Parametri dello stampaggio a iniezione: perché gli stessi valori non danno sempre lo stesso pezzo

I parametri dello stampaggio a iniezione sono i valori che si impostano sulla pressa: velocità di iniezione, pressione, temperature del materiale e dello stampo, tempi e velocità di apertura. Mantenere gli stessi valori non garantisce lo stesso pezzo, perché le condizioni attorno alla pressa cambiano e il processo può allontanarsi gradualmente dalle condizioni in cui era stato validato. Questo spostamento si riconosce misurando il processo ciclo dopo ciclo, prima che il pezzo esca dalla tolleranza.

Presso un cliente, una multinazionale con un grande parco presse, un pezzo restava ogni tanto attaccato nello stampo e non veniva estratto. Su richiesta del cliente lo stampo era stato modificato più volte, e il difetto continuava a ripresentarsi a intervalli irregolari. La misura ha indicato una causa esterna allo stampo: la temperatura del liquido di raffreddamento oscillava. L'impianto raffredda l'acqua con torri evaporative, e la temperatura saliva quando lavoravano tutte le presse, e ancora di più verso l'estate, mentre scendeva quando ne lavorava la metà o nei periodi più freddi. Il difetto seguiva la temperatura dell'acqua che raffreddava lo stampo.

Perché gli stessi parametri non danno sempre lo stesso pezzo

I valori impostati sulla pressa descrivono la macchina, mentre il pezzo dipende dalle condizioni effettive dentro lo stampo. Tra i valori impostati e queste condizioni intervengono il circuito di raffreddamento, la pressa, il materiale e lo stampo stesso.

Dove l'acqua di raffreddamento arriva da un pozzo o da un canale, a luglio è più calda che a dicembre. Anche in un impianto con torri evaporative la temperatura varia con la stagione e con il carico: a parità di regolazione, lo stesso stampo può dare risultati diversi. Nella pressofusione, sulle presse idrauliche più vecchie, anche la velocità di iniezione effettiva cambia con la fluidità dell'olio e con l'usura della valvola, come descritto nell'articolo sulla simulazione di riempimento dello stampo.

Una condizione può cambiare a scatti oppure un poco alla volta, allontanando il processo dalle condizioni ideali. Il pezzo resta conforme finché questo spostamento non lo porta fuori dalla tolleranza. Quando un difetto ricompare a intervalli irregolari, la causa può essere una di queste variabili, anziché lo stampo.

La finestra di processo e il margine

La finestra di processo è l'insieme dei valori entro cui uno specifico stampo, su uno specifico prodotto, ha dimostrato di raggiungere il risultato richiesto. Si ottiene con il DOE, un piano di prove studiato a tavolino: si fanno variare in modo controllato i parametri significativi, ad esempio le temperature delle zone dello stampo, e si misurano le quote dei pezzi prodotti. Si determina così quale parametro incide sul pezzo e in quale misura.

Da questa mappa si sceglie il punto di lavoro, lontano dal limite della tolleranza, dove le variazioni normali di pressa e materiale non fanno uscire il pezzo dalla specifica. Più la finestra è ampia, più il processo assorbe le oscillazioni senza produrre scarti. Se una quota si sposta, la mappa indica quale parametro correggere e di quanto.

Anche il tempo ciclo, cioè il tempo fra un pezzo e il successivo (chiusura, iniezione, raffreddamento, apertura), viene definito in fase di validazione insieme agli altri parametri, senza settimane di aggiustamenti in produzione. Una volta documentata, la finestra serve anche quando lo stampo torna in pressa dopo mesi o anni: si riparte da condizioni già verificate invece che da zero.

Cosa la misura dice, e cosa no

Una singola misura descrive un ciclo, mentre la sequenza indica se il processo è stabile o sta derivando. Pila, installato a bordo pressa, rileva pressione, temperature e tempi lungo l'intero ciclo. Quando la traccia comincia a inclinarsi pur restando nella tolleranza, i pezzi sono ancora conformi e si può intervenire prima dello scarto.

Letture di Pila

Cicli registrati22 814

Temperatura63,2°C

Pressione612bar

Valori illustrativi

La misura indica quando il processo si sposta e di quanto. Occorre poi cercarne la causa: nel caso del cliente, la misura ha indicato che il difetto dipendeva dall'oscillazione della temperatura del liquido di raffreddamento, anziché dallo stampo.

La finestra di processo stabilisce entro quali valori quello stampo produce pezzi conformi; la registrazione dei cicli permette di vedere quando il processo comincia ad allontanarsene. Il metodo MolDna® tiene insieme la definizione della finestra e la registrazione dei cicli.