante l’iniezione, la velocità di avanzamento della vite e il tempo del ciclo , di iniezione e post-pressione; sono possibili regolazioni in circuito chiuso. Si possono mantenere in questo modo costanti i parametri di stampaggio a iniezione considerati ottimali, in modo che possa essere garantita una costante qualità del manufatto.

Questo schema fondamentale di una pressa ad iniezione può essere modificato sia dal punto di vista della costruzione della macchina sia dal punto di vista della tecnologia. Vengono impiegate in modo crescente oltre alle macchine con controllo completamente idraulico presse le cui funzioni sono attuate in parte (tecnologia ibrida) o completamente mediante comando elettrico. Tutto questo fa risultare un prezzo più elevato della pressa, diminuiscono però i costi energetici; inoltre si ottengono movimenti più rapidi, con diminuzione della rumorosità.

Si è già potuto intuire che le presse non sono macchine completamente autonome, in quanto necessitano dello stampo. Lo stampo e la pressa pertanto sono due unità complementari, che possono essere utilizzate solo se unite. Non va sottovalutata l’importanza e la complessità dello stampo, che in alcuni casi può giungere ad essere una vera e propria macchina all’interno della pressa. Lo stampo può essere ad una o più impronte. Si hanno persino stampi a 240 impronte con i quali si ottengono ottimi risultati produttivi.

Fig. 1 – Sezione longitudinale di una pressa ad iniezione a vite punzonante del tipo a doppia ginocchiera. La pressa è nella condizione di fine iniezione, rilevabile dalla vite in posizione avanzata e dello stampo riempito.

Legenda: 1)cilindro stampi - 2)Pistone comando chiusura stampo - 3)Dado testata stampo - 4)Testata stampo - 5)Testa croce - 6)Biella corta - 7)Leva di spinta - 8)Spinotto - 9)Biella lunga - 10)Estrattore oleodinamico - 11)Piastra mobile - 12)Semistampo mobile - 13)Semistampo fisso - 14)Colonne - 15)Ugello tipo libero - 16)Piastra fissa - 17)Dado piastra fissa - 18)Valvola di non ritorno - 19)Martinetto comando spostamento gruppo iniezione - 20)Resistenze riscaldamento cilindro di plastificazione - 21)Termocoppia -22)Vite plastificazione - 23)Cilindro di plastificazione - 24)Tramoggia - 25)Testata iniezione - 26)Pistone iniezione - 27)Cilindro iniezione - 28)Motore oleodinamico - 29)Colonne di scorrimento del gruppo iniezione - 30)Basamento - 31)Bocca recupero pezzi stampati.

Fig. 2 – Tre fasi del processo di iniezione: iniezione, plastificazione (dosaggio), espulsione (estrazione).

Fig. 3 – Vite per la trasformazione dei termoplastici