Конструкция одноцилиндрового инжекционного узла со шнековой пластикацией (см. рис. 1.2, б) в настоящее время наиболее распространена. При такой конструкции процессы пластикации и впрыска разделены. Это так называемая конструкция с предварительной пластикацией. На двухцилиндровых машинах с предварительной пластикацией пластмасса пластицируется в отдельном нагревательном пластикационном цилиндре 2 (рис. 1.2, а, б). Из этого цилиндра расплавленная пластмасса поступает в инжекционный цилиндр 1, а оттуда под действием поршня впрыскивается в пресс-форму. Предварительная пластикация пластмассы может осуществляться в отдельном цилиндре с поршнем (см. рис. 1.2, а) или со шнеком (см. рис. 1.2, б). На машинах без предварительной пластикации поршневого типа при движении поршня пластмасса продвигается вдоль цилиндра, при этом нагревается до требуемой температуры и под давлением впрыскивается в замкнутую пресс-форму ( литье из пластмассы) (рис. 1.2, в).
Рис. 1 2 Схемы инжекционного узла литьевой машины с предварительной поршневой (а) и шнековой (б) пластикацией и без предварительной пластикации поршневого типа (в)
Прессовые узлы литьевых машин выполняют горизонтальными и вертикальными. По конструкции их можно подразделить на простые (механизмы перемещения и запирания пресс-формы совмещены) и сблокированные (механизмы перемещения и запирания пресс-формы разделены). Механизмы перемещения пресс-формы для литья по конструктивным признакам делятся на гидравлические (пневматические), рычажные и электромеханические, а механизмы запирания пресс-формы для литья— на гидравлические и рычажные.
Увеличение объема потребления пластмасс во всех отраслях народного хозяйства предусматривает совершенствование литьевых машин. На современном этапе развитие и совершенствование литьевых машин идет по следующим направлениям: увеличение объема вмещения отливаемых деталей из пластмасс (свыше 20 л); оптимизация параметров машин; совершенствование конструкции рабочих органов и оснастки с учетом особенностей процесса литья из пластмасс и специфики свойств пластмасс для улучшения технологических возможностей машин; внедрение систем автоматического управления технологическим процессом литья из пластмасс с обратной связью и с применением ЭВМ для обеспечения возможности реализации различных режимов литья из пластика, повышения и стабилизации качества отливаемых деталей из пластика; повышение производительности оборудования увеличением его быстроходности, интенсификацией процесса литья из пластика, внедрением многопозиционных машин; разработка новых литьевых способов переработки пластмасс; увеличение надежности и снижение энергозатрат на единицу выпускаемой продукции из пластмассы; увеличение качества комплектующих гидро-и электропривода (снижение массы, уменьшение размеров, применение аппаратов с дистанционным управлением и др.).
Литьевые процессы можно разделить на процессы пластикации и формования. При литье из пластмассы , пластмасса в нагревательном цилиндре разогревается, переходит из твердого в вязкотекучее состояние и приобретает температуру, при которой имеет реологические свойства, обеспечивающие ее легкое формование и при которой образуется структура пластмассы, обеспечивающая ее хорошие эксплуатационные свойства .
Основные требования, предъявляемые к процессам пластикации заключаются в обеспечении требуемой температуры расплава при максимальной однородности по объему и в обеспечении минимального содержания деструктированного материала в подготовленной для формования порции расплава Для выполнения этого требования подбирают конструкцию инжекционного узла и режим пластикации Процессы пластикации в инжекционных цилиндрах поршневого и шнекового типов существенно отличаются. Пластикация в инжекционном цилиндре поршневого типа осуществляется главным образом за счет теплопередачи от внешних источников тепла Проходя по цилиндру, пластмасса незначительно перемешивается и поэтому имеет заметные температурные колебания в поперечном сечении порции и по ее длине В шнековых пластикаторах пластмасса пластицируется в результате теплопередачи от внешних нагревателей цилиндра и под действием внутреннего тепла, выделяющегося при его сдвиговом деформировании в каналах шпека В шнековых пластикаторах пластмасса подвергается интенсивному перемешиванию Это выравнивает температуру по сечению подготовленной порции пластмассы. Однако некоторая температурная неоднородность по длине порции, подготовленной для впрыска, сохраняется
При литье из пластмасс протекают следующие физические процессы нагревание, плавление, изменение объема пластмассы при воздействии температуры (тепловое расширение), сжатие расплава и уплотнение гранул или порошка (в результате изменения глубины канала шнека при постоянном шаге или изменения шага при постоянной глубине и под действием внешнего давления), сдвиговое деформирование пластмассы Могут протекать процессы деструкции Процессы пластикации определяются главным образом теплофизическими свойствами пластмасс, параметрами, определяющими процесс нагревания (теплопроводность, температуропроводность, удельная теплоемкость); параметрами, определяющими процесс плавления; параметрами объемного расширения и сжатия, определяющими процессы изменения объема пластмасс при воздействии температуры и при сжатии, а также объемными характеристиками сыпучих материалов (насыпная плотность, гранулометрический состав и др ), определяющими процессы уплотнения гранул или порошка Частично на процессы пластикации влияние вязкость перерабатываемых пластмасс.
Пластикация — предварительная операция и от нее зависит важный технологический параметр —температура пластмассы, поступающей на формование, и температурная однородность Температура определяет свойства расплава (реологические), которые, в свою очередь, определяет процессы формования (гидродинамические, образование структуры пластмассы) В связи с этим от процесса пластикации зависит гидродинамика процесса формования и его стабильность, а также качество отливаемых изделии из пластмассы и стабильность их свойств. Процесс пластикации определяет пластикационную производительность литьевой машины (параметр машины).
При формовании пластмассе придается требуемая конфигурация изделия из пластмассы в процессе ее течения (в вязкотекучем состоянии) в замкнутой полости формующего инструмента (пресс-формы для литья) под действием внешнего фактора (давления) Приобретенная конфигурация далее фиксируется в результате перевода пластмассы в твердое состояние за счет охлаждения (для термопластов).
При формировании пластмасс литьем под давлением протекают разнообразные физические процессы: деформирование пластмасс (при заполнении литниковой системы и пресс-формы для литья и при последующей подпитке прессформы после ее заполнения), сопровождающееся развитием обратимой пластической и высокоэластической деформации, а также ориентацией макромолекулярных цепей в направлении течения материала; релаксационные процессы высокоэластической деформации и ориентации макромолекул (после прекращения течения по окончании заполнения прессформы); процессы конвективно-кондуктивного теплообмена (при охлаждении после соприкосновения горячего расплава с холодными стенками прессформы для литья); изменение объема пластмасс при изменении температуры и давления. При формовании протекают сложные физико-химические процессы: стеклование, кристаллизация кристаллизирующихся полимеров и формирование надмолекулярной (физической) структуры пластмасс, которая определяет эксплуатационные свойства изделий из пластмассы.
Процессы формования определяются следующими свойствами:
1) реологическими — вязкостными, определяющими процесс вязкого течения с развитием необратимой пластической деформации; высокоэластическими, определяющими процесс развития и накопления высокоэластической деформации при течении; релаксационными, определяющими процессы релаксации параметров вязкого течения (касательных и нормальных напряжений), высокоэластической деформации и ориентации макромолекул;
2) теплофизическими — параметрами, определяющими процессы охлаждения, стеклования и кристаллизации, объемного расширения и сжатия пластмасс.
Процессы формирования надмолекулярной структуры пластмасс зависят от их фундаментальных свойств: молекулярного строения (химического состава и способа соединения атомов в макромолекуле), межмолекулярного взаимодействия, гибкости макромолекул, молекулярных характеристик (молекулярной массы, молекулярно-массового распределения), свободного объема, а также от реологических и теплофизических свойств. На процессы формирования структуры пластмасс существенное влияние оказывают параметры формования (температура материала и пресс-формы, давление, скорость и напряжение сдвига при течении, скорость охлаждения).
Процессы формования имеют важное значение Гидродинамические и теплофизические процессы формования определяют основные параметры литьевых машин: давление литья из пластмассы, усилие запираний прессформы, жесткость, пластикационную производительность, зависящую от продолжительности охлаждения изделия из пластика, быстроходность. Процессы формирования структуры пластмасс, протекающие при формовании, оказывают определяющее влияние на эксплуатационные свойства изделий из пластика. Условие реализации технологических режимов формования для получения изделий из пластика с заданными свойствами в зависимости от условий эксплуатации определяет конструктивные особенности литьевых машин.
12-09-2022
03-03-2021
02-03-2021
17-02-2021
06-04-2020