7.3 Выдержка под давлением

После заполнения формы расплавом происходит его охлаждение, в результате чего увеличивается плотность и уменьшается объем, занимаемый полимером. Вследствие уменьшения объема через литники в форму продолжает поступать дополнительная порция расплава и давление в ней поддерживается постоянным. Таким образом, после окончания операции впрыска наступает некоторое равновесие давлений в цилиндре машины и в формующей полости и течение переходит в медленное дополнительное нагнетание расплава (подпитку); последняя компенсирует уменьшение объема полимера в форме при его охлаждении.

Выдержка под давлением (отрезок bс на рисунке 23) обычно продолжается до тех пор, пока расплав в центральной части впускного литника не охладится ниже температуры текучести. Так как после охлаждения литника масса расплава в формующей полости больше не изменяется (при отводе сопла вытекания расплава не происходит), исходные значения температуры и давления расплава в точке с определяют последующее изменение линейных размеров изделия при охлаждении. Чем больше выдержка под давлением, тем сильнее понижается температура расплава в формующей полости, поэтому при последующем охлаждении размеры изделия изменяются меньше. То же наблюдается при повышении давления в форме. Таким образом, выдержка под давлением компенсирует усадочные процессы, происходящие в форме, и зависит от размеров литника, температуры расплава и формы, а также от теплофизических свойств полимера. Выдержка под давлением целесообразна, пока полимер в формующей полости находится в расплаве, поэтому глубину впускного литника обычно выбирают с учетом заданной усадки, но меньше толщины стенки изделия.

При большой глубине литника время выдержки под давле­нием возрастает и уменьшается время, необходимое для охлаждения детали. Поскольку операция охлаждения совмещается с дозированием расплава (пластикацией), за короткий промежуток времени не успевает накопиться заданная порция расплава и необходимо будет увеличивать технологический цикл литья или повышать частоту вращения шнека, что ухудшает гомогенизацию. Поэтому не рекомендуется применять литники большого сечения. При продолжительной подпитке на расплав при его охлаждении в форме действуют напряжения сдвига, возрастает степень ориентации макромолекул и увеличивается анизотропия свойств изделия. Для предотвращения этого целесообразно заполнить форму расплавом, уплотнить его под высоким давлением, перекрыть литниковые каналы и прекратить подпитку. В этом случае течение расплава в форме прекращается и в результате релаксационных процессов происходит дезориентация макромолекул. Такой процесс можно осуществить при использовании литников с небольшой глубиной (точечные литники) или мундштуков с запорным клапаном. Однако в этом случае невозможно проводить подпитку, поэтому для уменьшения усадки изделий необходимо создавать в форме высокое давление.

Давление при выдержке рассчитывают с учетом всех технологических параметров процесса, а также размеров литников. При правильно выбранном давлении после выдержки при охлаждении в формующей полости остается некоторое остаточное давление р_ост. Если чрезмерно увеличить давление в форме (диаграмма Oab"c"d" на рисунок 27), то в конце цикла литья остаточное давление р_ост будет очень большим. Под действием р_ост полимер плотно прижимается к стенкам формующей полости, силы трения возрастают, поэтому затрудняется извлечение изделий из формы и при выталкивании может произойти их разрушение.

0abcd - оптимальный режим; 0ab^//c^//d^// - высокое давление в форме; 0abc^/fd^/ - малая выдержка под давлением

Рисунок 27 - Цикл-диаграмма литья при различных режимах

Обратная картина наблюдается при (малой выдержке под Давлением или создании низкого давления в форме. Если сопло машины отводится раньше, чем произойдет охлаждение расплава в литнике, полимер вытекает из формы и давление падает (диаграмма Oatc'fd' на рисунке 27). Из-за недостаточной компенсации усадочных процессов на изделиях в этой случае появляются утяжины и раковины (пустоты) или увеличивается усадка.