Литье под давлением

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.