Durante lo stampaggio a iniezione, anche un movimento molto piccolo di un cilindro idraulico può avere conseguenze importanti sulla qualità del pezzo.
Una variazione della posizione del cilindro può infatti modificare il contatto tra le superfici dello stampo e favorire la formazione di bave.
Un caso seguito dal Vega Team mostra quanto possa essere complesso individuare la causa di un arretramento apparentemente minimo: il comportamento cambiava durante il ciclo, era diverso a seconda del materiale plastico utilizzato e non veniva risolto semplicemente installando una valvola di ritegno.
Il problema: il cilindro inizia ad arretrare
Durante una prova dello stampo, inizialmente i cilindri funzionavano correttamente con PP.
Dopo alcuni cicli, tuttavia, il cilindro con corsa di 10 mm iniziava a rientrare leggermente. Con ABS, il comportamento risultava ancora peggiore.
Il problema era particolarmente significativo perché l’arretramento del cilindro poteva tradursi in una maggiore apertura del sistema durante l’iniezione e quindi in un aumento della bava sul pezzo.
Il Customer segnalava infatti che la quantità di flash aumentava in funzione della pressione utilizzata dall’operatore.
Un cilindro correttamente dimensionato può comunque muoversi?
Questo è uno degli aspetti più interessanti del caso.
Prima di intervenire sul componente, il Vega Team aveva verificato nuovamente il dimensionamento dei cilindri e delle flange di fissaggio.
Il fatto che un cilindro sia correttamente dimensionato non significa infatti che il comportamento dell’intero sistema sia automaticamente corretto.
In uno stampo a iniezione devono essere considerate contemporaneamente:
- la pressione generata dalla plastica;
- la forza applicata al cilindro;
- il sistema di bloccaggio;
- il precarico;
- la geometria del collegamento;
- le flange;
- il circuito idraulico;
- le valvole di ritegno;
- la sequenza di pressione durante il ciclo.
Il corretto dimensionamento deve quindi essere accompagnato dalla verifica dell’intero sistema. Anche le moderne indicazioni tecniche Vega sottolineano che la scelta del cilindro deve partire dalle forze reali dello stampo e non dalla sola consultazione del catalogo.
La prima verifica: misurare il movimento reale
Uno degli strumenti più importanti utilizzati durante l’analisi è stato il comparatore.
Invece di sostituire immediatamente i componenti, il Vega Team ha richiesto di misurare nuovamente quanto effettivamente si muovesse il cilindro.
In una precedente verifica, dopo la riduzione del precarico, il movimento misurato era di circa 0,02 mm.
Questa misura è fondamentale.
Quando si parla di cilindri autobloccanti per stampi, infatti, non è sufficiente stabilire se il cilindro “si muove” oppure “non si muove”.
È necessario sapere:
quanto si muove, quando si muove e in quali condizioni di processo.
Un movimento di pochi centesimi di millimetro può essere tecnicamente molto più significativo di quanto sembri, soprattutto quando tra le superfici dello stampo non è ammessa alcuna apertura.
Il ruolo del precarico
Un’altra variabile analizzata durante il caso era il precarico.
Il Vega Team chiese di verificare che la lunghezza degli accessori del giunto flottante fosse stata ridotta fino a 0,15 mm e di ripetere la misurazione con il comparatore.
Il precarico è particolarmente importante nei sistemi autobloccanti perché può contribuire a mantenere le superfici dello stampo in contatto durante l’iniezione.
Tuttavia, non deve essere interpretato semplicemente come “più precarico = migliore risultato”.
Il precarico deve essere compatibile con:
- la geometria dello stampo;
- la rigidezza delle piastre;
- la posizione finale dello stelo;
- il sistema di bloccaggio;
- la forza generata durante l’iniezione;
- la necessità di sbloccare il cilindro successivamente.
La documentazione tecnica Vega distingue infatti chiaramente tra forza di spinta, forza di trazione e forza di bloccaggio, e considera il precarico come una condizione specifica da verificare nel dimensionamento.
La valvola di ritegno non risolve necessariamente tutto
Nel caso analizzato, il Customer aveva installato una valvola di ritegno direttamente su ogni cilindro.
Nonostante questo, i cilindri continuavano ad arretrare.
Questo è un punto importante dal punto di vista progettuale.
Una valvola di ritegno può impedire o limitare il ritorno dell’olio, ma non sostituisce automaticamente una verifica completa del sistema meccanico.
Occorre verificare anche:
- dove è installata la valvola;
- la pressione effettivamente presente;
- la sequenza di comando;
- eventuali deformazioni elastiche;
- il precarico;
- le connessioni meccaniche;
- l’effettivo movimento dello stelo.
Nel caso specifico, la documentazione non permette di concludere che la valvola di ritegno fosse la causa del problema. Al contrario, la prova mostrava che il comportamento dello stampo era addirittura peggiore quando la pressione idraulica veniva interrotta durante l’iniezione. Il Customer riferì che lo stampo lavorava meglio mantenendo la pressione idraulica, anche con la valvola di ritegno montata direttamente sul cilindro.
Perché il materiale plastico può cambiare il comportamento?
Un altro elemento particolarmente interessante è il cambiamento osservato tra PP e ABS.
Con PP, lo stampo inizialmente funzionava correttamente, ma dopo alcuni cicli compariva un leggero arretramento.
Il Vega Team evidenziò proprio come fosse anomalo che il comportamento cambiasse dopo alcuni cicli di funzionamento e chiese anche di quantificare la bava presente sul pezzo.
Questo dimostra perché la diagnosi di un problema su uno stampo non dovrebbe basarsi esclusivamente su una prova statica.
È necessario osservare il comportamento durante il ciclo reale di produzione, considerando:
materiale → pressione → temperatura → durata del ciclo → posizione del cilindro → deformazione → qualità del pezzo.
Anche le flange devono essere verificate
Durante l’indagine furono considerate anche le flange di fissaggio.
Il Vega Team comunicò l’invio di due flange RF036211EA#, chiedendo però di ripetere prima la misurazione con il comparatore e solo successivamente procedere con la sostituzione.
È un approccio diagnostico importante.
Sostituire immediatamente un componente può risolvere il problema, ma non necessariamente permette di capire perché il sistema si comportava in quel modo.
La misurazione prima della sostituzione consente invece di creare un riferimento e confrontare successivamente il comportamento del sistema.
Una metodologia utile per diagnosticare l’arretramento
Quando un cilindro di uno stampo a iniezione sembra arretrare durante l’iniezione, è utile procedere per livelli.
1. Misurare il movimento
Utilizzare un comparatore per quantificare l’effettivo spostamento.
2. Verificare il precarico
Controllare la posizione degli accessori e le condizioni meccaniche previste dal progetto.
3. Controllare il sistema di bloccaggio
Verificare che il cilindro raggiunga realmente la posizione necessaria per il bloccaggio.
4. Controllare il circuito idraulico
Verificare pressione, collegamenti, sequenza di comando e comportamento delle valvole.
5. Verificare la valvola di ritegno
Controllare che sia installata nella posizione corretta e che il suo funzionamento sia coerente con il ciclo.
6. Controllare le flange e i collegamenti
La rigidezza del collegamento meccanico può essere determinante.
7. Ripetere la prova con il processo reale
Il comportamento deve essere verificato durante l’iniezione e con il materiale effettivamente utilizzato.
8. Misurare anche la qualità del pezzo
La quantità di bava può fornire un’indicazione indiretta dell’entità del problema.
Il principio fondamentale: non cercare subito un unico colpevole
Questo caso mostra soprattutto l’importanza di non attribuire automaticamente l’arretramento a un singolo componente.
Nel corso dell’indagine furono analizzati diversi fattori: precarico, movimento misurato con comparatore, valvole di ritegno, pressione idraulica durante l’iniezione, flange di fissaggio e comportamento dello stampo con materiali differenti.
La documentazione disponibile non identifica una singola causa finale e definitiva. Per questo è più corretto considerare il caso come un esempio di metodologia di diagnosi di un problema di arretramento durante l’iniezione, piuttosto che come la dimostrazione che un determinato componente fosse necessariamente difettoso.
La lezione per i progettisti di stampi
Un cilindro idraulico utilizzato in uno stampo a iniezione non deve essere considerato come un componente isolato.
Fa parte di un sistema composto da:
cilindro + bloccaggio + precarico + flange + circuito idraulico + stampo + processo di iniezione.
Quando anche pochi centesimi di millimetro possono generare una bava, la misura reale del movimento diventa essenziale.
Il metodo più efficace è quindi:
misurare → verificare → modificare una variabile → ripetere la prova → confrontare il risultato.
Questo approccio permette di distinguere un problema di cilindro da un problema di installazione, precarico, circuito idraulico o comportamento dello stampo.
Per applicazioni in cui il cilindro deve sostenere direttamente la pressione di iniezione, la gamma V270CG di Vega Cylinders è progettata proprio per movimentazione e bloccaggio di carrelli, punzoni e spine negli stampi a iniezione, grazie al sistema di bloccaggio meccanico tra stelo e corpo.
V270CG – Cilindri idraulici compatti autobloccanti
Cilindri idraulici per stampi – Vega Cylinders
Come scegliere il corretto cilindro oleodinamico autobloccante per uno stampo a iniezione
Come dimensionare un cilindro oleodinamico autobloccante per una slitta di uno stampo a iniezione
