Milling-master.ru

В помощь хозяину
11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технология литья пластмасс

История и технология литья пластмасс

Современные пластмассы, как мы их знаем сегодня, берут свое начало с конца 19 века, когда многие европейские и американские химики экспериментировали с различными типами резины и остатков химических смесей.

В 1865 году Джон У. Хаятт запатентовал процесс объединения нитрат целлюлозы и камфоры, полученный состав он назвал «целлулоид», который был использован в качестве материала для замены слоновой кости в производстве бильярдных шаров. Целлулоид широко использовался для производства фотопленки и кинопленки.

Первый формовочный материал был изобретен в 1907 году Лео Хендрик Baekeland, которым был фенольный материал, он назвал его «Бакелит». Бакелит был универсальный и прочный материал, который использоваться для изготовления бытовой, промышленной и военной продукции.

На протяжении 20-го века были разработаны многие новые пластиковые материалы в том числе: вискоза в 1891 году; целлофан в 1913 году; нейлон в 1920; поливинилхлорид (ПВХ) в 1933; тефлон в 1938 году; полиэтилен в 1933 году.

С 1950-х годов, производство пластмасс переросло в крупную отрасль переживающую бурный рост, который не спадает до сих пор. Сегодня с постоянным развитием промышленности, появились всевозможные модификации и новые пластические материалы.

Существует два основных вида пластмасс: Термопластичные и Термореактивные материалы.

Оригинальное литьё пластмасс остаётся в целом неизменным вплоть с 1946 года, когда вторая мировая война создала огромный спрос на недорогие, изделия массового производства. Джеймс Хендри построил первую винтовую (шнековую) машину литья под давлением и совершил революцию в индустрии пластмасс. Сегодня, примерно 95% всех формовочных машин использовать винты (шнеки) для эффективного обогрева и смешивания, и впрыскивания пластмассы в форму.

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЬЯ ПЛАСТМАСС

Большая часть пластических масс состоит из двух основных компонентов:

высокомолекулярного органического вещества — смолы, явля­ющейся связующим материалом пластмассы и определяющей ос­новные свойства пластмассы;

различного рода наполнителей, изменяющих в нужном напра­влений свойства пластмасс.

Кроме наполнителей в состав пластмасс часто вводят пласти­фикаторы, стабилизаторы, смазывающие вещества, красители и др. Введение, например, асбеста, талька, стекла повышает тепло­стойкость. Графита, фторопласта, дисульфидмолибдена уменьшает коэффициент трения и увеличивает износостойкость. Асбеста, барита улучшает фрикционные свойства. Слюды, кварцевой муки, стекла, шпата повышает электроизоляционные свойства. Цветных металлов улучшает теплопроводность и т. д.

Однако следует заметить, что введение наполнителей, как правило, приводит к увеличению давления переработки и пло­щади сечения литниковых каналов при литье, а также способст­вует интенсификации изнашивания формы и литьевой маши­ны. При конструировании формы эти факторы необходимо учи­тывать.

По химической природе смолы пластмассы подразделяют на два вида: термореактивные и термопластичные.

Термореактивными называют пластмассы, которые при пере­работке претерпевают необратимые физико-химические превра­щения, превращаются в твердые неплавкие материалы и повтор­ной переработке не поддаются. Термопластичные пластмассы при переработке претерпевают только физические превращения, за­твердевают при охлаждении и допускают повторную перера­ботку.

Литье под давлением – процесс, во время которого материал переводится в вязко-текучее состояние и затем впрыскивается под давлением в форму, где происходит оформление изделия.

Методом литья под давлением производят штучные изделия массой от долей грамма до десятков килограммов. Этот способ является наиболее распространенным в переработке большинства промышленных термопластов. Кроме того, литьем под давлением производят изделия армированные, гибридные, полые, многоцветные, из вспенивающихся пластиков и др.

Основным оборудованием процесса является термопласт-автомат, оснащенный пресс-формами.

Отличительной особенностью метода является его цикличность, что ограничивает его производительность.

К основным достоинствам литья под давлением относятся:

  • универсальность по видам перерабатываемых пластиков,
  • высокая производительность,
  • высокое качество получаемых изделий,
  • возможность изготовления деталей весьма сложной конфигурации или тонкостенных изделий,
  • отсутствие дополнительной обработки конечного продукта (за исключением операции удаления литников),
  • полная автоматизация процесса.
  • литьевые машины являются сложными и недешевыми устройствами, насыщенными современными техническими решениями;
  • применение термопласт-автоматов для реализации конкретного технологического процесса требует квалифицированного технико-экономического обоснования.

Принципиально, суть технологии литья под давлением состоит в следующем (рис. 1). Расплав полимера подготавливается и накапливается в материальном цилиндре литьевой машины (в данном случае — червячного типа) к дальнейшей подаче в сомкнутую форму (позиция «а»).
Затем материальный цилиндр смыкается с узлом формы, а пластикатор (в нашем случае — невращающийся червяк) в процессе осевого движения перемещает расплав в форму (позиция «б»). В результате чего форма заполняется расплавом полимерного материала, а пластикатор смещается в крайнее левое (на рисунке) положение (позиция «в»).
Далее расплав в форме застывает (или отверждается — в случае реактопластов) с образованием твердого изделия (позиция «г»). Материальный цилиндр продолжает оставаться в сомкнутом с системой формы положении. В этой ситуации червяк начинает вращаться с заданной скоростью, подготавливает и транспортирует расплав в переднюю зону материального цилиндра и при этом отодвигается назад. В конце накопления требуемого объема расплава вращение червяка прекращается. Он занимает исходное положение.
После завершения процесса затвердевания (отверждения) пластмассы форма размыкается, и изделие удаляется из нее (позиция «д»). Для облегчения съема изделия материальный цилиндр может к этому моменту отодвинуться от узла формы. Далее цикл литья под давлением повторяется.

Рис. 1

Процесс литья под давлением можно разбить на следующие стадии:

1. Дозирование материала и загрузка его в цилиндр.
2. Пластикация материала.
3. Впрыск пластифицированного материала в сомкнутую форму и выдержка его под давлением.
4. Охлаждение изделия в форме.
5. Размыкание формы и удаление изделия из неё.

К технологическим параметрам литья под давлением относятся: температура пластикационного цилиндра, температура формы, удельное давление литья и продолжительность стадий цикла.

Температура пластикации должна быть выше температуры текучести полимера на 10 – 20°С. При более высоких температурах уменьшается вязкость расплава, облегчаются условия формования, повышается производительность литьевой машины, но увеличивается скорость термической и термоокислительной деструкции.

Температура формы должна быть меньше температуры размягчения полимера, но слишком низкая температура формы может быть препятствием к нормальному её заполнению при впрыске.

Выбор оптимальной температуры определяется способностью полимера к кристаллизации, скоростью кристаллизации, его теплофизическими свойствами, а также конструктивными особенностями формы, давлением литья и температурой поступающего в форму расплава.

Время цикла формования определяется временем пластикации материала, временем впрыска материала в форму и выдержки под давлением, временем охлаждения изделия в форме.

Время пластикации зависит от теплопроводности полимера и характеристик нагревательного цилиндра. На общее время цикла почти не влияет.

Стадия выдержки под давлением заканчивается в момент застывания расплава в впускных каналах. Затрачиваемое время зависит от температуры расплава и формы, а также от формы и размеров литниковой системы.

Время охлаждения определяется температурой расплава, формы и объемом отливки. Вносит наибольший вклад в общее время цикла.

Усилие смыкания формы и удельное давление литья характеризуют конструктивные особенности узла смыкания и определяют возможность изготовления изделия на данном термопластавтомате и максимальную площадь отливаемого изделия.

Узел смыкания и впрыска

Основную часть отходов при литье под давлением составляет материал, застывший в литниковых системах. Для уменьшения литниковых отходов в настоящий момент производители используют «горячеканальные» формы, которые дают также ряд других преимуществ.
Все отходы литьевого производства могут быть использованы для вторичной переработки.

Ключевые тенденции развития технологий литья пластмасс под давлением

На фоне увеличения спроса на высококачественные материалы и повышения интереса к концепции Industry 4.0 в сфере литья пластмасс под давлением в последние годы было предложено много новых технологий. Предполагается, что в будущем эти технологии будут становиться еще более точными и интеллектуальными.

Развитие технологий переработки происходит параллельно с разработкой новых продуктов. В последние годы еще больше повысился спрос на наноматериалы, биологические материалы и легкие пористые материалы и т.д. К литьевым изделиям предъявляются все более жесткие требования, и они начинают широко использоваться в таких сферах, как биомедицина, авиа- и ракетостроение, производство точной электроники. На этом фоне повышаются требования к системам впрыска и смыкания полуформ с точки зрения точности позиционирования, термостатирования и терморегулирования и т.д.

Читать еще:  Эскиз песчаной литейной формы

Технология сверхкритического микроячеистого вспенивания

Технология производства микроячеистых вспененных композиционных материалов позволяет на основе полимеров получать легкие структуры. При этом процессе в расплав полимера на стадии пластикации вводится газ, находящийся в сверхкритическом, жидком состоянии (CO2, N2).

Одним из наиболее известных и эффективных процессов такого типа является технология Mucell фирмы Trexel. При процессе происходит нагревание негорючего газа (N2 или CO2) и сжатие его до сверхкритического состояния. Затем он впрыскивается в качестве физического вспенивающего агента непосредственно в расплав полимера, образуя однородный однофазный раствор, из которого и формируется легкий вспененный материал с микро- и нанопорами.

Регулирование размера пор осуществляется за счет нуклеирования, расширения газа при изменении температуры и давления и т.д. Литье под давлением с микровспениванием является инновационной точной технологией. В ней решены многие проблемы и ограничения традиционного метода. Она позволяет значительно уменьшать массу изделий, сокращать цикл формования, снижать степень деформирования/коробления изделий, повышать их формоустойчивость.

Компания ARBURG (Германия) и Институт переработки пластмасс технологического университета Аахена ( Plastics Processing of Aachen University of Technology), IKV (Германия) совместно разработали свой собственный процесс получения предварительно вспененных материалов ProFoam. При таком процессе сырье вспенивается газом N2 при низком давлении еще до попадания его в материальный цилиндр. Сырье сначала подается в верхнюю камеру устройства предварительного вспенивания (состоит из двух камер) и смешивается с физическим вспенивающим агентом (N2) при низком давлении (50 бар). После этого в камере открывается клапан, и сырье перемещается в нижнюю камеру сжатия.

Нано технология литья под давлением

Пластмассы все чаще начинают использоваться при производстве электрических приборов и электроники. Металлы обладают хорошим внешним видом и экранирующими (против электромагнитных полей) свойствами. Поэтому разработчики часто применяют их при получении корпусов и оснований для портативных электронных систем (например, мобильных телефонов, планшетов, ноутбуков). Однако металлы не обладают некоторыми свойствами, которые присущи пластмассам, такими как прозрачность, окрашиваемость, низкая стоимость, простота вторичной переработки. Поэтому при проектировании очень важно использовать эффективные методы соединения металлов и пластмасс.

Для получения структур на основе металлов и пластмасс используется технология наноформования (nano molding technology, NMT). Соединение компонентов происходит при литье за счет компонентов нанометрических размеров на поверхности металла. Наноскопические поры на поверхности металла получаются в результате процесса нанокристаллизации химической структуры (nano-crystallization chemical structure, NCS). После этого при формовании со вставкой (с закладными элементами) пластмасса прочно соединяется с обработанной металлической поверхностью.

Пластикация и смешение высоковязких и высокомолекулярных полимеров

При переработке пластмасс, особенно при формовании нанокомпозиционных материалов и термочувствительных биологических материалов, существует проблема низкой эффективности конвективного переноса теплоты и массы жидкости. Это существенно ограничивает возможности разработки биологических нанокомпозитов. При пластикации и смешении высоковязких и высокомолекулярных полимеров происходит их нагревание из-за интенсивного трения.

Такое разогревание приводит к нежелательным потерям тепловой энергии и снижению качества получаемого расплава. Если тепло невозможно быстро отвести от полимера, то может происходить разрушение молекулярных цепей и разложение материала. Это приводит к изменению свойств материала. Поэтому важно разработать и использовать при переработке эффективную и точную систему терморегулирования, в частности на стадии пластикации.

Специалисты определили, что температурное поле и скорость влияют на эффективность конвекции тепла, а следовательно, и на равномерность распределения температуры и тепла по всему объема расплава. Это явление и можно использовать для повышения эффективности терморегулирования.

Миниатюризация термопластавтоматов

На фоне увеличения объема использования высокоточных литьевых компонентов продолжается тенденция к миниатюризации термопластавтоматов. Компания SUMITOMO DEMAG представила электрический ТПА с прямым приводом, в котором используется шнек SL (Spiral Logic). На таком ТПА можно получать шестеренки массой всего 0,524 г. Шнек SL Screw снижает риск неравномерного трения и нагревания материала, а значит, снижает степень колебаний плотности расплава.

В этом случае также снижается риск разложения расплава в материальном цилиндре. Система дозирования GS может корректировать скорость вращения шнека для дозирования сырьевых компонентов. Клапан GS применяется для предотвращения обратного течения полимера в материальном цилиндре. В таком случае также повышается равномерность распределения давления вдоль длины шнека, повышается стабильность параметров процесса и улучшается воспроизводимость результатов процесса.

Интеграция термопластавтоматов в сеть

Концепция Industry 4.0 предусматривает формирование умного предприятия,где систематически используются данные о процессе, все элементы интегрируются в единую систему, за счет чего достигается увеличение производительности, повышается коэффициент использования мощностей, улучшается качество получаемой продукции. Кроме того, за счет децентрализации оборудования, компонентов и вспомогательных систем повышается гибкость производства.

Например, на умном литьевом предприятии Borche используются ТПА с усилием смыкания 600–68000 кН, а также другое вспомогательное оборудование. Предприятие само координирует все процессы для повышения эффективности работы всей системы. Интеллектуальное взаимодействие между компонентами реализуется за счет коммуникации основного регулятора с каждой единицей основного и вспомогательного оборудования.

Самодиагностика и саморегуляция дефектов продукта

PVT-характеристики полимеров используются для описания изменения удельного объема материала при изменении температуры и давления. Эти характеристики высокомолекулярных материалов влияют на точность воспроизведения размеров и качества получаемых изделий.

Таким образом, с помощью PVT-характеристик полимеров удается эффективно управлять процессом формования и улучшать качество получаемых продуктов. Была разработана даже система онлайн-диагностики и самоадаптации, которая на базе PVT-характеристик может регулировать процесс литья под давлением.

В такой системе изменение температуры расплава (T), давления (P) и удельного объема (V) внутри формующих гнезд контролируются в режиме реального времени, за счет чего система автоматически идентифицирует колебания процесса, вызванные изменениями внешних условий или вязкости материала по сравнению со стандартным процессом. За счет этого стабилизируется также качество получаемых продуктов.

Вывод

Развитие технологий литья пластмасс под давлением в последние годы последовательно отвечает тенденциям всей промышленности переработки пластмасс, то есть стремлению к точности и интеллектуальному управлению. Термопластавтоматы непрерывно совершенствуются по уровню точности и интеллекта и все больше используются в биомедицине, аэрокосмической отрасли, высокоточной электроники и др.

В то же время, в соответствии с конкретными требованиями различных областей, индивидуализация и комплексное решение стали основной тенденцией в секторе литья пластмасс под давлением и развитие набора передовых также ускоряется. Помимо повышения производительности машин, сектор литья под давлением создает системное и интеллектуальное комплексное решение для конечных продуктов. Ожидается, что эта тенденция станет более очевидной, поскольку концепция Industry 4.0 становится все более популярной.

Yang Weimin, Jian Ranran (College of Mechanical and Electrical Engineering, Beijing University of Chemical Technology)

Виды литья

Виды литья под давлением

О данном методе переработки полимеров

Литье пластмасс под давлением (ЛпД) наряду с экструзией является наиболее распространенным и изученным методом переработки пластмассы в готовые продукты или полуфабрикаты. В отличие от экструзии, данный метод позволяет сразу получить деталь заданных размеров и практически любой геометрии (с некоторыми ограничениями – см. ниже). Литью находят применение главным образом при производстве изделий из термопластов, однако и для реактопластов этот способ переработки время от времени встречается. Если оборудование для переработки термопластов называется термопластавтомат (ТПА), то реактопласты перерабатывает на реактопластавтоматах, которые конструктивно отличаются от ТПА. В общем виде оборудование для этого способа производства часто называют просто «литьевая машина».

Давление литья, развиваемое термопластавтоматами, находится в диапазоне 80-140 МПа (800-1400 бар), однако ведущие компании и специалисты по изготовлению оснастки (форм) не рекомендуют нагружать прессформы давлением существенно выше 100 МПа.

Переработка пластика литьем под давлением осуществляется на термопластавтоматах поршневого или винтового (шнекового) типа, причем первый тип ТПА до недавнего времени считался устаревшим и вышедшим из употребления. Однако после 2010 года у производителей термопластавтоматов вернулся интерес к поршневому впрыску пластмассы, как наиболее точному процессу. Однако, как правило, современное оборудование является шнековым, а узел впрыска ТПА состоит из пары шнек-материальный цилиндр.

Читать еще:  Технология холодного литья

Рисунок 1. Современный термопластавтомат

Области применения литья под давлением

Литье пластмасс применяется более полувека и позволяет осуществлять массовое производство пластиковых деталей весом от сотых долей грамма до десятков килограммов. Самыми малыми продуктами могут быть, например, микроскопические линзы, компоненты небольших механизмов и т.п. Самыми крупными – различные емкости, в том числе баки и ящики объемом в несколько кубометров, пластиковые поддоны, элементы конструкций и т.п.

Изделия, получаемые описываемым способом переработки, помимо своих очевидных явных достоинств, имеют несколько ограничений. Помимо очевидного лимита по габаритным геометрическим размером, обусловленным ограниченными размерами пресс-формы, существует и несколько менее заметных. Например, толщина стенки любого продукта как правило не превышает нескольких миллиметров. Это важно для экономики процесса, т.к. увеличение толщины стенки приводит к резкому удлинению производственного цикла и соответствующему росту себестоимости и снижению производительности. Данное ограничение снимается при использовании специального метода – литья с газом (см. ниже). С другой стороны – давления литьевого оборудования может не хватить для выпуска слишком тонкостенных, либо очень протяженных деталей. Кроме того, изделие должно быть технологичным, то есть соответствовать описываемому методу. Конструкция его должна предполагать более или менее равнотолщинную структуру, равномерное заполнение расплавом полимера и несложное, в большинстве случаев автоматическое извлечение из полости прессформы.

Принцип работы термопластавтомата

Литьевая машина осуществляют загрузку гранулированного (гораздо реже порошкобразного) полимера из загрузочного бункера сырья в зону загрузки материального цилиндра. Затем путем нагрева и пластикации (перемешивания) расплавленной массы шнеком осуществляется его переход в вязкотекучее (близкое к жидкому) состояние. После набора необходимой дозы полимера термопластавтомат при помощи создаваемого гидроцилиндром усилия производит инжекцию (впрыск) расплавленного пластика в прессформу. Затем в ее полости происходит выдержка отливки под давлением и стадия охлаждения (для реактопластов – отверждения).

В ходе последнего этапа производственного цикла машина размыкает форму и выталкивает готовый продукт, реже изделия вынимаются оператором (полуавтоматический режим). Современные производственные единицы включают кроме термопластавтомата так же различные средства автоматации, обычно называемые «роботами». Современные роботы участвуют в съеме отливки из области прессформы, также они могут закладывать в полость оснастки этикетки, закладные детали, а, кроме того, участвовать в «дальнейшей судьбе» отформованной детали, например в ее постобработке, укладке и упаковке.

Особенности работы с литьевой оснасткой

При переработке термопластов температура прессформы не должна быть выше температуры стеклования полимера или температуры его кристаллизации, поэтому обязательно применяют охлаждение прессформы или ее термостатирование. При переработке реактопластов, напротив, форму нагревают при помощи различных способов до температуры, выше точки отверждения термореактивного пластика.

Рисунок 2. Форма установленная на ТПА

При изготовлении пресс-форм важно помнить о необходимости организации вентиляционных каналов (выпаров), через которые расплавленная масса своим давлением должна вытеснять воздух из полости техоснастки. Отсутствие выпаров приводит к многочисленным трудно устранимым дефектам готовых пластиковых изделий.

Прессформы для литья пластмасс могут быть горячеканальные и холодноканальные. Горячеканальные прессформы – более современны, характеризуются отсутствием или минимальным количеством отходов (литников), более быстрым временем производственного цикла, стабильным технологическим процессом и меньшим количеством брака. Горячеканальная система передает давление впрыска в область прессформы с минимальными потерями. При этом горячеканальные прессформы не рекомендуется применять для переработки некоторых нетермостойких пластиков, например жестких композиций ПВХ.

Рисунок 3. Прибор управления горячим каналом

Параметры впрыска полимерного материала при ЛпД

Давление, развиваемое при впрыске ТПА, зависит от нескольких параметров:

  • вязкости расплавленного полимера,
  • особенностей литниковой системы, в частности наличия холодного или горячего канала,
  • конструкции прессформы,
  • конструкции пластикового изделия и места впуска расплава.

Давление в прессформе при впрыске расплавленной полимерной массы растет по мере заполнения формообразующей полости и дальнейшей выдержки отливки. При этом, как правило, величина заданного давления выдержки достигает 30-50 процентов от заданной величины параметра. Эти параметры на современных термопластавтоматах задаются в системе управления и реализуется при помощи гидравлической (реже самой современной – электрической) системы литьевой машины.

Особенности выбора термопластавтомата

При выборе ТПА для литья пластмасс под давлением прежде всего учитывают объем дозы, то есть количество расплава полимера, необходимого для выпуска каждого конкретного изделия. Также важно усилие смыкания ТПА, сила сжатия необходимая для фиксации пресс-формы во время стадии впрыска и выдержки. При неправильном выборе усилия смыкания форма будет приоткрываться. Третьим важнейшим параметром является геометрия области закрепления оснастки на ТПА, а именно размер плит машины и расстояние между колоннами, а также «высоту прессформы». Эти величины определяют максимальный и минимальный размер литьевой формы для установки на конкретный термопластавтомат.

Кроме указанных важнейших основных параметров по выбору ТПА используют несколько более специальных, которые подробно описаны в специальной отраслевой литературе. Например, величина максимальной скорости инжекции, грузоподъемность плит ТПА (прежде всего подвижной плиты), соотношение длины шнека к его диаметру L/D, наличие режима интрузии и т.п. Также важно оснащение термопластавтомата различными узлами и опциями. Для высокоскоростных машин применяются гидроаккумуляторы впрыска и других перемещений. Для подключения роботов и других вспомогательных устройств контроллер ТПА следует оснастить разъемами Euromap 12 или Euromap 67. Применяются датчики фактического давления расплава, датчики падения отформованной детали и прочие.

Специальные виды литья под давлением

Как правило, ЛпД полимерных материалов происходит на горизонтальном термопластавтомате с использованием стандартной автоматической прессформы холодноканального или горячеканального типа. Рассмотрим некоторые виды необычного применения технологии литья пластмасс под давлением, которые в сумме составляют несколько процентов от всего объема рынка описываемого вида переработки пластиков.

Работа на вертикальном термопластавтомате

Эта технология отличается от общеупотребляемой тем, что применяется ТПА вертикального типа, а форма открывается также в вертикальном направлении. Метод хорош для мелкосерийного производства, т.к. возможно применять более простые и недорогие в изготовлении прессформы. Также широко применяется вертикальное ЛпД при использовании закладных элементов (как правило металлических). Главным недостатком, присущим такому литью является сложная автоматизация процесса – изделия не могут выпадать из вертикальных прессформ и их приходится извлекать вручную либо роботом.

Каскадное литье (с запорными клапанами)

Этот вид переработки завоевывает все большую популярность ввиду того, что при относительно невысоких вложениях можно радикально улучшить качество выпускаемых изделий. Каскадный впрыск возможен только с применением горячеканальных прессформ особого типа и отличается от стандартного наличием горячеканальной системы с запорными клапанами. Управление клапанами может быть пневматическое, гидравлическое и новейшее – электрическое и осуществляется при помощи специальных приборов. Каскад позволяет управлять инжекцией полимера в форму по желанию оператора ТПА. Таким образом можно избежать спаев, следов течения полимерного материала, пригаров и многих других видов брака при ЛпД.

Инжекционное прессование

Этот технологический процесс отличается от стандартного тем, что впрыск полимерного материала делают в слегка раскрытую прессформу (в этом случае уместно использовать именно такое название оснастки) за небольшое время до ее окончательного смыкания. Окончательное уплотнение полимера и формование готового продукта осуществляются при полном смыкании прессформы. Способом инжекционного прессования изготавливают различные изделия как из термопластов, так и реактопластов. Метод применим в случае недостаточных характеристик ТПА для данной отливки, в частности усилия смыкания. Также качество при таком прессовании на термопластавтомате в меньшей степени зависят от ориентации макромолекул при впрыске (анизотропии), что может повысить качество продукта в части меньшей усадки (если необходимо), лучших механических свойств и меньшего коробления.

Интрузия

Интрузией называется процесс частичного заполнения формообразующей полости в режиме экструзии за счет вращательного движения шнека. Обычно он применяется для производства тяжелых, материалоемких изделий из пластиков. Таким образом можно применять термопластавтоматы с недостаточным для данного изделия объемом впрыска, т.к. форма заполняется не только за счет поступательного, но и за счет вращательного движения шнека в исходном положении. Для интрузии важно, чтобы полимерный материал был достаточно текучим, а литниковые каналы достаточно большого сечения. Также важно отметить, что режимом интрузии оснащаются не все ТПА, необходимо проверить его наличие в спецификации машины.

Читать еще:  Технология хтс литье

Бикомпонентная и мультикомпонентная инжекция

Сутью бикомпонентного и мультикомпонентного литья на ТПА является применение двух или нескольких видов полимера, либо одного и того же пластика, но разных цветов, для производства одного изделия на одном термопластавтомате. Как правило, в случае такого вида литья применяются термопластавтоматы с двумя и более узлами пластикации (пары шнек – материальный цилиндр). Сначала в форму впрыскивается первый компонент, затем в ней тем или иным способом открываются дополнительные полости и происходит доинжекция второго компонента и т.д. В редких случаях компоненты поступаются одновременно. При применении би- и мульти-компонентного (многоцветного) литья пластмасс под давлением технологическая оснастка становится значительно сложнее. Как правило применяются формы с двумя и более раздельными горячеканальными системами. Что касается возможностей переключения с одного компонента на другой, то применяют либо поворотные механизмы непосредственно в прессформе, либо так называемый «поворотный стол» в составе бикомпонентной литьевой машины.

Литье с газом

Для литьевого производства очень толстостенных изделий из полимеров практически единственной подходящей технологией является инжекция с газом. Переработка пластиков этим способом производится на стандартных машинах, но с использованием адаптированных прессформ и специального модуля для генерации газового впрыска, подключенного к термопластавтомату. Суть процесса в общем случае сводится к доставке неполной дозы полимерного материала в формообразующую полость с последующим впуском сжатого под давлением 5-20 МПа газа в массу расплава через специальные инжекторы. Газ уплотняет пластик «изнутри» и прижимает его к стенкам формы. Таким образом получается полностью отформованная деталь с пустотами внутри. Впрыск с газом может применяться в частности для компенсации утяжин при большой разнотолщинности изделия. Кроме того, немаловажно, что ЛпД с газом производится при пониженном давлении расплава в форме, что позволяет использовать ТПА с меньшими усилиями смыкания, чем при стандартном процессе.

Кроме описанных выше существует множество видов более специальных технологий описанного вида переработки, например, литье при низком давлении, PIM и RIM технологии, технологии «сэндвич» и «моносэндвич», работа на «карусельных» машинах и т.д.

, как выбрать изготовителя прессформы для литья пластмасс?

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Особенности литья пластиковых изделий

Сегодня в мире более двух третей штучных и серийных изделий изготавливают из различных пластмасс. Вес деталей может быть от десятых долей грамма до нескольких тонн. Ассортимент еще более обширный – от элементов, используемых в микропроцессорной технике, до монолитных конструкций и частей сооружений.

Литье пластиков под давлением является наиболее распространенной и самой эффективной технологией, которая широко применяется в наше время.

Описание технологии и суть литья под давлением

Литье пластиковых изделий под давлением – технология, позволяющая добиться высокой точности получаемых элементов вне зависимости от сложности конфигурации и других конструктивных параметров.

Технологический процесс представляет собой отдельный вид переработки исходного сырья, которое расплавляется до необходимой консистенции и впрыскивается под определенным давлением в специальную пресс-форму, где затем происходит охлаждение состава.

Как происходит сам процесс? Если применить условную схему этапов технологии, то они выглядят примерно так:

  • подготовительная стадия. На этом этапе разрабатывается рецептура будущего состава, рассчитываются пропорции материалов, которые будут составлять исходное сырье. В зависимости от свойств, которыми должно будет обладать конечное вещество, состав и массовые доли компонентов будут различаться. На этой стадии происходит добавление красителей, сушка и смешивание всех ингредиентов будущего сырья;
  • наладка оборудования. Специальные автоматы для литья пластика настраиваются операторами, в них вводятся программы литья и происходит закрепление пресс-форм;
  • этап загрузки. В это время происходит загрузка в бункеры заранее подготовленного сырья в необходимом объеме для осуществления литья;
  • процесс отливки. Прежде, чем сырье сможет поступать в пресс-форму по специальным каналам (литниках), его необходимо нагреть до необходимой температуры. После этого, методом прямого впрыска под давлением масса попадает в форму и быстро ее заполняет;
  • завершающий этап. После заполнения формы, пластик начинает остывать. Сначала температура массы снижается в области стенок, а затем и по всему объему. Происходит кристаллизация. Затем готовое изделие извлекается из автомата и проходит дальнейшую механическую обработку, где освобождается от остаточных элементов литья.

Приведенные стадии далеко не полностью описывают подробности, а лишь дают поверхностное представление о том, что такое литье пластиков.

Разновидности литья

На сегодняшний день существует несколько основных методов, в основе которых лежит технология литья под давлением. Каждый из способов отличается конструктивными особенностями оборудования, масштабами и некоторыми технологическими нюансами.

Наиболее распространенными методами с использованием давления являются:

  • инжекционный способ. Суть процесса заключается в подаче определенной массы вещества под давлением в 100-200 МПа в специальную форму. Сам процесс занимает считанные секунды. Неоспоримым преимуществом такого способа является возможность получения готовых изделий различной конфигурации с любой толщиной стенок. Метод считается наиболее массовой для мелкосерийного литья и крупных промышленных объемов;
  • интрузионный способ. Основное отличие от предыдущего варианта – более низкое давление вещества. Разогретая масса поступает на специальный червячный механизм, при помощи которого попадает в форму. Сам червяк останавливается при полном заполнении необходимого объема, а затем время от времени добавляет массу, компенсируя естественную усадку пластика. Такой способ применяется для отливки изделий с толстыми стенками, благодаря постепенному заполнению формы. Конфигурация итоговых деталей или узлов должна быть максимально простой;
  • инжекционно-газовый способ. Довольно новый метод, который еще полностью не изучен. Суть процесса состоит в том, что, как и при стандартом инжектировании под давлением, расплав попадает в форму. Только в данном случае она заполняется на 75-80%. Затем через специальные сопла внутрь попадает смесь газов (углекислый газ и азот). Подача может совершаться один раз или несколько, в зависимости от конкретного процесса и сложности получаемой детали. Благодаря воздействию смеси газов, разогретая пластическая масса более тщательно заполняет все конструктивные углубления в пресс-форме. После этого, газ удаляется через специальные каналы, а на место образовавшихся пустот впрыскивается дополнительная доза вещества. Преимуществами этого метода является снижение брака и существенных дефектов почти на 30%. Из недостатков стоит отметить очень сложное и дорогостоящее оборудование, точные расчеты всех процессов и тщательный контроль над всей процедурой;
  • комбинированный способ. Его еще называют методом многокомпонентного литья. Несмотря на сложность и дороговизну, это единственный метод, при помощи которого можно получить детали с разделением по цветовой гамме или конструкции, изготовленные из различных полимеров – сердцевина детали будет из одного материала, а оболочка (периферийная часть) из другого.

Существуют и другие способы отливки пластиков при помощи давления, которые считают гибридными вариантами, полученные благодаря совмещению основных технологий.

Сегодня процессы литья могут быть полностью автоматизированы, но нередко встречаются линии с дополнительным использованием ручного труда – добавление в бункеры сырья, контроль над технологическим процессом отливки, извлечение готовых деталей из форм и их последующая обработка. Как правило, все крупные компании, выпускающие несколько однотипных деталей большими тиражами, имеют полностью автоматизированные линии производства с минимальным вмешательством человека.

Краткие итоги

Литье пластиковых изделий (оборудование и технология зависит от конкретного метода) считается наиболее экономически выгодным и максимально эффективным способом. Благодаря точным технологическим процессам и современным автоматическим машинам, можно наладить серийное изготовление изделий из пластика практически в неограниченном объеме. Выбор способа литья также сильно зависит от желаемого качества и конфигурации итогового образца.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector