Вибрационное литье пластмасс под давлением с газом (Vibration Gas Injection Molding) —технология, в которой используется сжатый газ, чтобы управлять расплавом полимера в процессе переработки для изменения поведения потока и улучшения механических и оптических свойств отливок.
Описание процесса
Вибрационное литье под давлением с газом — это одна из самых современных технологий производство литья, использующая вибрационное воздействие на расплав полимера. Здесь в качестве средства для приложения управляемой вибрации от генерирующих устройств к расплаву полимера используется сжатый газ (обычно азот).
Вибрация газом может осуществляться на различных стадиях процесса и в разных местах, а диапазон частот составляет от инфразвуковых (от 1 до 3 Гц) до ультразвуковых (от 15 ООО до 20 ООО Гц). В то время как высокочастотные колебания расплавляют линии спая, ускоряют релаксацию напряжений внутри отливки и изменяют скорость кристаллизации, низкочастотные колебания помогают изменить ориентацию молекул в требуемом направлении. Кроме того, в случае резонанса (состояние, при котором вся система вибрирует на частоте собственных колебаний) происходят выделение энергии и изменение физических свойств готового изделия. Одной из уникальных возможностей вибрационного литья под давлением с газом является комбинирование колебаний разных частоты и амплитуды, что дает возможность использовать их разное воздействие на расплав полимера.
Сжатый газ может подаваться напрямую в форму для литья с обратной стороны формующей полости, а также через сопло машины, литники или через камеры определенной прессформы в нужные места литьевой формы. Вибрация передается газу от различных преобразователей: пневматических, электрических или механических. Дополнительное оборудование, необходимое для создания вибрации в газе, включает в себя устройство смешения газа, устройства сжатия/впрыска газа и компьютерную систему управления для осуществления мониторинга и сохранения условий резонанса.
К уникальным преимуществам данной технологии следует отнести возможность изменить морфологию материала, что приводит к изменению таких механических свойств, как предел прочности на разрыв, модуль упругости и устойчивость к динамическим нагрузкам. Например, есть сведения об ускорении процесса кристаллизации ПП на 25%, приводящем к повышению устойчивости к динамическим нагрузкам при низких температуре и прозрачности. Детальное описание преимуществ и недостатков процесса можно найти в указанных разделах, посвященных другим технологиям вибрационного воздействия на расплав.
Литье каучуков
Компрессионное литье
В процессе компрессионного литья некоторый объем предварительно формованного материала находится в формующей полости и подвергается прессованию за счет смыкания литьевой формы. После завершения необходимого цикла отверждения
гидравлический прижим отводится и изделие извлекается из литьевой формы (рис. 7.66). Компрессионное литье осуществляется гидравлическим прессом, который действует через плунжер.
Поскольку формующая полость открыта, когда в нее подается доза для прессования, то компрессионное литье обычно характеризуется минимальным соблюдением допусков. На стадии подготовки препрега нужно следить за тем, чтобы изменение его веса было минимальным. Кроме того, размещение расплава и вентиляции должно производиться с большей точностью. Вместе с формой препрега необходимо аккуратно выбирать скорость пресса и цикл подпрессовки. Подпрессовка — это небольшое по времени уменьшение давления после начала процесса смыкания для компенсации отдачи литьевой формы. Поскольку в компрессионном литье пластмасс очевидно наличие маленьких сдвиговых деформаций, то необходимая температура достигается только за счет контакта материала с литьевой формой. Предварительный нагрев каучука иногда используется для ускорения процесса отверждения. Требования к размерам изделия в большом числе случаев определяют, можно ли использовать данную технологию.
Литьевое прессование является прецизионной технологией производство литья. Как показано на рис. 7.67, предварительно подготовленная доза течет из загрузочной камеры в формующие полости, расположенные ниже, через центральные литниковые каналы. Плунжер и камера могут быть частью литьевой формы или частью пресса. Весь процесс литьевого прессования заканчивается при смыкании литьевой формы, поэтому требуется очень небольшая дополнительная обработка. Более того, при этом достигается более высокая точность. Однако литьевое прессование представляет собой процесс с небольшими сдвиговыми деформациями и небольшим самоподогревом компаунда. В результате время отверждения не намного короче, чем при компрессионном литье пластмасс.
Рис. 7.67. Схема литьевого прессования каучуков
Литье под давлением является универсальным высокоточным процессом. Себестоимость изделия из пластмассы очень часто бывает минимальной, хотя стоимость литьевой машины и пресс-форм — наиболее высоки. При литье пластмасс под давлением пресс-форма закрыта, а доза подается с большими сдвиговыми скоростями из материального цилиндра машины (рис. 7.68). Наличие больших сдвиговых скоростей несет в себе ряд преимуществ. Во-первых, каучук в момент поступления в полость находится при повышенной температуре, что приводит к более коротким временам отверждения. Это особенно выгодно использовать при производстве изделий с толстыми стенками. Во-вторых, вязкость каучукового компаунда понижается, делая поток более термопластичным.
Пресс-форма
Пресс-форма
Рис. 7.68. Схема литья под давлением каучуков
Литьевые машины могут быть вертикальными или горизонтальными. Также могут использоваться плунжер или шнек для пластикации и подачи незатвердевшего расплава в форму. ВП-шнек лучше пластицирует компаунд и лучше поддерживает его в нагретом состоянии. Плунжер может подавать дозы большого объема, обычно за счет равномерности пластикации и подогрева. Существует также оборудование с совместным использованием шнека и плунжера. В этих случаях шнек используется только для пластикации, а плунжер — для впрыска.
На приведенных выше рисунках доза неотвердевшего каучука подается через сопло во втулку центрального литника. Каучук проходит через литниковую систему и попадает в формующие полости. Очень важно, чтобы поток дозы и временное распределение в ней тепла были как можно более равномерными. Поэтому используется симметричная, или «сбалансированная», литниковая система.
Серьезным недостатком литья под давлением каучуков называют большое количество отходов материала, который остается в литниковой системе. Чтобы этого избежать, была спроектирована система холодных каналов. С другой стороны, литье пластмасс под давлением имеет много преимуществ, однако оснастка для этой технологии наиболее дорога.
12-09-2022
03-03-2021
02-03-2021
17-02-2021
06-04-2020