Изготовление изделий из реактопластов методом под давлением. Требования к полимерам при литье под давлением.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Восточно-сибирский

государственный университет технологии и управления»

(ФГБОУ ВПО ВСГУТУ)

Кафедра «Металловедение и ТОМ»

Курсовая работа на тему:

Изготовление изделий из реактопластов методом под давлением. Требования к полимерам при литье под давлением.

Технология литья под давлением.

Выполнил: ст-т 449 гр. Байдаев Демьян

Проверил: д.т.н. Рогов В.Н.

Улан-Удэ2013

Содержание

• Введение
• 1. Способ изготовления изделий из реактопластов
• 1.1. Формула изобретения
• 2. Способ изготовления крупногабаритных полых изделий из реактопластов
• 2.1. Формула изобретения
• 3.Литье под давлением
• 4.Методы литья под давлением
• 4.1 Инжекционный метод
• 4.2 Интрузиотый метод
• 4.3 Инжекционно-прессовый
• 4.4. Инжекционно-газовое литье (ИГЛ)
• 4.5 Многослойное литье
• 4.6 Сэндвич-литье
• 4.7 Соинжекционное литье
• 4.8 Литье в многокомпонентные формы (Multi-component injection molding
• 4.9 Ротационное литье
• 5. Особенности литья под давлением различных термо- и реактопластов
• Список использованной литературы
• Введение
• изделие литье давление реактопласт
• Реактопласты -- это пластмассы, которые не поддаются термоформовке, а обрабатываются преимущественно методом прессования. Всё дело в том, что процесс обработки реактопластов необратим -- при нагревании до определенной температуры, структура реактопласта изменяется и утрачивается. С другой стороны, реактопласты в виде готовых изделий проявляют значительную стойкость и прочность, подвергаясь минимальному изменению свойств на протяжение всего срока эксплуатации.

1. Способ изготовления изделий из реактопластов

Использование: при переработке пластмасс в изделия и может быть использовано при литье реактопластов под давлением. Сущность изобретения: способ включает пластикацию материала в литьевой машине и впрыск его через обогреваемую литниковую систему, содержащую участки, нагретые выше температуры оформляющих полостей формы, в обогреваемые оформляющие полости формы. За время впрыска материал разогревают не ниже температуры оформляющих полостей формы, но не выше температуры термодеструкции по режиму, рассчитанному из условия равенства времени жизнеспособности материала и времени впрыска. Предлагаемый способ позволяет повысить производительность процесса литья реактопластов под давлением за счет сокращения времени цикла литья.

Изобретение относится к переработке пластмасс и может быть использовано при литье реактопластов под давлением.

Известен способ изготовления изделий из реактопластов, включающий пластикацию материала в литьевой машине и впрыск его через обогреваемую литниковую систему в обогреваемые оформляющие полости формы (А.Д. Соколов и др. Производство электротехнических изделий из реактопластов литьем под давлением. М. Энергия, 1979. С.95-98).

Недостатками этого способа являются его низкая производительность, связанная с тем, что материалу до начала отверждения в оформляющих полостях формы необходимо время для прогрева до их температуры, и низкое качество изделий из-за коробления, вызванного неравномерным отверждением материала по сечению изделия.

Также известен способ изготовления изделий из реактопластов, включающий пластикацию материала в литьевой машине и впрыск его через обогреваемую литниковую систему, содержащую участки, нагретые выше и ниже температуры оформляющих полостей формы, в обогреваемые оформляющие полости формы (авт.св. СССР N 1660986, кл. B 29C 45/27, 1991).

Недостатком этого способа также является низкая производительность, особенно при изготовлении мелких изделий (массой до 80 г), связанная с тем, что время жизнеспособности материала в оформляющих полостях формы значительно превосходит время впрыска, что ведет к увеличению времени цикла за счет необоснованно большого времени выдержки изделия под давлением.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления изделий из реактопластов, включающий пластикацию материала в литьевой машине и впрыск его через обогреваемую литниковую систему, содержащую участки, нагретые выше температуры оформляющих полостей формы, в обогреваемые оформляющие полости формы (авт.св. СССР N 1207787, кл. B 29C 45/27, 1986).

Данный способ в отличие от предыдущего допускает варьирование расположения участков литниковой системы, нагретых выше температуры оформляющих полостей формы, что позволяет приблизить, если это теоретически возможно, время жизнеспособности материала в форме ко времени впрыска, однако полностью достичь именно этого времени жизнеспособности материала практически невозможно без возможности варьирования длиной этих участков и температурой материала, что этот способ не позволяет. Таким образом, производительность этого способа также остается низкой, особенно для изделий малой массы, для которых невозможно достичь такого времени жизнеспособности при температуре материала, равной температуре оформляющих полостей формы.

Таким образом, неперекрываемое время цикла изготовления изделий аналога складывается из времени впрыска, времени прогрева материала до температуры оформляющих полостей формы, времени потери жизнеспособности при этой температуре и времени отверждения, а для аналога и прототипа из времени впрыска, времени потери жизнеспособности и времени отверждения, причем единственной составляющей цикла, которая не является объективно необходимой, является время потери жизнеспособности, которое,

как показал опыт практической реализации перечисленных способов, в большинстве случаев превосходит время впрыска в 2-10 раз, что существенно удлиняет цикл.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности за счет сокращения времени цикла.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления изделий из реактопластов, включающем пластикацию материала в литьевой машине и впрыск его через обогреваемую литниковую систему, содержащую участки, нагретые выше температуры оформляющих полостей формы, в обогреваемые оформляющие полости формы, согласно изобретению за время впрыска материала через литниковые каналы его разогревают до температуры не ниже температуры оформляющих полостей формы, но ниже температуры термодеструкции в расчетном режиме для времени жизнеспособности расплава, равного времени впрыска. Режим нагрева в этом случае определяют из уравнения модифицированного критерия Бейли.

Это позволяет повысить производительность за счет сокращения времени цикла, так как время выдержки под давлением изделия в форме будет минимальным и равным времени впрыска.

Для литниковой системы , имеющей центральный литниковый канал 1, n разводящих каналов 2 и n впускных каналов 3, определяют среднюю скорость впрыска материала через каждый канал при заданном технологическими параметрами литьевой машины расходе материала. Затем, зная длину и форму литниковых каналов и их поперечного сечения, определяют условия теплообмена для каждого канала 1-3, после чего по модифицированному критерию Бейли.

Пример литниковой системы: tп.л. время впрыска через центральный литниковый канал, c, tпер время начала впрыска через участок литниковой системы, нагретый выше температуры оформляющих полостей формы, c, tразв. время впрыска через разводящий литник, c, tвп время впрыска через впускной литник, c, t* время жизнеспособности расплава полимера, равное полному времени впрыска, время вязко-пластического состояния материала при температуре входа в литниковую систему, время вязко-пластического состояния материала при температуре оформляющих полостей формы.

Решение уравнения (2) можно представить в другом виде, приемлемом для конструкторского расчета реальных литьевых форм, заменив параметр времени на параметры литниковой системы:

T(t) T(li 1-n; toi 1-n), (2)

где li длина каждого из участков литниковой системы, отличающегося от предыдущего формой поперечного сечения или температурой поверхности, м,

toi температура стенки каждого из этих участков, oC, что позволит рассчитать длину и температуру стенки литниковых каналов формы для любой реальной конструкции формы на любое изделие.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить производительность литья реактопластов под давлением за счет сокращения времени цикла литья при обеспечении времени жизнеспособности расплава полимера в форме, равного времени впрыска.

Способ может быть реализован следующим образом.

Термореактивный материал, например литьевой фенопласт марки 020-210-75, ТУ-6-05-1845-78, загружают в литьевую машину, например реактопластавтомат ДР 3130-125Р, в которой осуществляют его пластикацию при температуре 120o. Затем расплав полимера впрыскивают в литьевую форму через литниковую систему, центральный литниковый канал и часть разводящих каналов, которые нагреты до 180oC, а оставшаяся часть разводящих каналов и впускные нагреты до температуры 280oС, что обеспечивает реализацию способа при изготовлении в ней брусков для стандартных испытаний при прогреве материала на первом участке до 150oC, а к моменту входа в оформляющие полости, температуру которых поддерживают равной 180oC, до 209oC, что обеспечивает время жизнеспособности расплава реактопласта в гнездах формы, равное времени впрыска 3,5 с.

Аналогично для изделия типа "экран" при той же температуре пластикации, первого участка литниковой системы и оформляющих полостей формы температуру второго участка литниковых каналов устанавливают равной 230oC, что обеспечивает температуру материала на входе в оформляющие полости формы, равную 181oC, и время жизнеспособности, равное времени впрыска 15 с.

Общими условиями проведения каждой серии опытов являются

применение одной и той же литьевой машины, описанной в примере реализации способа, использование двух форм на изделия, описанные в примере реализации способа, подбор температурных параметров для получения качественных изделий.

В каждой серии опытов первый пример относится к способу-аналогу второй к способу-прототипу, третий к заявляемому способу.

Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит сократить время цикла изготовления изделий на 10-15% что позволит на столько же повысить производительность.

1.1 Формула изобретения

Способ изготовления изделий из реактопластов, включающий пластикацию материала в литьевой машине и впрыск его через обогреваемую литниковую систему, содержащую участки, нагретые выше температуры оформляющих полостей формы, в обогреваемые оформляющие полости формы, отличающийся тем, что за время впрыска материала через литниковые каналы его разогревают до температуры не ниже температуры оформляющих полостей формы, но ниже температуры термодеструкции в режиме, обеспечивающем достижение времени жизнеспособности расплава, равного времени его впрыска.

2. Способ изготовления крупногабаритных полых изделий из реактопластов

Использование: в производстве крупногабаритных изделий из пластмасс в закрытых формах. Сущность изобретения: в способе изготовления крупногабаритных полых изделий из реактопластов путем прессования, при котором в покрытую воском формующую полость помещают армирующий материал и пластмассу, осуществляют формование изделия и отверждение для повышения эффективности процесса изготовления изделия и улучшения условий его проведения, формующую полость образуют повторяющими геометрию формующих поверхностей пресса тонкостенными обкладками, образующими кассету, при этом армирующий материал помещают непосредственно на одну из обкладок, затем либо подают пластмассу, закрывают другой обкладкой, помещают кассету в пресс и под действием давления осуществляют прессование либо при установленной в прессе кассете осуществляют распыление пластмассы в формующую полость с последующим формованием. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к способу изготовления предметов из пластмассы в оболочковых формах.

До настоящего времени крупногабаритные предметы из пластмассы, как правило, изготавливали только вручную и в открытых формах, как, например, детали вагонных корпусов, баки, корпуса лодок и каноэ и т.д. При этом применяют пластмассу с волоконным армированием и, в частности, полиэфирную пластмассу, армированную стекловолокном. Армирующее волокно вместе с пластмассой слоями наносят на открытую форму, затем пластмассу впрессовывают в армирующее волокно с помощью соответствующих инструментов, при этом смачиваются армирующие волокна и удаляется воздух, оставшийся в слое во время формирования. При использовании отрезков армирующих волокон пластмассу можно под давлением напылять вместе с армирующими волокнами, пока не будет получен слой достаточной толщины.

Однако применение подобных открытых форм для изготовления предметов из пластмассы имеет недостатки, связанные с загрязнением окружающей среды и опасностью для здоровья в связи с тем, что столь вредные вещества, как стирол при использовании полиэфирных пластмасс свободно подается в процессе затвердения и может смешиваться с воздухом в рабочем помещении, из-за чего возникает необходимость в вентиляции подобных рабочих помещений. В результате возникают значительные затраты, связанные не только с вентиляцией, но и с обогревом помещения из-за сильного теплообмена с воздухом в ходе неизбежной вентиляции.

Перечисленные недостатки можно устранить, изготавливая предметы из пластмасс в полностью закрытых пресс-формах, откуда легко отводить вредные газы с тем, чтобы не загрязнять воздух в рабочем помещении. Как правило, закрытые пресс-формы состоят из двух частей, образующих единый блок, между ними находится зона формообразования, где и происходит получение формуемого предмета. Как правило, пластмасса подается в матрицу, заполняет ее и затем подвергается действию формообразующего давления за счет введения в матрицу пуансона. Также можно прессовать пластмассу в закрытой пресс-форме либо нагнетать пластмассу в зону формообразования пресс-формы.

Но при получении в закрытых пресс-формах оболочкового типа изделий требуется приложение сравнительно больших давлений, в связи с чем пресс-форма должна обеспечивать очень большую стабильность наряду с высоким качеством отделки поверхностей формообразования, по этой причине подобные пресс-формы изготавливают из стали. Однако изготовление таких пресс-форм оказывается весьма сложным, из-за чего они становятся слишком дорогими при производстве малых партий либо при производстве очень больших предметов типа корпусов лодок, каноэ, яликов, деталей вагонных корпусов, баков и т.д.

Известен способ изготовления крупногабаритных полых изделий из реактопластов путем прессования, при котором в покрытую воском формующую полость помещают армирующий материал и пластмассу, осуществляют формование изделия и отверждение.

Целью предлагаемого способа является повышение эффективности процесса изготовления изделия и улучшение условий его проведения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления крупногабаритных полых изделий из реактопластов путем прессования, при котором в покрытую воском формующую полость помещают армирующий материал и пластмассу, осуществляют формование изделия и отверждение, формующую полость образуют повторяющими геометрию формующих поверхностей пресса тонкостенными обкладками, образующими кассету, при этом формующий материал помещают непосредственно на одну из обкладок, затем либо подают пластмассу, закрывают другой обкладкой, помещают кассету в пресс и под действием давления осуществляют прессование, либо при установленной в прессе кассете осуществляют расплавление пластмассы в формующую полость с последующим формованием.

Кроме того, одну из формующих поверхностей покрытых воском обкладок снабжают гелиевым слоем, температуру кассеты повышают за счет теплопередачи от элементов, образующих формующую полость пресса, кассету удаляют из пресса до того, как пластмасса достаточно отвердеет, чтобы окончательное отверждение происходило вне пресса, температуру помещенной в пресс кассеты устанавливают ниже температуры элементов, образующих формующую полость пресса, разность температур между кассетой и элементами, образующими формующую полость пресса, выбирают в зависимости от толщины обкладок кассеты.

На фиг. 1 показан раскрытый пресс для изготовления из пластмассы изделий с помощью оболочковых форм, поперечное сечение; на фиг. 2 и 3 - кассетная тележка, используемая для изготовления кассеты, действующая как форма, поперечное сечение; на фиг. 4 - установка готовой формовой кассеты в пресс; на фиг. 5 - пресс с установленной туда кассетой в закрытом положении без приложения формующего давления, поперечное сечение; на

фиг. 6 - пресс, снабженный кассетами с приложением давления, поперечное сечение; на фиг. 7 - вариант способа, поперечное сечение; фиг. 8 и 9 служат иллюстрацией к изготовлению нижней и верхней частей соответственно.

При описании вариантов реализации способа предполагается, что изготавливаются удлиненные предметы с V-образным поперечным сечением.

В соответствии с данным изобретением работа осуществляется в прессе 1 с применением кассеты 2 в качестве формы. Кассета 2 состоит из нижней части 3 (матрица) и верхней части 4 (пуансон), между нижней 3 и верхней 4 частями кассеты образуется закрытая оформляющая зона 5, соответствующая требуемой форме оболочки.

По предлагаемому способу на первом этапе происходит изготовление формовой кассеты 2, оно осуществляется в хорошо вентилируемой камере, отдельной от рабочего помещения. При изготовлении кассеты применяется кассетная тележка 6, на которую укладывается нижняя часть 3 формовой кассеты; затем она устанавливается в распылительной камере, где на вощеные оформляющие поверхности 7 нижней части кассеты наносится тонкий гелевый слой, и нижняя часть 3 кассеты остается полностью открытой до затвердевания гелевого слоя. Нанесенный гелевый слой образует внешнюю поверхность изготавливаемого предмета.

После затвердевания гелевого слоя на нижнюю часть 3 кассеты и/или верхнюю ее часть 4 за пределами распылительной камеры укладывается армированный слой 8 в виде отрезков или заготовок стекловолокна, а также иное армирование. После того, как армированный слой 8 уложен, на нижнюю часть 3 кассеты подается пластмасса 9, затем на нижнюю часть кассеты 3 накладывается вощеная изнутри верхняя часть кассеты, что изображено на фиг. 3. Теперь кассета готова, и ее с помощью подъемной скобы 10 устанавливают в пресс 1, что показано на фиг. 4.

Поскольку при изготовлении рассматриваемых предметов следует предусмотреть длинные пути растекания пластика и приложение значительных прессовых усилий, то между фланцевыми участками 11 нижней и верхней частей кассеты размещаются прокладки 12, показанные на фиг. 3.

После того, как кассета 2 опущена в кассетную опору 13 пресса, нагретую до заданной температуры, например до 30-60 ⁰С и предпочтительно до 40-50оС, верхняя часть 14 пресса поворачивается гидравлическими или пневматическими цилиндрами, не показанными на фигурах, до закрытого положения, изображенного на фиг. 5, когда верхняя часть 14 фиксируется на станине 15 пресса. В этом положении гидравлическое средство 16 с напорными трубами 17 опускается, и кассетная ответная часть 18 может перемещаться относительно верхней части 14, устанавливаясь против кассеты 2, помещенной в пресс 1. Ответная часть 18 имеет такую же температуру, что и кассетная опора 13, например 30-60оС. Именно такое сомкнутое положение пресса изображено на фиг. 5, при этом формообразующее давление еще не приложено.

Когда кассета 2 устанавливалась в пресс 1, там уже имелся пластик, и теперь происходит прессование за счет того, что в напорные трубы 17 подается сжатая среда: они прижимают кассетную ответную часть 18 к формовой кассете 2, опирающейся на кассетную опору 13, этот процесс происходит до тех пор, пока не будет достигнуто заданное давление прессования, в результате чего пластик растекается и полностью заполняет оформляющую зону 5. Форма зоны 5 измениться при этом не может благодаря противодействию кассетной опоры 13 и ответной части 18. Давление прессования может варьироваться в зависимости от размера и формы изготавливаемого предмета, при этом с помощью прессового средства, представленного здесь в виде напорных труб, могут создаваться очень большие усилия, гарантирующие растекание пластика по заданному пути и полное заполнение оформляющей зоны даже при изготовлении очень больших предметов.

Если в кассете 2 при ее установке в пресс 1 имеются длинные пути растекания пластика, то температуру не следует повышать более 17-22оС, т.е. повышать выше комнатной температуры с тем, чтобы задержать отверждение пластика и иметь время для растекания и полного заполнения формооб-

разующей зоны 5, прежде чем пластик станет вязким. По мере того, как к установленной в пресс кассете 2 прикладывается давление, она начинает нагреваться снаружи от нагретой кассетной опоры 13 и ответной части 18. Проходит время, пока тепло проходит от опоры и ответной части и начинает поступать к пластику, когда происходит его растекание, влияние тепла частично зависит от начальной разности температур между кассетным основанием и ответной частью с одной стороны и установленной формовой кассетой с другой, и частично от толщины стенки кассеты. Меняя указанные факторы от длины растекания пластика, т. е. от формы и протяженности изготавливаемого предмета, а также от оформляющей зоны, всегда можно получить время, необходимое для растекания пластика до того, как он станет вязким и по крайней мере частично отвердеет под воздействием повышенной температуры. При изготовлении предметов в кассетах с большей площадью при большой толщине стенок применяют низкие входные температуры, тогда как при изготовлении небольших предметов температура может быть сравнительно высокой, а стенки - сравнительно тонкими.

Время, которое кассета 2 должна пробыть под прессом 1 при действии давления, определяется указанной разностью температур и толщиной стенок кассеты, и как только достигается температура, когда начинается твердение и выделение тепла, т.е. по достижении экзотермической точки на экзотермическом графике пластика, кассета 2 вынимается из пресса, снижается давление в напорных трубах 17 и средство 16 поднимает кассетную ответную часть 18. Далее от станины 15 освобождается верхняя часть 14 и переводится в открытое положение, далее из пресса поднимают горячую формовочную кассету 2 и опускают ее в кассетную тележку 6, где происходит окончательное отверждение пластика благодаря теплу, накопленному в кассете. В тот момент, когда из пресса поднимается формовая кассета, туда можно устанавливать следующую готовую кассету для прессования по описанной выше методике, таким образом, благодаря данному изобретению обеспечивается очень быстрое и рациональное производство крупногабаритных предметов. Так как

тепло уходит из пресса с подъемом кассеты, нет необходимости в его охлаждении, как это делается по нынешним технологическим процессам для удаления избыточного тепла, полученного в ходе отверждения пластика.

Итак, в соответствии с данным изобретением, окончательное отверждение происходит за пределами пресса и по его завершению верхнюю часть 4 кассеты поднимают и из кассеты 2 извлекают отформованный предмет для придания ему дальнейшей полировки. Затем обрабатывают кассету, очищая и покрывая воском ее поверхности, после чего кассета готова к использованию.

На фиг. 7 показан другой вариант реализации этого способа, отличающийся от предыдущего тем, что пластик под давлением распыляют с помощью распылительного устройства 19 в кассетную форму 2, установленную в прессе, т.е. имеет место прессование с истечением в отличие от вышеопи- санного способа, который можно охарактеризовать как мокрое прессование. После того, как пластик под давлением распылен в формовую кассету, к прессу прикладывается полное давление. При мокром прессовании, когда пластик вводится внутрь без распыления, прессование производилось по вышеописанному способу при повышенном формовочном давлении.

На фиг. 8 и 9 показано, каким образом пресс может использоваться для изготовления нижней части 3 и верхней части 4 кассеты соответственно. Для изготовления нижней части кассеты 3 на поверхностях 20 прессовой опоры 15 после нанесения воска создается слой из стекловолокна и пластика в жидком состоянии в количестве, достаточном для получения нижней части кассеты заданной толщины. На слой 21 накладывается заранее изготовленная нижняя часть кассеты 22 с уменьшенной толщиной, а на нижней части кассеты размещается верхняя часть 4 с эталонным предметом 23, определяющим форму оформляющей полости 5 кассеты. Затем пресс 1 закрывается, и устанавливается давление, необходимое для формирования нижней части кассеты, при этом нижняя часть 22 уменьшенной толщины тесно соединяется со слоем 21 стекловолоконного армирования и пластиком, после чего пластик затверждается.

На фиг. 9 показано, как изготавливается верхняя часть 4 кассеты. На опоре 6 размещается нижняя часть 3 кассеты, туда помещается эталонный предмет 23. После этого устанавливается заранее изготовленная верхняя часть 24 уменьшенной толщины, а на поверхности 25 ответной части 18 образуется поверхность 26 из стекловолокна и пластика в жидком состоянии в количестве, достаточном для получения заданной толщины у готовой верхней части 4. Пресс закрывается, устанавливается давление для формирования верхней части кассеты, изготавливаемой таким же образом, как нижняя часть.

Данное изобретение не ограничивается рассмотренными выше в тексте и на фигурах примерами, возможны его различные изменения и модификации, не выходящие за пределы изобретательской идеи, оговоренной в формуле изобретения. Так, изобретение может реализоваться без приложения тепла с использованием отвердителя, ускоряющего отверждение пластика при комнатной температуре, в ряде случаев кассету можно оставлять под прессом до полного отверждения пластика. В этих случаях внешнюю поверхность изготавливаемого предмета не следует покрывать гелевым слоем, а применять так называемое поверхностное матирование.

2.1 Формула изобретения

1. Способ изготовления крупногабаритных полных изделий из реактопластов путем прессования, при котором в покрытую воском формующую полость помещают армирующий материал и пластмассу, осуществляют формование изделия и отверждение, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса изготовления изделия и улучшения условий его проведения, формующую полость образуют повторяющими геометрию формующих поверхностей пресса тонкостенными обкладками, образующими кассету, при этом армирующий материал помещают непосредственно на одну из обкладок, затем либо подают пластмассу, закрывают другой обкладкой, помещают кассету в пресс и под действием давления осуществляют прессование, либо при установленной в прессе кассете осуществляют расплавление пластмассы в формующую полость с последующим формованием.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одну из формообразующих поверхностей покрытых воском обкладок снабжают гелиевым слоем.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что температуру кассеты повышают за счет теплопередачи от элементов, образующих формующую полость пресса.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что кассету удаляют из пресса до того, как пластмасса достаточно отвердеет, чтобы окончательное отверждение происходило вне пресса.

5. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что температуру помещаемой в пресс кассеты устанавливают ниже температуры элементов, образующих формующую полость пресса.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что разность температур между кассетой и элементами, образующими формующую полость пресса, выбирают в зависимости от толщины обкладок кассеты.

3. Литье под давлением: Основы технологии

Основы технологии литья под давлением Исключительное разнообразие штучных изделий из полимерных материалов, широкий комплекс предъявляемых к ним требований (потребительские, эксплуатационные, технологические, экономические, дизайна) диктует необходимость применения и совершенствования разнообразных методов литья под давлением, каждый из которых позволяет наиболее полно решать поставленные задачи.

Разновидности пластикации

Пластикация, то есть расплавление полимерного материала под давлением, во многом определяет качество изделия. Различают червячную пластикацию и поршневую. Червячные пластикаторы имеют высокую производительность, обеспечивают отличную гомогенизацию расплава, что особенно важно при использовании дробленки или суперконцентрата, и поэтому име-

ют наибольшее распространение. Поршневые пластикаторы используются значительно реже, поскольку они не обладают перечисленными выше качествами. Но и они не без достоинств, среди которых: способность обеспечивать высокую скорость инжекции расплава в форму, возможность реализовывать эффект мрамора или, если необходимо, яшмы, пластикацией смеси разных по цвету пластмасс.

Иногда применяют раздельную пластикацию, при которой полимер сначала поступает из бункера в вышеуказанный червячный предпластикатор, приготавливающий расплав, а затем через регулирующий кран расплав направляется в поршневой пластикатор, осуществляющий дозирование и высокоскоростную инжекцию в форму. Заметим, что такое нехитрое изделие как расческа, наиболее эффективно производится на литьевых машинах с раздельной червячно-поршневой пластикацией.

На этапе пластикации основными технологическими параметрами являются: температура расплава по длине цилиндрической части материального цилиндра, температура сопла, установленного на выходе из материального цилиндра, скорость вращения червяка и величина противодавления при его отходе.

4. Методы литья под давлением

4.1 Инжекционный метод

Требуемый объем расплава (доза) накапливается в материальном цилиндре ЛМ и затем под высоким давлением (100-200 МПа) впрыскивается, инжектируется, в форму за короткий, измеряемый секундами, интервал времени. Это наиболее распространенный способ. Он позволяет получать изделия сложной конфигурации, с различной толщиной стенок, как из термопластов, так и из термореактивных пластиков, допускает использование многогнездных форм с различной литниковой системой. Особенность технологии -- объем изделий с литниками не превышает паспортного объема впрыска используемой ЛМ.

4.2 Интрузионый метод

Применяется при червячном способе пластикации для получения толстостенных изделий. Его суть -- вращением червяка расплав в режиме экструзии подается в пресс-форму и заполняет ее, после этого червяк останавливается и осевым движением подпитывает форму, компенсируя естественную усадку остывающего расплава. Особенность подобного способа -- объем изделия может превышать паспортный объем впрыска ЛМ, но развиваемое в литьевой форме давление невелико, вследствие чего геометрия изделия не должна быть сложной, гнездность формы ограничена, получение тонкостенных изделий затруднено, кроме того, необходимо учитывать термостабильность полимера.

4.3 Инжекционно-прессовый

Метод используется для получения изделий значительных по площади прессования, когда заполнение формы сопровождается существенным падением давления расплава в ее периферийных частях, что вызывает эффект разнопрочности изделия. Сущность технологии состоит в том, что давление на расплав в форме создается не только усилием инжекции, но и за счет прессового механизма узла смыкания. С этой целью применяются литьевые формы, конструкция которых допускает перемещение пуансона и после смыкания формы.

4.4 Инжекционно-газовое литье (ИГЛ)

Относится к новым методам переработки термопластов с помощью ЛМ, и поэтому, в частности, его названия еще до конца не определилось. В литературе можно встретить название типа «литье с газом», «литье с подачей сжатого газа», GJD-TEHNJKA, GAS-Jngection Molding и др. Технологически процесс ИГЛ заключается в следующем: расплав полимера инжектируется в форму, заполняя ее на 70-95%. Затем в форму через специальное сопло, или через ниппель в форме подается под давлением газовая смесь, которая «раздувает» расплав, увеличивая тем самым толщину слоя полимера, образовавшегося при его соприкосновении с холодной стенкой формы, и способствуя заполнению конструктивных углублений. После образования изделия газовая смесь удаляется из формы в приемник, пластикатор впрыскивает остаток расплава, «запечатывающий» форму.

Газовая смесь (азот, углекислый газ) может подводиться от компрессора или от баллона, важно чтобы ее давление было около 80 МПа. Ввод газа в форму может быть единичным или многократным, ступенчатым по величине давления.

Технология ИГЛ позволяет экономить до 40% дорогостоящего полимерного материала за счет уменьшения толщины стенки изделия, сократить цикл изготовления на 25-35%, уменьшить вероятность брака за счет исключения таких видов дефектов, как утяжены, коробления, развитый облой. Кроме того, как показывает практика, инжекционно-газовая технология позволяет упростить конструкцию и понизить стоимость формующей оснастки.

Существенная трудность ИГЛ-технологии состоит в необходимости высокоточного управления литьевой машиной, усложняется конструкция сопла, повышаются требования к расчету и качеству изготовления литниковой системы и сопряжений литьевых форм.

4.5 Многослойное литье

Относится к специальным видам, иногда называемым соинжекционными. Это название отражает общую особенность этих методов -- обязательное участие в процессе двух, а в некоторых случаях и трех инжекционных узлов, в каждом из которых пластицируется полимерный материал с индивидуальными свойствами. Таким образом, появляется возможность получать многоцветные изделия, изделия, состоящие из различных видов пластмасс (поверхность из ПЭВП, а основной объем из вспененного полистирола), использовать вторичное полимерное сырье для внутренних, неответственных частей деталей, производить изделия гибридной конструкции и пр. Многослойное литье осуществляется несколькими способами.

4.6 Сэндвич-литье

Заключается в попеременной подаче в литьевую форму полимерных расплавов из двух пластикаторов. Два инжекционных узла присоединяются к соплу, в конструкции которого предусмотрено переключающее устройство. Как правило, это управляемый игольчатый клапан (ИК). Клапан попеременно или одновременно соединяет с литьевой системой формы пластикационные узлы. Материал из первого узла под высоким давлением и с высокой скоростью инжектируется в форму, образуя наружное покрытие изделия. Затем внутренний объем изделия заполняется материалом из второго узла, после чего в работу повторно включается первый узел, добавляющий остатки расплава в форму и «запечатывающий» изделие.

4.7 Соинжекционное литье

Требует применения сопла специальной конструкции, называемого также разделительной головкой. Эта технология позволяет получать изделия с числом слоев больше двух, с полным или частичным разделением цветов.

4.8 Литье в многокомпонентные формы (Multi-component injection molding)

Позволяет получать изделия с четким разделением цветов, а также детали гибридной конструкции, в которых из каждого полимерного материала исполнена центральная или периферийная часть. В этом случае инжекционные узлы выполняют традиционные функции, а конструкция детали определяется устройством литьевой формы. Литьевая форма имеет две литниковых системы, постоянно сомкнутые с инжекционными узлами I и II. В пуансоне формы имеются подвижные вставки, перемещаемые пневмоприводами. Вставки оформляют тот или иной конструкционный элемент изделия. Особенность этого метода состоит в том, что работа узлов инжекции происходит изолировано друг от друга. Поэтому если узел II в приведенном примере работает в режиме инжекции, то узел I может действовать в интрузионном режиме, благодаря чему объем части изделия, формуемой из полимера I, может иметь весьма значительный размер.

4.9 Ротационное литье (не путать с ротационными ЛМ)

Является разновидностью описанного выше способа, поскольку позволяет решать те же задачи, однако требует использования съемной вставки. После оформления центральной части изделия (узел I) вставка извлекается, а в образовавшийся объем инжектируется расплав из узла II. В цикл производства изделия ротационным литьем введена дополнительная операция размыкания формы и удаления (установки) вставки, что не способствует высокой производительности метода.

5. Особенности литья под давлением различных термо- и реактопластов

Сведения, содержащиеся в этом разделе, не включают рекомендации по пуску и наладке процесса, требований к условиям эксплуатации ЛМ и литьевых форм, правил неукоснительного соблюдения параметров метода, назначенных компетентным специалистом, обладающим инженерным уровнем знаний. Таким образом, предлагаемые рекомендации действуют для установившегося режима работы оборудования и оснастки.

ПЭНП перерабатывается легко, при охлаждении способен к кристаллизации с изменением твердости, чувствителен к равномерности распределения температуры в форме. Место входа охлаждающей воды в форму следует располагать рядом с литниковыми каналами, а ее отвода -- как можно дальше. Заполнение формы быстрое, в связи с чем необходима ее эффективная вентиляция.

ПЭВП - по сравнению с предыдущим полимером имеет большую степень кристалличности и менее текуч в расплаве, но позволяет получать изделия с меньшей толщиной стенки при более высокой жесткости.

ПП - кристалличность до 60%, температура переработки для некоторых марок до 2800 С, инжекционное давление до 140 МПа. Вязкость расплава в большей степени зависит от скорости сдвига, чем от температуры. С повышением давления ПТР растет, охлаждается в форме быстро. Процесс ведут при высоких температурах цилиндра и низком давлении литья.

ПС - легкотекуч в расплаве, позволяет получать тонкостенные жесткие изделия, чувствителен к перегреву.

УПС отличается от ПС несколько меньшей текучестью и большей усадкой.

АБС-пластик относится к конструктивным маркам, имеет большую вязкость в расплаве, труднее перерабатывается в тонкостенные изделия.

ПММА имеет невысокую термостабильность, чувствителен к перегреву, требует подсушки и тщательного контроля температуры. При впрыске расплава в холодную форму возможно образование пузырей; переходы в форме должны быть плавными, а их число минимальным.

ПВХ перерабатывается без особых затруднений, но весьма чувствителен к соблюдению температурного режима и особенно перегреву. Вязкотекучее состояние нестабильно, может сопровождаться автокаталитической деструкцией с изменением цвета от слоновой кости до темно-вишневого. Длительность пластикации должна быть минимальной.

ПА - кристаллические, гигроскопичные термопласты с высокой текучестью расплава. При расплавлении объем возрастает до 15%. Термостабильность невысокая, поэтому длительность пластикации ограничена. При нагреве в расплаве образуются пузырьки. Требует обязательной тщательной сушки. Желателен предварительный прогрев. Давление литья до 100 МПа. При литье наполненных ПА возможна ориентация частиц измельченного волокна. Желателен отжиг изделий.

ПК - относятся к теплостойким полимерам, характерна высокая вязкость расплава, термически стабилен. Вязкость в основном зависит от температуры. Температура формы до 100 °С. Гигроскопичен, требует длительной сушки и предварительного подогрева, в том числе и в бункере ЛМ.

ПЭТФ, ПБТФ и ПОМ относятся к полимерам с повышенной термостойкостью. Требуют тщательной сушки до содержания влаги менее 0,01%. Термостабильны. Вязкость расплавов средняя и низкая с увеличением температуры снижается. Тонкостенность изделий нередко достигается последующим раздувом (ПЭТ-бутылки).

Список использованной литературы

1. http://www.findpatent.ru/patent/209/2099190.html

2. http://plastinfo.ru/information/articles/107/

Размещено на Allbest.ru