0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Литье пластмасс под давлением — инновации в действии

Ключевые тенденции развития технологий литья пластмасс под давлением

На фоне увеличения спроса на высококачественные материалы и повышения интереса к концепции Industry 4.0 в сфере литья пластмасс под давлением в последние годы было предложено много новых технологий. Предполагается, что в будущем эти технологии будут становиться еще более точными и интеллектуальными.

Развитие технологий переработки происходит параллельно с разработкой новых продуктов. В последние годы еще больше повысился спрос на наноматериалы, биологические материалы и легкие пористые материалы и т.д. К литьевым изделиям предъявляются все более жесткие требования, и они начинают широко использоваться в таких сферах, как биомедицина, авиа- и ракетостроение, производство точной электроники. На этом фоне повышаются требования к системам впрыска и смыкания полуформ с точки зрения точности позиционирования, термостатирования и терморегулирования и т.д.

Технология сверхкритического микроячеистого вспенивания

Технология производства микроячеистых вспененных композиционных материалов позволяет на основе полимеров получать легкие структуры. При этом процессе в расплав полимера на стадии пластикации вводится газ, находящийся в сверхкритическом, жидком состоянии (CO2, N2).

Одним из наиболее известных и эффективных процессов такого типа является технология Mucell фирмы Trexel. При процессе происходит нагревание негорючего газа (N2 или CO2) и сжатие его до сверхкритического состояния. Затем он впрыскивается в качестве физического вспенивающего агента непосредственно в расплав полимера, образуя однородный однофазный раствор, из которого и формируется легкий вспененный материал с микро- и нанопорами.

Регулирование размера пор осуществляется за счет нуклеирования, расширения газа при изменении температуры и давления и т.д. Литье под давлением с микровспениванием является инновационной точной технологией. В ней решены многие проблемы и ограничения традиционного метода. Она позволяет значительно уменьшать массу изделий, сокращать цикл формования, снижать степень деформирования/коробления изделий, повышать их формоустойчивость.

Компания ARBURG (Германия) и Институт переработки пластмасс технологического университета Аахена ( Plastics Processing of Aachen University of Technology), IKV (Германия) совместно разработали свой собственный процесс получения предварительно вспененных материалов ProFoam. При таком процессе сырье вспенивается газом N2 при низком давлении еще до попадания его в материальный цилиндр. Сырье сначала подается в верхнюю камеру устройства предварительного вспенивания (состоит из двух камер) и смешивается с физическим вспенивающим агентом (N2) при низком давлении (50 бар). После этого в камере открывается клапан, и сырье перемещается в нижнюю камеру сжатия.

Нано технология литья под давлением

Пластмассы все чаще начинают использоваться при производстве электрических приборов и электроники. Металлы обладают хорошим внешним видом и экранирующими (против электромагнитных полей) свойствами. Поэтому разработчики часто применяют их при получении корпусов и оснований для портативных электронных систем (например, мобильных телефонов, планшетов, ноутбуков). Однако металлы не обладают некоторыми свойствами, которые присущи пластмассам, такими как прозрачность, окрашиваемость, низкая стоимость, простота вторичной переработки. Поэтому при проектировании очень важно использовать эффективные методы соединения металлов и пластмасс.

Для получения структур на основе металлов и пластмасс используется технология наноформования (nano molding technology, NMT). Соединение компонентов происходит при литье за счет компонентов нанометрических размеров на поверхности металла. Наноскопические поры на поверхности металла получаются в результате процесса нанокристаллизации химической структуры (nano-crystallization chemical structure, NCS). После этого при формовании со вставкой (с закладными элементами) пластмасса прочно соединяется с обработанной металлической поверхностью.

Пластикация и смешение высоковязких и высокомолекулярных полимеров

При переработке пластмасс, особенно при формовании нанокомпозиционных материалов и термочувствительных биологических материалов, существует проблема низкой эффективности конвективного переноса теплоты и массы жидкости. Это существенно ограничивает возможности разработки биологических нанокомпозитов. При пластикации и смешении высоковязких и высокомолекулярных полимеров происходит их нагревание из-за интенсивного трения.

Такое разогревание приводит к нежелательным потерям тепловой энергии и снижению качества получаемого расплава. Если тепло невозможно быстро отвести от полимера, то может происходить разрушение молекулярных цепей и разложение материала. Это приводит к изменению свойств материала. Поэтому важно разработать и использовать при переработке эффективную и точную систему терморегулирования, в частности на стадии пластикации.

Специалисты определили, что температурное поле и скорость влияют на эффективность конвекции тепла, а следовательно, и на равномерность распределения температуры и тепла по всему объема расплава. Это явление и можно использовать для повышения эффективности терморегулирования.

Миниатюризация термопластавтоматов

На фоне увеличения объема использования высокоточных литьевых компонентов продолжается тенденция к миниатюризации термопластавтоматов. Компания SUMITOMO DEMAG представила электрический ТПА с прямым приводом, в котором используется шнек SL (Spiral Logic). На таком ТПА можно получать шестеренки массой всего 0,524 г. Шнек SL Screw снижает риск неравномерного трения и нагревания материала, а значит, снижает степень колебаний плотности расплава.

В этом случае также снижается риск разложения расплава в материальном цилиндре. Система дозирования GS может корректировать скорость вращения шнека для дозирования сырьевых компонентов. Клапан GS применяется для предотвращения обратного течения полимера в материальном цилиндре. В таком случае также повышается равномерность распределения давления вдоль длины шнека, повышается стабильность параметров процесса и улучшается воспроизводимость результатов процесса.

Интеграция термопластавтоматов в сеть

Концепция Industry 4.0 предусматривает формирование умного предприятия,где систематически используются данные о процессе, все элементы интегрируются в единую систему, за счет чего достигается увеличение производительности, повышается коэффициент использования мощностей, улучшается качество получаемой продукции. Кроме того, за счет децентрализации оборудования, компонентов и вспомогательных систем повышается гибкость производства.

Например, на умном литьевом предприятии Borche используются ТПА с усилием смыкания 600–68000 кН, а также другое вспомогательное оборудование. Предприятие само координирует все процессы для повышения эффективности работы всей системы. Интеллектуальное взаимодействие между компонентами реализуется за счет коммуникации основного регулятора с каждой единицей основного и вспомогательного оборудования.

Самодиагностика и саморегуляция дефектов продукта

PVT-характеристики полимеров используются для описания изменения удельного объема материала при изменении температуры и давления. Эти характеристики высокомолекулярных материалов влияют на точность воспроизведения размеров и качества получаемых изделий.

Таким образом, с помощью PVT-характеристик полимеров удается эффективно управлять процессом формования и улучшать качество получаемых продуктов. Была разработана даже система онлайн-диагностики и самоадаптации, которая на базе PVT-характеристик может регулировать процесс литья под давлением.

В такой системе изменение температуры расплава (T), давления (P) и удельного объема (V) внутри формующих гнезд контролируются в режиме реального времени, за счет чего система автоматически идентифицирует колебания процесса, вызванные изменениями внешних условий или вязкости материала по сравнению со стандартным процессом. За счет этого стабилизируется также качество получаемых продуктов.

Читать еще:  Почему стоит читать новости?

Вывод

Развитие технологий литья пластмасс под давлением в последние годы последовательно отвечает тенденциям всей промышленности переработки пластмасс, то есть стремлению к точности и интеллектуальному управлению. Термопластавтоматы непрерывно совершенствуются по уровню точности и интеллекта и все больше используются в биомедицине, аэрокосмической отрасли, высокоточной электроники и др.

В то же время, в соответствии с конкретными требованиями различных областей, индивидуализация и комплексное решение стали основной тенденцией в секторе литья пластмасс под давлением и развитие набора передовых также ускоряется. Помимо повышения производительности машин, сектор литья под давлением создает системное и интеллектуальное комплексное решение для конечных продуктов. Ожидается, что эта тенденция станет более очевидной, поскольку концепция Industry 4.0 становится все более популярной.

Yang Weimin, Jian Ranran (College of Mechanical and Electrical Engineering, Beijing University of Chemical Technology)

Виды литья

Виды литья под давлением

О данном методе переработки полимеров

Литье пластмасс под давлением (ЛпД) наряду с экструзией является наиболее распространенным и изученным методом переработки пластмассы в готовые продукты или полуфабрикаты. В отличие от экструзии, данный метод позволяет сразу получить деталь заданных размеров и практически любой геометрии (с некоторыми ограничениями – см. ниже). Литью находят применение главным образом при производстве изделий из термопластов, однако и для реактопластов этот способ переработки время от времени встречается. Если оборудование для переработки термопластов называется термопластавтомат (ТПА), то реактопласты перерабатывает на реактопластавтоматах, которые конструктивно отличаются от ТПА. В общем виде оборудование для этого способа производства часто называют просто «литьевая машина».

Давление литья, развиваемое термопластавтоматами, находится в диапазоне 80-140 МПа (800-1400 бар), однако ведущие компании и специалисты по изготовлению оснастки (форм) не рекомендуют нагружать прессформы давлением существенно выше 100 МПа.

Переработка пластика литьем под давлением осуществляется на термопластавтоматах поршневого или винтового (шнекового) типа, причем первый тип ТПА до недавнего времени считался устаревшим и вышедшим из употребления. Однако после 2010 года у производителей термопластавтоматов вернулся интерес к поршневому впрыску пластмассы, как наиболее точному процессу. Однако, как правило, современное оборудование является шнековым, а узел впрыска ТПА состоит из пары шнек-материальный цилиндр.

Рисунок 1. Современный термопластавтомат

Области применения литья под давлением

Литье пластмасс применяется более полувека и позволяет осуществлять массовое производство пластиковых деталей весом от сотых долей грамма до десятков килограммов. Самыми малыми продуктами могут быть, например, микроскопические линзы, компоненты небольших механизмов и т.п. Самыми крупными – различные емкости, в том числе баки и ящики объемом в несколько кубометров, пластиковые поддоны, элементы конструкций и т.п.

Изделия, получаемые описываемым способом переработки, помимо своих очевидных явных достоинств, имеют несколько ограничений. Помимо очевидного лимита по габаритным геометрическим размером, обусловленным ограниченными размерами пресс-формы, существует и несколько менее заметных. Например, толщина стенки любого продукта как правило не превышает нескольких миллиметров. Это важно для экономики процесса, т.к. увеличение толщины стенки приводит к резкому удлинению производственного цикла и соответствующему росту себестоимости и снижению производительности. Данное ограничение снимается при использовании специального метода – литья с газом (см. ниже). С другой стороны – давления литьевого оборудования может не хватить для выпуска слишком тонкостенных, либо очень протяженных деталей. Кроме того, изделие должно быть технологичным, то есть соответствовать описываемому методу. Конструкция его должна предполагать более или менее равнотолщинную структуру, равномерное заполнение расплавом полимера и несложное, в большинстве случаев автоматическое извлечение из полости прессформы.

Принцип работы термопластавтомата

Литьевая машина осуществляют загрузку гранулированного (гораздо реже порошкобразного) полимера из загрузочного бункера сырья в зону загрузки материального цилиндра. Затем путем нагрева и пластикации (перемешивания) расплавленной массы шнеком осуществляется его переход в вязкотекучее (близкое к жидкому) состояние. После набора необходимой дозы полимера термопластавтомат при помощи создаваемого гидроцилиндром усилия производит инжекцию (впрыск) расплавленного пластика в прессформу. Затем в ее полости происходит выдержка отливки под давлением и стадия охлаждения (для реактопластов – отверждения).

В ходе последнего этапа производственного цикла машина размыкает форму и выталкивает готовый продукт, реже изделия вынимаются оператором (полуавтоматический режим). Современные производственные единицы включают кроме термопластавтомата так же различные средства автоматации, обычно называемые «роботами». Современные роботы участвуют в съеме отливки из области прессформы, также они могут закладывать в полость оснастки этикетки, закладные детали, а, кроме того, участвовать в «дальнейшей судьбе» отформованной детали, например в ее постобработке, укладке и упаковке.

Особенности работы с литьевой оснасткой

При переработке термопластов температура прессформы не должна быть выше температуры стеклования полимера или температуры его кристаллизации, поэтому обязательно применяют охлаждение прессформы или ее термостатирование. При переработке реактопластов, напротив, форму нагревают при помощи различных способов до температуры, выше точки отверждения термореактивного пластика.

Рисунок 2. Форма установленная на ТПА

При изготовлении пресс-форм важно помнить о необходимости организации вентиляционных каналов (выпаров), через которые расплавленная масса своим давлением должна вытеснять воздух из полости техоснастки. Отсутствие выпаров приводит к многочисленным трудно устранимым дефектам готовых пластиковых изделий.

Прессформы для литья пластмасс могут быть горячеканальные и холодноканальные. Горячеканальные прессформы – более современны, характеризуются отсутствием или минимальным количеством отходов (литников), более быстрым временем производственного цикла, стабильным технологическим процессом и меньшим количеством брака. Горячеканальная система передает давление впрыска в область прессформы с минимальными потерями. При этом горячеканальные прессформы не рекомендуется применять для переработки некоторых нетермостойких пластиков, например жестких композиций ПВХ.

Рисунок 3. Прибор управления горячим каналом

Параметры впрыска полимерного материала при ЛпД

Давление, развиваемое при впрыске ТПА, зависит от нескольких параметров:

  • вязкости расплавленного полимера,
  • особенностей литниковой системы, в частности наличия холодного или горячего канала,
  • конструкции прессформы,
  • конструкции пластикового изделия и места впуска расплава.

Давление в прессформе при впрыске расплавленной полимерной массы растет по мере заполнения формообразующей полости и дальнейшей выдержки отливки. При этом, как правило, величина заданного давления выдержки достигает 30-50 процентов от заданной величины параметра. Эти параметры на современных термопластавтоматах задаются в системе управления и реализуется при помощи гидравлической (реже самой современной – электрической) системы литьевой машины.

Особенности выбора термопластавтомата

При выборе ТПА для литья пластмасс под давлением прежде всего учитывают объем дозы, то есть количество расплава полимера, необходимого для выпуска каждого конкретного изделия. Также важно усилие смыкания ТПА, сила сжатия необходимая для фиксации пресс-формы во время стадии впрыска и выдержки. При неправильном выборе усилия смыкания форма будет приоткрываться. Третьим важнейшим параметром является геометрия области закрепления оснастки на ТПА, а именно размер плит машины и расстояние между колоннами, а также «высоту прессформы». Эти величины определяют максимальный и минимальный размер литьевой формы для установки на конкретный термопластавтомат.

Кроме указанных важнейших основных параметров по выбору ТПА используют несколько более специальных, которые подробно описаны в специальной отраслевой литературе. Например, величина максимальной скорости инжекции, грузоподъемность плит ТПА (прежде всего подвижной плиты), соотношение длины шнека к его диаметру L/D, наличие режима интрузии и т.п. Также важно оснащение термопластавтомата различными узлами и опциями. Для высокоскоростных машин применяются гидроаккумуляторы впрыска и других перемещений. Для подключения роботов и других вспомогательных устройств контроллер ТПА следует оснастить разъемами Euromap 12 или Euromap 67. Применяются датчики фактического давления расплава, датчики падения отформованной детали и прочие.

Читать еще:  Классная кормушка и гнездо с яйцеприемником для кур (видео)

Специальные виды литья под давлением

Как правило, ЛпД полимерных материалов происходит на горизонтальном термопластавтомате с использованием стандартной автоматической прессформы холодноканального или горячеканального типа. Рассмотрим некоторые виды необычного применения технологии литья пластмасс под давлением, которые в сумме составляют несколько процентов от всего объема рынка описываемого вида переработки пластиков.

Работа на вертикальном термопластавтомате

Эта технология отличается от общеупотребляемой тем, что применяется ТПА вертикального типа, а форма открывается также в вертикальном направлении. Метод хорош для мелкосерийного производства, т.к. возможно применять более простые и недорогие в изготовлении прессформы. Также широко применяется вертикальное ЛпД при использовании закладных элементов (как правило металлических). Главным недостатком, присущим такому литью является сложная автоматизация процесса – изделия не могут выпадать из вертикальных прессформ и их приходится извлекать вручную либо роботом.

Каскадное литье (с запорными клапанами)

Этот вид переработки завоевывает все большую популярность ввиду того, что при относительно невысоких вложениях можно радикально улучшить качество выпускаемых изделий. Каскадный впрыск возможен только с применением горячеканальных прессформ особого типа и отличается от стандартного наличием горячеканальной системы с запорными клапанами. Управление клапанами может быть пневматическое, гидравлическое и новейшее – электрическое и осуществляется при помощи специальных приборов. Каскад позволяет управлять инжекцией полимера в форму по желанию оператора ТПА. Таким образом можно избежать спаев, следов течения полимерного материала, пригаров и многих других видов брака при ЛпД.

Инжекционное прессование

Этот технологический процесс отличается от стандартного тем, что впрыск полимерного материала делают в слегка раскрытую прессформу (в этом случае уместно использовать именно такое название оснастки) за небольшое время до ее окончательного смыкания. Окончательное уплотнение полимера и формование готового продукта осуществляются при полном смыкании прессформы. Способом инжекционного прессования изготавливают различные изделия как из термопластов, так и реактопластов. Метод применим в случае недостаточных характеристик ТПА для данной отливки, в частности усилия смыкания. Также качество при таком прессовании на термопластавтомате в меньшей степени зависят от ориентации макромолекул при впрыске (анизотропии), что может повысить качество продукта в части меньшей усадки (если необходимо), лучших механических свойств и меньшего коробления.

Интрузия

Интрузией называется процесс частичного заполнения формообразующей полости в режиме экструзии за счет вращательного движения шнека. Обычно он применяется для производства тяжелых, материалоемких изделий из пластиков. Таким образом можно применять термопластавтоматы с недостаточным для данного изделия объемом впрыска, т.к. форма заполняется не только за счет поступательного, но и за счет вращательного движения шнека в исходном положении. Для интрузии важно, чтобы полимерный материал был достаточно текучим, а литниковые каналы достаточно большого сечения. Также важно отметить, что режимом интрузии оснащаются не все ТПА, необходимо проверить его наличие в спецификации машины.

Бикомпонентная и мультикомпонентная инжекция

Сутью бикомпонентного и мультикомпонентного литья на ТПА является применение двух или нескольких видов полимера, либо одного и того же пластика, но разных цветов, для производства одного изделия на одном термопластавтомате. Как правило, в случае такого вида литья применяются термопластавтоматы с двумя и более узлами пластикации (пары шнек – материальный цилиндр). Сначала в форму впрыскивается первый компонент, затем в ней тем или иным способом открываются дополнительные полости и происходит доинжекция второго компонента и т.д. В редких случаях компоненты поступаются одновременно. При применении би- и мульти-компонентного (многоцветного) литья пластмасс под давлением технологическая оснастка становится значительно сложнее. Как правило применяются формы с двумя и более раздельными горячеканальными системами. Что касается возможностей переключения с одного компонента на другой, то применяют либо поворотные механизмы непосредственно в прессформе, либо так называемый «поворотный стол» в составе бикомпонентной литьевой машины.

Литье с газом

Для литьевого производства очень толстостенных изделий из полимеров практически единственной подходящей технологией является инжекция с газом. Переработка пластиков этим способом производится на стандартных машинах, но с использованием адаптированных прессформ и специального модуля для генерации газового впрыска, подключенного к термопластавтомату. Суть процесса в общем случае сводится к доставке неполной дозы полимерного материала в формообразующую полость с последующим впуском сжатого под давлением 5-20 МПа газа в массу расплава через специальные инжекторы. Газ уплотняет пластик «изнутри» и прижимает его к стенкам формы. Таким образом получается полностью отформованная деталь с пустотами внутри. Впрыск с газом может применяться в частности для компенсации утяжин при большой разнотолщинности изделия. Кроме того, немаловажно, что ЛпД с газом производится при пониженном давлении расплава в форме, что позволяет использовать ТПА с меньшими усилиями смыкания, чем при стандартном процессе.

Кроме описанных выше существует множество видов более специальных технологий описанного вида переработки, например, литье при низком давлении, PIM и RIM технологии, технологии «сэндвич» и «моносэндвич», работа на «карусельных» машинах и т.д.

, как выбрать изготовителя прессформы для литья пластмасс?

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Литье под давлением. Введение. Часть 2-я

Литье под давлением — это основная технология производства изделий из пластмасс. На данный момент, треть всех термопластичных материалов перерабатывается литьевым формованием и половина всего оборудования для переработки пластмасс это оборудование для литья. Литьевое формование идеально подходить для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой точности размеров. Процесс корнями уходит в 1872 год, когда братья Хайт (Hyatt) запатентовали свою машину для заполнения форм целлюлозой. Однако сегодня литьевые машины главным образом связаны с литьевой машиной с возвратно-поступательным движением шнека, запатентованной в 1956 году. Современная литьевая машина и ее основные конструктивные элементы представлены на рис.1. Основными элементами литьевой машины являются: узел пластикации, запирающий механизм и форма. Классифицируют литьевые машины по следующему выражению:

где, Т — это усилие запирания формы в метрических тоннах, а Р определяется следующим выражением:

где, Vmax — это максимальный объем впрыска, см 3 ; Pmax — максимальное давление впрыска, бар. Усилие запирания формы может быть порядка 1 метрической тонны для маленьких машин и порядка 11 тыс тонн для больших.

Рис.1. Схема литьевой машины.

Цикл литья под давлением

Последовательность действий при литьевом формовании, как показано на рис.2, называется циклом литья под давлением. Цикл начинается когда форма смыкается и полимер впрыскивается в полость формы. Когда полость формы заполнена, поддерживают постоянным внешнее давление для компенсации усилий возникающих при сжатии материала. На следующем этапе шнек вращается и подает следующую порцию расплава в переднюю часть цилиндра. При этом шнек отходит назад, что означает, что готова следующая доза расплава для впрыска. Когда изделие достаточно остыло, форму открывают и изделие извлекается.

Рис. 2. Последовательность действий литья под давлением.

Рис. 3. Цикл литья под давлением.

На рис.3 показана последовательность действий при литье. Общее время цикла рассчитывается следующим образом:

где, время смыкания и охлаждения, tсмыкания и tохлаждения, могут длиться как доли секунды, так и несколько секунд, в зависимости от размера формы и машины. Время охлаждения зависит от максимальной толщины стенки изделия. Используя среднюю температуру изделия и изменение давление в форме, можно проследить процесс и оценить его с помощью pvT — диаграммы, как показано на рис. 4.

Читать еще:  Журнальный столик "Жираф" (чертежи)

Рис. 4. Процесс литья под давлением на pvT- диаграмме.

Рис. 5. Два различных процесса литья под давлением на pvT- диаграмме.

Чтобы проследить за процессом на диаграмме, нужно перенести на нее температуру и давление в соответствующий момент. Диаграмма отражает 4 основных процесса: изотермический впрыск (0-1) с давлением, возрастающим до определенного значения (1-2); изобарный процесс охлаждения (2-3); изохорный процесс охлаждения после застывания литников с падением давления до атмосферного (3-4); и изобарное охлаждение до комнатной температуры (4-5). Точка, в которой начинается окончательное изобарное охлаждение (4), определяет полное сжатие материала. На положение этой точки влияют два основных параметра процесса: температура плавления и максимальное давление, как показано на рис.5. На этом рисунке процесс показанный на рис.4 сравнивается с другим процессом с более высоким противодавлением. Конечно существует великое множество комбинаций условий, при которых получаются качественные изделия, ограниченные лишь максимальными и минимальными температурами и давлениями. На рис.6 показана диаграмма с граничными условиями. Температура плавления ограничена наименьшей температурой, ниже которой наблюдается недолив или неполное заполнение формы, и температурой деструкции материала. Противодавление определяется минимальным давлением, ниже которого наблюдается чрезмерное сжатие, и давлением при котором наблюдается облой. Облой появляется когда сила давления материала в форме превышает давление смыкания формы, что приводит к вытеканию расплава по линии раскрытия формы. Противодавление определяет необходимое усилие смыкания для данной машины. Опытные технологи по переработке пластмасс могут определить необходимую для конкретных целей машину. Технологам с малым опытом бывает трудно подобрать соответствующее противодавлению усилие смыкания формы. Трудно проконтролировать и предсказать форму изделия и остаточное напряжение в нем при комнатной температуре. Например, раковины в готовом изделии возникают в результате сжатия материала во время охлаждения, а остаточное давление может привести к разрушению при определенных условиях. Деформации в конечном продукте обычно вызваны условиями переработки, которые ведут к асимметричному распределению остаточных напряжений по толщине изделия. Два фактора определяют образование остаточных напряжений: охлаждение и напряжение пластического течения. Наиболее важными являются остаточные напряжения, вызванные быстрым охлаждением.

Рис. 6. Диаграмма литья под давлением.

Литьевая машина

Рис. 7. Схема узла пластикации.

Бункер, ленточные нагреватели и шнек аналогичны одношнековому пластикационному экструдеру, только шнек литьевой машины может перемещаться назад и вперед, чтобы обеспечить накопление расплава и его впрыск. Такие шнеки называют шнеками с возвратно-поступательным движением. В целях повышения качества, максимальный ход шнека не должен превышать 3D. Хотя наиболее часто применяемыми шнеками в литьевых машинах являются шнеки пластикации с тремя зонами, как на рис.8, для удаления влаги и газов и мономера обычно используют двухстадийные вентилируемые шнеки. Стандартный двухстадийный шнек показан на рис.9. Обратный клапан установлен в конце шнека и позволяет шнеку работать как плунжер во время впрыска, он также предотвращает вытекание материала обратно в шнековый канал. Обратный клапан и его функции изображены на рис.2 и 7. Качественный обратный клапан пропускает менее 5% расплава обратно в канал шнека во время впрыска и уплотнения. Форсунка в конце узла пластикации располагается напротив центрального литника. Форсунка может быть двух типов: открытого и закрытого. Форсунка открытого типа наиболее проста и требует минимального давления.

Рис. 8. Схема пластикационного шнека.

Рис. 9. Двухстадийный шнек с зоной дегазации.

Рис. 10. Узел смыкания с коленчато-рычажным механизмом.

Узел смыкания

Узел смыкания предназначен для раскрытия формы и для смыкания формы, причем закрыть форму нужно сильно и аккуратно, чтобы избежать облоя во время заполнения формы и выдержки под давлением. Современные узлы смыкания бывают двух типов: механические и гидравлические. На рис.10 показан коленчато-рычажный механизм в раскрытом и закрытом положениях. Хотя реле по существу механическое устройство, оно приведено в действие гидравлическими цилиндрами. Коленчато-рычажный механизм лишь передает свою максимальную силу смыкания, когда система полностью вытянута. На рис.11 представлен гидравлический механизм смыкания формы в раскрытом и закрытом положениях.

Рис. 11. Гидравлический узел смыкания.

Преимуществом гидравлической системы является то, что максимальное усилие запирания может быть достигнуто в любом конечном положении, то есть можно использовать различные размеры форм без сложного дополнительного регулирования системы.

Полость формы

Центральным элементом литьевой установки является литьевая форма. Форма распределяет расплав в полости, формирует изделие, охлаждает расплав и извлекает конечное изделие. На рис.12 изображена форма со следующими элементами:

  • Центральный литник и система литниковых каналов
  • Впускной литник
  • Формообразующая полость
  • Система охлаждения
  • Система выталкивателей

Во время заполнения формы, расплав течет через центральный литник и подается в полость матрицы разводящими каналами, как показано на рис.13

Рис. 12. Литьевая форма.

Рис. 13. Схема расположения литниковых каналов.

На рис.13 (а) показана симметричная система литниковых каналов: все полости заполняются одновременно и одинаково. Недостатком такой системы являются длинные литники, что приводит к повышенному расходу материала и давления. С другой стороны, асимметричная система литниковых каналов, как на рис.13(b), приводит к получению изделий различного качества. Равномерное заполнение форм может быть достигнуто изменением ширины разводящих каналов. Существует два типа систем литниковых каналов: холодная и горячая. Холодные литники удаляются из формы вместе с изделием и удаляются после перемещения формы. Преимуществом такой системы является низкая стоимость формы. В горяче-канальной системе материал поддерживается при его температуре плавления. Материал остается в каналах после впрыска и впрыскивается в форму в следующем цикле.

Горчеканальная система бывает двух типов: с внутренним и внешним обогревом. У литников с внешним обогревом установлены нагревательные элементы вокруг разводящего литника, это обеспечивает постоянство температуры расплава. У каналов с внутренним обогревом нагревательный элемент установлен вдоль центра разводящего канала, при этом расплав полимера более горячий в центре и более холодный возле внешней поверхности канала. Хотя обогреваемая литниковая система значительно удорожает форму, преимуществом такой системы является исключение последующей обработки, а также более низкое необходимое давление литья. Различное расположение обогреваемых каналов показано на рис.14. Нужно отметить, что в системах с обогреваемыми каналами две линии разъема форм, и что раскрытие по второй линии осуществляется только во время ремонта и установки формы.

Рис. 15. Конический центральный литник и точечные впускные каналы.

Рис. 16. Щелевые, тоннельные, дисковые и зонтичные литники.

Когда литьем под давлением получают крупные изделия, центральный литник может служить впускным каналом, как показано на рис.15. После отливки центральный литник должен быть срезан, то есть требуется обработка. С другой стороны есть булавочные (15) или точечные впускные литники — это очень маленькие отверстия, которые соединяют разводящие литники с полостью формы. Изделие легко отделяется от такого литника, остается лишь небольшой след, который обычно не требует обработки. Другие типы впускных литников также представлены на рис.16: щелевые, используемые для предотвращения ориентации, туннельные литники, дисковые и зонтичные.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector