Литье деталей из термореактивных пластмасс

Максимальный объем отливки в данной схеме ограничен максимально возможным осевым перемещением шнека, (которое, как правило, не превышает его утроенного диаметра. Разновидность метода литья под давлением, так называемая и н т р у з и я, позволяет изготавливать отливки объемом в 10--22 раза большим, чем в предыдущей схеме, при тех же размерах шнека. При интрузии основной объем полости формы заполняется не за счет осевого перемещения, а за счет вращения шнека.

Процесс интрузии заключается в следующем. В конце цикла шнек находится в крайнем переднем положении. После смыкания формы и установления контакта между механизмом впрыска и формой начинается вращение шнека. Транспортируемый шнеком и пластицирующийся материал через литник заполняет полость формы. По мере ее заполнения растет гидравлическое сопротивление и соответственно давление перед шнеком. При некотором (регулируемом) давлении вращающийся шнек под действием давления начинает отходить назад, а транспортируемый шнеком материал скапливается в освобожденном им объеме камеры цилиндра. Началу отхода шнека назад соответствует степень заполнения полости формы 85--93% . Объем материала, накапливаемого перед шнеком, должен быть больше объема оставшейся незаполненной части формы. Набрав в сопловую часть порцию материала, шнек прекращает вращение и перемещается вперед, завершая впрыск. После заполнения следуют операции выдержки под давлением и выдержки на отвердение с последующим размыканием формы. Так как давление, развиваемое шнеком при его вращении, много меньше того, которое он может создать при осевом перемещении, по этой схеме можно изготовлять только толстостенные изделия, полость формы которых не оказывает значительного гидравлического сопротивления.

По схеме процесса интрузии операция пластикации совмещена не с выдержкой под давлением, а с впрыском в форму, и поэтому время пребывания в цилиндре основной массы впрыскиваемого материала намного меньше времени цикла. Это позволяет нагревать расплав в цилиндре до Т_пп более высокой, чем в технологической схеме, показанной на рис. 1.6, в. Схема процесса интрузии особенно выгодно отличается с точки зрения сокращения цикла при литье толстостенных изделий с длительным временем прогрева материала в форме.

Ни в одной из рассмотренных схем невозможно осуществить температурный режим Т_пп = Т_фр из-за неизбежного преждевременного отвердения материала. Однако этот тепловой режим является самым рациональным, который может быть обеспечен применением новых технологических схем, отличающихся от рассмотренных выше. Принципиальное отличие одной из таких схем состоит в том, что при впрыске материал продавливается через отверстие литника малого диаметра (0,1--0,3 мм) длиной до 30 мм под большим давлением (до 350 МПа) . Значительная работа продавливания через литник, превращаясь в тепло, приводит к дополнительному быстрому прогреву материала непосредственно перед входом в оформляющую полость.

Другая схема заключается в том, что на переработку поступает материал, не содержащий отверждающего агента. Отверждающий агент подается в уже нагретый материал и смешивается с ним непосредственно на входе в форму. Принципиальное осуществление этой технологической схемы показано на рис. 1.6, г. Работа по этой схеме заключается в следующем. Материал, пластицируемый шнеком 27, Доводится до температуры Т_фр и подается в сопловую часть. Здесь он может пребывать сколь угодно долгое время без опасности отвердения. На стадии впрыска шнек 27 начинает движение вперед и развивает давление, воздействующее на часть конической поверхности клапана 23, представляющего собой единое целое с кольцевой тарелкой 25 пружины 26. Когда создаваемое этим. давлением осевое усилие на клапане 23 превосходит установленное начальное усилие сжатия пружины 26, клапан перемещается влево и материал из сопловой камеры через открывшееся отверстие 28 подается в смесительную камеру 22. Одновременно с началом движения шнека 27 вперед через канал 24 в тарелке и клапане начинает поступать жидкий отвердитель; смешивающийся с материалом в камере 22. Смесь этих компонентов через литник 21 поступает в оформляющую полость формы 20. Эта разновидность рассматриваемой технологической схемы не обеспечивает нужного смешения компонентов, что приводит к неоднородности степени отвердения. Вследствие этого промышленное внедрение процесса по указанной схеме сдерживается.

Способ литья под давлением реактопластов, освоенный отечественной промышленностью, широко применяется за рубежом. Наибольшее развитие лртье под давлением реактопластов получило в Японии. Здесь этим способом перерабатывается 65--70% всех фенопластов. Многочисленные преимущества литья под давлением в конечном счете позволяют еще шире его использовать благодаря большей возможности автоматизировать процесс, строгому контролю каждой операции в технологическом цикле, отказу от применения дорогостоящего дополнительного оборудования (таблеточных машин, установок предварительного подогрева и т. д.), сокращению продолжительности, цикла формования и три -- пять раз и увеличению за счет этого часовой производительности. В качестве примера в табл. 1.2 приведено соотношение времени формования двух типичных изделий способами прямого прессования на гидравлическом прессе и литья под давлением на реактопластавтомате.

9. Оборудование для формования изделий из пластмасс

Для прессования изделий из реактопластов применяют гидравлические прессы. Применяемые в отечественной промышленности гидравлические прессы-полуавтоматы серии ДБ модификации А,Б, В, Г -- универсальные. Основные технологические параметры прессов регулируются в широких пределах, например, усилие смыкания пресс-форм -- от 10%-ного номинального усилия до максимального, усилие размыкания пресс-форм --в пределах 20--25% от номинального. Скорости смыкания пресс-форм при рабочем ходе составляют от 250 мм/с, а при наладочном режиме -- 9 мм/с. Чтобы интенсифицировать процесс прессования * изделий из реактопластов, существующий парк прессов стали оснащать шнековыми приставками различного типа (таблетирующими, экструдирующими, инжектирующими, многошнековыми), которые обеспечивают быстрый и равномерный разогрев пpecc-материалов, а следовательно, высокое качество готовых изделий и ускоренный цикл прессования.

За рубежом прессовое оборудование для переработки реактопластов выпускают крупнейшие фирмы, главными из которых являются: «Даке» (Dake corp., США), «Элланс» (Ellans, США), «Бипель» (Bipel, Англия), «Баттенфельд» (Battenfeld, ФРГ), «Краусс-Маффей» (Krauss-Maffei, ФРГ), «Мацуда» (Matsuda, Япония), «Тосиба» (Toshiba, Япония) и др. На рис 1.7 приведена типовая схема отечественного полуавтоматического рамного гидравлического пресса с индивидуальным приводом. Он состоит из следующих основных частей: сварной рамы 9, главного 7 и выталкивающего 1 цилиндров с дифференциальными плунжерами 8 и 10, нижнего стола 3, подвижной плиты 5, направляющих призм 4 и терморегуляторов 2 и 6. В конструкции прессов предусмотрены автоматическое регулирование температуры нагрева пресс-форм, автоматическое уменьшение скорости холостого хода подвижной плиты в процессе формования, а также устройства, обеспечивающие безопасность работы.

Для литья под давлением изделий из термопластов и реактопластов применяют литьевые машины, которые по сравнению с гидропрессами наиболее производительны.

В 1970 г. литьем под давлением перерабатывалось в США --26%, Японии --24%, ФРГ --29,5%, Франции-- 25,5%,'а в 1980 г. в США 32% от общего количества перерабатываемыхпластмасс.

Наиболее распространены однопозиционные литьевые машины, которые по назначению подразделяют на универсальные и специализированные (для литья под давлением двух- и трехцветных, частично вспененных и т. д. изделий), а по способу пластикации -- на поршневые, шнековые (с дегазацией и без нее), комбинированные. В зависимости от массы отливаемых изделий машины относится к литьевому оборудованию м а л о й -- до 250 г, средней -- до 2000 г и большой мощности -- 15 000 г и более.

На основании данных литературных источников, а также накопленного отечественного опыта, предлагается комплексная система технико-экономических показателей, с помощью которой можно сравнивать поставляемые разными изготовителями литьевые машины, определять конструктивные недостатки узлов, функционально слабые места, формулировать и предъявлять к изготовителям требования, касающиеся монтажа, пуска, эксплуатационной надежности и безотказности.

Система показателей включает следующие шесть наиболее важных групп, на которых основывают сравнение. Общая характеристика литьевой машины. Она содержит название, тип и назначение машины.

Эксплуатационная характеристика литьевой машины. В ней указывают перечень перерабатываемых материалов и трудозатраты на переоснащение при смене материалов (мундштука, пластикатора и др.). Важное значение имеют параметры рабочих механизмов управления и регулирования, так как входящие в них реле и электронное управление определяют срок службы, точность, воспроизводимость выбранных параметров литья, комфорт обслуживания. Минимальное время переключения, высокие давления впрыска, малая энергоемкость, автоматизация и механизация операций -- характерные параметры литьевых машин, которые обеспечиваются оптимальными конструкциями устройств: дозирования материала, пластикации и дегазации; обогрева материального цилиндра; запирания формы; вида приводов для извлечения отформованных изделий и других вспомогательных механизмов.

Технические данные, определяющие выбор литьевой машины. К ним относятся: максимальное давление литья (МПа); объем впрыска (см³); минимальное время впрыска (с); общая потребляемая электрическая мощность, в том числе мощность для нагревания цилиндра пластикации с раздельными регулируемыми зонами нагрева и мощность привода шнека (кВт); усилие запирания формы (кН); расстояние между колоннами в свету (мм); наибольшее расстояние между подвижной и неподвижной плитами (мм); масса машины (т). Показатель эксплуатационной надежности. Он пока не имеет конкретного определения, поэтому в данной системе на основе опыта эксплуатации литьевых машин в различных странах предполагается его характеризовать как среднюю продолжительность работы машины до первого капитального ремонта. Кроме того, учитывается удобный доступ к деталям, требующим постоянного внимания и интенсивной смазки.

Требование безопасности. Источниками опасности и вредности для обслуживающего персонала могут быть движущиеся с большими скоростями части машин, нагретые до высокой температуры поверхности (цилиндр пластикации, пресс-форма), повышенный уровень шума, случайный выброс расплава, выделение токсичных газов в рабочую зону при впрыске в форму и формовании изделия, образование статического электричества, повышенное выделение лучистого тепла.

Условия обслуживания заказчиков. В рассматриваемой системе их понимают как обязательства изготовителя (по отношению к заказчику), включающие приложение краткой характеристики технической документации машины с включением в паспорт фотографий общего вида, отдельных деталей и узлов; описание машины; указание срока гарантии, общей стоимости машины

Условия обслуживания заказчиков. В рассматриваемой системе их понимают как обязательства изготовителя (по отношению к заказчику), включающие приложение краткой характеристики технической документации машины с включением в паспорт фотографий общего вида, отдельных деталей и узлов; описание машины; указание срока гарантии, общей стоимости машины и сроков поставки быстроизнашивающихся деталей и узлов; оказание постоянной консультационной помощи, а также помощи в случае аварии.

Учитывая применение различных по свойствам полимерных материалов, отличающихся режимами переработки (увеличенными крутящими моментами для пластикации, повышенными значениями давления литья и формования), изготовители литьевого оборудования производят машины универсальные по приводу и специализированные по перерабатываемым материалам. Вследствие этого каждая литьевая машина комплектуется несколькими пластикационными устройствами с различными диаметрами шнеков, обеспечивающими различный объем впрыска за цикл и разное развиваемое давление литья.

В итоге классификация отечественных однопозиционных литьевых машин отражает принцип действия инжекционного механизма (поршневой, шнеково-поршневой, с предварительной пластикацией и без нее), вид перерабатывающих материалов (термо-, реактопласгы), назначение машины (универсальная, специализированная), расположение инжекционной и прессовой частей по отношению друг к другу (горизонтальные, вертикальные, угловые, комбинированные), число инжекционных и прессовых частей (одно- и многопозиционные), и другие признаки.

Марки отечественных литьевых машин обозначают двумя буквами и четырьмя цифрами. Например, марка литьевой машины модели ДВЗ127 расшифровывается следующим образом: «Д» означает, что это машина для неметаллов, «В» -- новое поколение машин, 31 -- серия машины, 27 -- условное усилие запирания, равное 500 кН (30 соответствует 1000 кН, 32 -- 1600 кН, 34 -- 2500 кН, 38 -- 6300 кН).

Литьевые машины с усилием запирания 125, 250, 500 и 1000 кН имеют гидромеханические механизмы, а в машинах с усилием 1600 кН механизмы запирания выполнены двухступенчатыми гидравлическими. Механизм впрыска смонтирован в общем с машиной корпусе, на торце которого расположен высокомоментный гидре двигатель, приводящий непосредственно во вращение пластицирующий шнек.

На литьевых машинах с усилием запирания 4000 кН механизмвпрыска функционально объединен с группой узлов: пластикационный цилиндр четырьмя колоннами соединен с передней плитой в общую силовую раму, которая установлена на каретке. Пластицирующий шнек приводится в движение посредством редуктора с высокомоментным гидродвигателем. На машинах предусмотрено дистанционное задание параметров литья: на пульте устанавливают необходимые усилие запирания, давление литья и пластикации.

Опасная для работающих зона механизма запирания машин закрыта передними и задними ограждениями, которые сблокированы с системой управления таким образом, что при открывании хотя бы одного из них машина выключается на любом этапе ее работы.

На передней неподвижной плите установлен кожух, защищающий оператора от ожогов в том случае, если расплав разбрызгивается мимо формы. Литьевые машины с усилиями запирания 6300 и 10 000 кН работают по полуавтоматическому циклу. Они могут комплектоваться манипуляторами для съема отливок и обеспечивать возможность работы машины по автоматическому циклу. В отечественной промышленности намечен выпуск гаммы машин с системой электронного управления. Они имеют повышенную быстроходность, что позволяет увеличить производительность и среднем на 10%. В качестве примера на рис. 1.8 показан общий вид однопозиционного усовершенствования термопластавтомата модели ДВ3127-63П с цикловым программным управлением. Машина предназначена для изготовления изделий из гранулированных термопластов: полистиролов и его сополимеров, полиэтилена высокой и низкой плотности, полипропилена, полиамидов, поликарбоната и др. В машине предусмотрен режим интрузии и литья под давлением изделий в горячеканальные формы.

Среди зарубежных литьевых машин, применяемых на промышленных предприятиях СССР, наиболее широко используются модели KuASy фирмы «Турузиома» (Turuziotfia, ГДР), которые в последние годы были существенно конструктивно улучшены. Чтобы оценивать быстроходность термопластавтоматов, европейская ассоциация производителей литьевого оборудования ввела понятие «сухой цикл» -- время смыкания и размыкания форм, включая подвод механизма впрыска. В настоящее время отечественная промышленность выпускает реактопластавтоматы моделей Д3132-250Р и Д3134-500Р.

Из иностранных моделей интерес представляет реактопластавтомат DSР фирмы «Розе Пластика» (Rose Plastic, США) со встроенным в плунжер шнековым пластикатором. Шнек и цилиндр здесь движутся независимо друг от друга. Материал поступает в обогреваемый цилиндр, работающий по принципу кольцевого поршня, где происходит его пластикация с помощью шнека, который подает материал в тороидальную камеру. Из тороидальной камеры при перемещении цилиндра вперед материал впрыскивается через точечные литниковые каналы в форму.

Литература

1. «Производство изделий из полимерных материалов», издательство Профессия

2. Справочники завода «Красное знамя»

3. В.И. Филатов, В.Д. Корсаков «Технологическая подготовка процессов формования изделий из пластмасс». - Л.: Политехника, 1991г.

Размещено на Allbest.ru