Minggu, 29 Oktober 2017

Ketika baca-baca artkel internet di dc.engr.scu.edu yang dipersembahkan oleh Dr. C-mould, kami mendapatkan sesuatu yang menarik. Meskipun artikel ini sudah lama mungkin masih bermanfaat. Bagi yang sudah pengalaman ini adalah artikel biasa tetapi bagi yang belum mengetahuinya akan sangat berguna.

Kualitas produk injection moulding ditentukan oleh 80% kualitas mould dan 20% kualitas setting proses. Walaupun hanya 20% tetap saja kualitas produk sangat dipengaruhi oleh kemampuan teknisi dalam melakukan prosesnya dengan kata yang lebih jelas bahwa meskipun kita punya mould yang canggih dan mahal apabila diproses oleh teknisi dengan kemampuan yang belum mendalam maka hasilnya akan tidak seperti yang kita harapkan.

Pengaruh Pressure Vs Temperature
Pengaruh Pressure Vs Temperature


Semisal terlihat sesuai grafik diatas bahwa apabila anda menurunkan temperatur maka anda harus menaikan pressure untuk memastikan plastik masuk kedalam cavity. Jika temperatur terlalu tinggi akan berisiko material degradasi terutama pada material dengan masterbatch yang sensitif seperti warna pearl. Jika injection pressure di setting terlalu rendah akan menyebabkan produk tidak penuh atau short shot atau sebaliknya apabila terlalu tinggi akan mendapatkan hasil produk yang flash.

Sebelum melakukan setting proses, pastikan mesin dan mould dalam keadaan baik serta mould sudah sesuai dengan mesinnya. Silahkan ikuti langkah-langkah berikut untuk mengontrol settingan pada mesin.

Langkah 1- Melt temperature : Salah satu yang terpenting dalam setting proses pada saat run in adalah melt temperature. Seorang teknisi proses harus mempunyai informasi yang jelas berapa range melt temperature material plastik yang akan diprosesnya. Dibawah ini kami lampirkan tabel melt temperature sebagai bahan acuan pada saat setting proses

Tabel melt temperature thermoplastic
Tabel melt temperature of thermoplastic dan mould temperature
Heater band pada barrel menjaga temperatur material plastik pada tempertur yang seharusnya. Pada umumnya ada 5 heater yang terpasang pada barrel mulai dari bawah hopper sampai nozzle dengan settingan bertambah dari belakang kedepan dengan temperature terakhir 40°C lebih rendah dari melt temperatur untuk menjamin material plastik mengalir dengan sempurna. Misalnya bila kita menggunakan material PS maka settingan temperaturnya mulai dari bawah hopper sampai ke nozzle adalah 180°C - 195°C - 210°C - 235°C - 235°C.

Anda harus melakukan cek dengan thermometer untuk mendapatkan temperatur aktual material plastik, umumnya material plastik mempunyai temperatur aktual lebih tinggi dari settingan heater band controller, hal ini disebabkan penambahan panas akibat back pressure dan putaran screw.

Langkah 2 - Mold temperature : Setiap material plastik  mempunyai informasi mould temperature  sesuai rekomendasi dari supplier. Temperatur mold bisa dicek dengan termometer. Dibawah ini ada grafik  temperatur vs waktu dengan bebrapa bentuk kurva. Sesuai kurva pada grafik tersebut dimana a adalah temperatur pada permukaan cavity, b adalah temperatur pada dinding saluran cooling, c adalah temeratur pada cooling outlet dan c adalah temeratur pada cooling inlet.

Untuk mempercepat cycle time gunakanlah temperatur mould yang rendah dan apabila anda ingin meningkatkan visual dari produk maka settingan temperatur mold naikan lebih tinggi karena pada temperatur tertentu penampilan produk akan lebih mengkilap dan kristalisasi lebih sempurna.

Mould temperature
Mould temperature

Pertimbangkan perbedaan temperatur core terhadap cavity. Pada mould bentuk core yang panjang dengan sudut kecil sering menggunakan temperatur lebih rendah daripada temperatur di cavity. Alasannya supaya produk tidak tertinggal dicavity. Yang harus diperhitungkan adalah perbedaan temperatur core terhadap cavity tidak boleh lebih dari 20°C, hal ini untuk menjamin tidak terjadinya miss aligment pada guide pin dikarenakan thermal expansion yang bisa menyebabkan mold tidak bisa terbuka atau lock up.

Langkah 3 - The Switch-over position : adalah posisi ram dimana tahap injection filling berubah menjadi post-filling atau holding. Cushion distance adalah jarak dari switch-over position ke jarak terjauh yang bisa dicapai oleh screw maka switch-over position menentukan jarak cushion. Cushion membawa material yang cukup untuk mengisi part, apabila material kurang maka akan terlihat sink mark. Umumnya jarak cushion adalah 5 sampai 10 mm.

Jarak cushion umumnya 5 - 10 mm
Jarak cushion umumnya 5 - 10 mm
Untuk menghindari kerusakan pada mould akibat over pressure maka setting switch-over position sekitar 2/3 nya saja lalu secara bertahap naikan step by step sampai cavity penuh.

Langkah 4 - Screw rotation speed : setting screw rotation speed sesuai kebutuhan untuk plasticise material plastik. Plasticizing tidak seharusnya memperpanjang cycle time tapi jika itu terjadi maka tambahkan speed . Speed yang ideal akan membuat plasticizing selesai saat terakhir cycle tanpa memperpanjang cycle time. Supplier resin plastik menyediakan rekomendasi screw rotation speed untuk resin tertentu.

Langkah 5 - Back pressure : settingan back pressure direkomendasi sekitar 5 - 10 Mpa. Back pressure yang rendah akan menyebabkan bentuk part yang tidak konsisten. Meninggikan back pressure akan menambah panas akibat gesekan yang berkontribusi pada melt temperature dan mempercepat plasticizing time.  Gunakan back pressure yang tinggi untuk mencapai pengisian volume yang cepat. Pada penggunaan back pressure terlalu rendah akan menyebabkan material plastik teralalu lama di dalam barrel.

Langkah 6 - Injection pressure : adalah tekanan pada plastik cair pada ujung screw. Injection pressure sebaiknya serendah mungkin untuk menghindari internal strees pada cavity. Pada kasus tertentu bagi yang sudah paham akan melakukan setting injection pressure maksimum pada mesin, hal ini untuk memanfaatkan kecepatan injection mesin sehingga pressure setting valve tidak membatasi kecepatan. Hal ini tidaklah membahayakan karena switch-over to holding pressure terjadi sebelum mengisi penuh pada cavity so tidak merusak mould.

Langkah 7 - Holding pressure : sekarang setting holding pressure pada 0 Mpa sehingga screw akan berhenti saat mencapai switch-over position. Ini untuk menjaga mould rusak akibat tekanan. Pada langkah 17, holding pressure ditambah pada settingan terakhir.

Langkah 8 - Injection velocity : Dengan settingan injection velocity yang tinggi, kita bisa mengharapkan resistensi aliran yang minim, mencapai pengisian dengan jarak yang jauh dan memperbaiki kekuatan pada welding line, akan tetapi sebelum mengambil langkah ini kita harus menyiapkan venting sebaik mungkin.

 Pada keadaan dimana kurang venting akan menyebabkan udara terjebak didalam cavity yang menyebabkan tekanan dan temperatur naik sehingga terjadi burn mark, material plastik tergredadasi dan pengisian tidak penuh. Pada beberapa software seperti C-mold bisa menunjukan dimana akan terjadi udara terjebak dan disitulah venting harus dibuat. Pada beberapa material plastik yang menghasilkan wax harus dilakukan pembersihan area venting secara terjadwal seperti ABS, PVC dll untuk menjamin venting tidak mampet selama produksi berlangsung.

Filling time diestimasikan oleh Dr. C-mold berdasarkan kondisi maksimum injection velocity pada mesin yang dipilih, volume part dan injection pressure. Settingan injection pressure yang tinggi akan merendahkan injection velocity sehingga memperlama filling time.

Kenyataannya filling time bisa lebih cepat karena adanya accumulator yang terpasang pada mesin  atau mungkin lebih lama jika injection velocity tidak disetting maksimum. Yang perlu diperhatikan para teknisi dilapangan seringnya beranggapan bahwa filling time mencakup waktu saat screw berputar yang mana termasuk filling time dan holding time tetapi kenyataannya filling time seharusnya berhenti saat the switch-over position.

Langkah 9 - Holding time : Idealnya settingan holding time adalah gate freezing time atau part freezing time mana yang lebih dulu. Gate freezing time dan part freezing time bisa dikalkulasikan atau diestimasikan. Pada anda yang sedang trial pertama, anda dapat mengestimasikan bahwa holding time harus 10 kali filling time (by C-mold). Gunakan ini sebagai settingan pertama sebelum fine tunning pada langkah 18.

Langkah 10 - Cooling time : Cooling time bisa diestimasikan. Cooling time terdiri dari holding time dan remaining cooling time seperti terlihat pada gambar dibawah. Pertama anda bisa estimasikan untuk cooling time adalah 10 x filling time. Sebagai contoh, bila diprediksikan filling time adalah 0.85 s, sebagai settingan awal holding time 8.5 s dan remaining cooling time  adalah 8.5 s. Ini memastikan bahwa produk dan runner cukup solid untuk di eject.

Lihat diagram dibawah, Dr. C-mould mengestimasikan cooling time pada cavity.  Pada prakteknya, produk harus menunggu sampai runner cukup solid sebelum di eject. Sebagai awal gunakan estimasi cooling time dari Dr. C-mould lalu tambahkan cooling time seperlunya.

Diagram cycle time dalam  proses injection moulding
Diagram cycle time dalam  proses injection moulding

Langkah 11 - Mould open time : Biasanya di set 2 - 5 s. Ini termasuk mould opening, ejection dan mould closing seperti terlihat pada diagram diatas. Cycle time merupakan pertambahan filling time, cooling time dan mould open time.

Langkah 12 - Mould a short shot by increasing injection volume : C-mould memberikan informasi berat produk dan berat sprue/ runner/ gate. Dari informasi ini, bersama dengan screw diameter atau barrel inner diameter, total injection volume dan feeding position (lihat screw position pada berbagai tahap) dapat diestimasikan pada setiap shotnya.

Sekarang, isi hanya 2 per tiga cavity mould. Holding pressure di set pada 0 Mpa maka filling stop ketika screw mencapai switch-over position sehingga mould terlindungi dari tekanan. Selanjutnya tambah volume dalam increment dari 5 - 10 % sampai 95% dari mould filling.
Dengan maksud menghindari material plastik keluar dari nozzle yang terbuka (drooling), bebaskan back pressure yang tercipta selama plasticizing dengan menarik screw beberapa milimeter segera setelah putaran berhenti.

Langkah 13 - Operasikan secara otomatis : Dengan maksud untuk mendapatkan kestabilan proses.

Langkah 14 - Mould opening stroke : Mould opening stroke memperhitungkan tinggi core, tinggi produk dan luasannya seperti terlihat pada gambar dibawah ini. Anda harus setting seminimal mungkin, pelan pada awalnya lalu dipercepat dan pelan lagi saat terakhir. Sequence kecepatan mold closing hampir sama dengan kecepatan saat opening : pelan cepat lalu pelan lagi.

Mould opening stroke
Mould opening stroke
Langkah 15 - Ejector stroke, start position dan velocity : Pertama bebaskan semua slider. Stroke ejector harus maksimal setinggi core. Jika mesin dilengkapi ejector hidroulik, set start position pada titik dimana part sudah terbebaskan.

Langkah 16 - Setting injection volume sampai 99% pengisian : ketika proses sudah stabil dimana produk sudah keluar dalam setiap cycle, adjust switch-over position ke 99% filling. Ini akan memanfaatkan kecepatan injection pada produk besar dengan pengisian secepat mungkin.

Langkah 17 - Increasing the holding pressure in step : Naikan holding pressure sekitar 10 Mpa. Jika pada langkah awal cavity belum terisi penuh maka tambahkan volume injection.

Dr. C-mould menyajikan holding pressure yang menghasilkan minimum shrinkage tanpa flashing or problem after moulding. Jangan setting holding pressure lebih besar dari yang disarankan.
Pilih holding pressure serendah mungkin yang bisa diterima, dengan ini akan meminimalkan internal strees, save material dan operating cost. Holding pressure yang tinggi mengakibatkan residual strees yang mana dapat menyebabkan defleksi pada part. Part yang terdapat residual strees dapat dinetralkan dengan proses pemanasan (annealing) sekitar 10°C dibawah suhu defleksi.

Kalkulasi injection pressure : tekanan hidrolik pada injection silider dapat terbaca pada manometer mesin. Yang mana injection pressure pada ujung screw adalah yang terpenting. Kalkulasi injection pressure adalah dengan mengalikan hidroulic pressure dengan hidroulic ratio. (lihat faktor yang mempengaruhi injection pressure). Ratio biasa ditemui pada mesin moulding dekat injection unit atau di manual book. Umumnya rasionya dalam range 7 - 15 seperti terlihat dari grafik dibawah ini.

Hidroulic pressure ratio untuk screw 30mm = 11.1
Hidroulic pressure ratio untuk screw 30mm = 11.1

Langkah 18 - Meminimalkan holding time : cara cepat untuk menemukan holding time dengan setting holding time yang lama kemudian menguranginya sampai sink mark terlihat pada part. Jika konsistensi dimensi part sangat penting maka ikuti cara yang lebih akurat dalam menentukan holding time. Dari kurva berat part vs holding time, ditentukan ketika gate atau part membeku. Sebagai contoh, lihat grafik dibawah, terlihat bahwa holding pressure berpengaruh pada berat part setelah 9 s. Ini adalah minimum holding time.

Grafik Minimum holding time
Grafik Minimum holding time ditentukan saat gate atau part freezing time

Langkah 19 - Minimize the remaining cooling time : Kurangi tambahan cooling time sampai temperatur permukaan cavity mencapai temperatur yang menyebabkan defleksi pada material. Temperatur dfeleksi material bisa didapatkan dari supplier resin.

Begitulah 19 Langkah Cara Setting Proses Mesin Injection Moulding yang tepat untuk mendapatkan part terbaik dengan effisiensi tinggi. Semoga bermanfaat.

Silahkan saling bertanya dan berbagi informasi lewat kolom komentar ini, terimakasih.
EmoticonEmoticon