Главная »Литье из пластмасс

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.