Главная »Литье деталей

Наше производство занимается изготовление изделий из пластмассы методом литья. По своей природе литье деталей из пластмассы под давлением является полностью неизотермическим про­цессом. Это означает, что температура распределена неравномерно и сильно зависит от времени, а также от параметров процесса на каждой стадии литья деталей из пластмассы под давлением. В течение всего цикла, начиная с расплавления материала до впрыска и окончатель­ного охлаждения изделия, действуют сложные механизмы теплообмена. В общем случае механизмами переноса энергии являются проводимость, конвекция и дисси­пация в процессе литья деталей из пластмассы под давлением.

Большинство программных продуктов для анализа при литье деталей из пластмассы под давлением осно­вываются на предположении, что температура при впрыске распределена равномер­но и является постоянной. Очевидно, что в реальных условиях это не так, поскольку флуктуации температуры могут наблюдаться как в продольном, так и в поперечном направлении. Предположение о равномерном распределении температуры впрыска не является следствием ограниченных возможностей компьютерного анализа. Ско­рее, это допущение было введено из-за реальных трудностей измерения температу­ры впрыскиваемой дозы материала.

Для решения задачи переноса тепла в процессе литья деталей из пластмассы под давленном необходимо определяющее уравнение. Из уравнения сохранения энергии следует, что энергия и тепло, передаваемые полимеру, должны уравновешиваться теплом, кото­рое отдает и поглощает отливка. Это классическое уравнение описывает баланс теп­лопередачи в процессах проводимости, конвекции и диссипации с теплоаккумулпрующей способностью самого полимерного материала.


рис. Литье деталей из пластмассы

Поскольку материал впрыскивается через впускной литник, то высокие внут­ренние сдвиговые напряжения служат причиной разогрева полимера. Это выделе­ние тепла обычно называют вязкостной диссипацией. Сдвиговая деформация поли­мера может привести к значительному повышению температуры расплава. К сча­стью, современные методы анализа позволяют учесть этот эффект.

Дополнительная теплопередача происходит в потоке полимера и в виде конвек­ции при литье деталей из пластика. При перемещении расплава в процессе заполнения формующей полости проис­ходит перенос энергии вдоль направления распространения потока — таким обра­зом происходит конвективный теплообмен.

Еще один режим передачи тепловой энергии в процессе литья под давлением — передача энергии за счет теплопроводности. Хотя теплопередача идет во всех направ­лениях, тонкие стенки отливок приводят к тому, что проводимость по толщине доми­нирует. Поэтому программы анализа учитывают только проводимость поперек тонкой щели. Это упрощение вполне оправдано, когда рассматриваются полимеры с низ­кой теплопроводностью. Поскольку стенки холодной литьевой формы для литья деталей имеют существенно более низкую температуру, чем горячий поток расплава, то большая часть тепла передается литьевой форме для литья деталей из пластмассы, а не в направлении распространения потока.

Еще один эффект наблюдается в процессе литья частично кристаллизующихся полимеров. Он заключается в том, что часть тепловой энергии расходуется на кри­сталлизацию или на расплавление кристаллов. В процессе формирования кристал­лической структуры некоторое ко­личество тепловой энергии должно быть отведено от материала прежде, чем процесс охлаждения сможет про­должаться. Расплавление кристал­лов имеет форму зависимости, анало­гичную кривой зависимости энталь­пии от температуры, которая получе­на при проведении стандартного тес­та дифференциальной сканирующей калориметрии при литье деталей из пластмассы под давлением.

Сейчас существуют хорошо за­рекомендовавшие себя модели и численные методы учета теплоты кристаллизации/плавления при ли­тье изделий из частично кристалли­зующихся полимеров.