12 Детали из пластмасс - отливать без дефектов

ной коррекции в нескольких фазах процесса. Большинство технологических де­фектов заложены в фазе пластификации и впрыскивания, в то время как для де­фектов, связанных с пресс-формой, прежде всего имеет значение оформление лит­ника. Поэтому систематический анализ дефекта в отливке нужно начинать с про­верки пресс-формы и основных параметров процесса.

Дефекты, обусловленные пресс-формой, часто могут быть предотвращены

Наряду с установленными технологическими параметрами причинами дефектов в готовой отливке могут быть также число гнезд в пресс-форме, неблагоприятное оформление горячего или холодного канала, а также вид, положение и размер литниковой системы и геометрическая форма отливки. Эти конструктивные дефек­ты нужно предотвратить по возможности на наиболее ранней стадии изготовления пресс-формы.

Часто при опробовании новой пресс-формы идут на компромисс с целью получить достаточно хорошие отливки без требующих затрат времени и средств изменений пресс-формы. Большей частью этого можно добиться только не оптимальной для процесса наладкой машины. Таким путем делается попытка компенсировать "недо­статки" пресс формы неподходящими технологическими параметрами. Производ­ство при таких условиях никак не назовешь нормальным, у него слишком малое поле переработки и вообще оно часто является более дорогостоящим, чем при работе на оптимизированной пресс-форме.

Должна быть цель - так оптимизировать процесс и пресс-форму на стадии изго­товления образцов, чтобы даже при мелких изменениях в материале, машине или окружающих условиях, то есть в пределах так называемого "поля перера­ботки", качество отливок оставалось очень хорошим.

Распространяющийся поток - принцип наполнения формы

Для проверки ширины поля переработки предлагается произвести анализ важней­ших параметров процесса. При этом сначала нужно рассмотреть процесс наполне­ния формы. Он может служить причиной возникновения многих дефектов литья под давлением, и понимание этого процесса является основой для последующего анализа многих технологических шагов.

В основе процесса наполнения формы лежит принцип распространяющегося пото­ка: расплав равномерно растекается от литника во всех направлениях по полости и прилегая к ближайшей стенке пресс-формы затвердевает. При этом сердцевина отливки остается пока еще пластичной. В этой сердцевине все еще остается жидкий расплав, пока гнездо формы не заполнится. Таким образом расплав при наполне­нии формы непрерывно "вытекает" из пластичной сердцевины на фронт потока и прилегает к стенкам пресс-формы.

Dema I

^plastservice |,

Детали из пластмасс - отливать без дефектов

13

Принцип распространяющегося потока и распределение расплава особенно хоро­шо видно на отливках, изготавливаемых методом коинжекции, при котором впрыс­киваются белый, черный и снова белый компоненты один за другим. Легко заме­тить, что близкие к стенке зоны наполняются и затвердевают сначала вблизи лит­ника, хотя давление выдержки у литника до последнего момента продолжает по­давать расплав в отливаемое изделие. Этот дополнительно перемещаемый рас­плав не вытесняет материал от края, а продвигает его в плааичную внутреннюю чааь отливки до тех пор, пока она тоже не затвердеет.

Итак, вспрыснутая в первую очередь чааь массы находится в отливке близ литни­ка у аенки, введенная затем чааь массы - в отдалении от литника у аенки, a вдавленная последней чааь массы - близ литника в сердцевине.

Поэтому поверхноаные дефекты в зоне литника, свили вокруг литниковой сиае-мы и холодные пробки возникают уже в начале фазы впрыска, а не при выдержке под давлением, как чаао считают.

Чашка должна иметь сердцевину из черного материала, а поверхность из белого: сначала вливается белый расплав (внизу), затем впрыскива­ется черный материал (в центре) и в заключение литниковая система заполняется белым материалом. Расплав, который уже прилегает к стенке пресс-формы, застывает; только сердцевина отливаемого изделия остается пластичной и поэтому заполняется последней

Детали из пластмасс - отпивать без дефектов

Предварительные установки температуры и давления зависят от материала

Принцип распространяющегося потока действует для всех видов термопластичных плаамассовых расплавов. Однако для температур и давлений, а также некоторых других установочных параметров процесса литья под давлением имеются очень широкие диапазоны.

Здесь должны учитываться свойства материалов (температура расплава, вязкость расплава, постоянство температуры, склонность к разложению), а также другие параметры.

Следующие разделы данной главы разъясняют значение различных установок ма­ шины и технологических параметров. О предварительно выбираемых настройках для различных пластмасс дает справку Глава 2. Указанные цифры базируются на опыте, и поэтому их нужно понимать как ориентировочные данные. В указаниях и разъяснениях к каждому виду пластмасс мы детально останавливаемся на особен­ ностях материалов. В сомнительных случаях - и если сведения о перерабатываемом материале не найдены в Главе 2 - должны учитываться указания изготовителя сы­ рья или изготовителя смеси. ^_к>

Правильно ли заданы ход шнека, число оборотов и Щ

противодавление? Щ

Оптимальная величина хода шнека ограничивается в сторону уменьшения макси­ мально возможным временем нахождения массы в цилиндре и затребованной точ­ ностью позиционирования при впрыскивании. Правильная величина хода шнека зависит от перерабатываемой пластмассы и составляет при термически нечувстви­ тельных материалах от 0,5 до 4 диаметров шнека, при термически чувствительных материалах - между 1 и максимально 2,5 - 3 диаметрами. ^

Число оборотов шнека отвечает за пластификацию материала. В принципе оно дол­ жно быть как можно меньше, чтобы оберегать материал. Получающееся время дозирования не должно быть намного короче, чем время охлаждения. Число обо­ ротов шнека (U в об./мин.) зависит от перерабатываемого материала и рассчиты­ вается из требуемой объемной скорости (v, м/сек) и диаметра шнека (D, мм): U = 60 000 • v/(tc • D). Литейные скорости достигают величин от относительно низкой 0,2 м/сек для твердого ПВХ, средней 0,6 м/сек для поликарбоната и до высокой - 1,3 м/сек для полиэтилена, полипропилена и полистирола. .ф.

Противодавление шнека - это давление в передней камере шнека, при котором шнек пластифицирует. Противодавление должно устанавливаться очень точно с учетом специфики материала, оно составляет от 20 бар для полиамида до 300 бар для ПММА.

_I

Уplastservice

■I i

Детали из пластмасс - отливать без дефектов ——————^— 15

Подходят ли заданные температуры для материала?

Заданные температуры цилиндра в сочетании с трением, регулируемым числом оборотов шнека, отвечают за передачу тепла в пластмассу. Температуры цилиндра тоже сильно зависят от материала и соаавляют значения от 170°С для твердого ПВХ, 320°С для ПК и более чем 400°С для некоторых высокоэффективных пласт­масс.

При перерывах в производстве следует снижать температуры цилиндра, чтобы не подвергать расплав термическому повреждению из-за длительного времени на­хождения в цилиндре. Температура снижения для цилиндра - это та температура, -при которой в течение многих часов можно не бояться существенного поврежде­ния расплава.

Установленная температура пресс-формы должна поддерживать впрыснутый рас­плав в текучем состоянии, пока отливаемое изделие не будет целиком заполнено. Особенно важно поддержание температуры поверхности пресс-формы при работе с техническими термопластами с частично кристаллической структурой, такими как ПОМ, ПБТ, ПЭТ и ПА. Наряду с влиянием на время охлаждения или цикла измене­ние температуры стенок пресс-формы оказывает влияние на кристалличность и тем _ самым на механические свойства, качество поверхности, а также вес и соблюдение размеров отливки.

Правильно ли выбраны скорость впрыска и давление выдержки?

Процесс впрыска тоже является источником многочисленных дефектов. Скорость впрыска влияет на скорость растекания расплава в пресс-форме. В принципе, впрыск должен происходить как можно быстрее, при этом максимально возможная ско­рость зависит как от материала, так и от геометрической формы отливки. Часто рекомендуется ступенчатый профиль скорости, например: медленно-быстро. Если старые машины могли производить впрыск только с одной скоростью, то совре­менные машины обладают не только различными скоростями, но и мягкими пере­ходами между фазами впрыска посредством профиля в форме ломаных линий.

То же самое действительно для определяющего качество давления выдержки, которое компенсирует объемную усадку расплава при охлаждении в полости фор­мы. Сегодня характер давления выдержки можно также представить в виде лома­ной линии. Давление выдержки - это гидравлическое давление в цилиндре впрыс­ка, которое активно во время выдержки под давлением. Длительность выдержки ^под давлением устанавливается так, чтобы размеры отливки в форме и ее вес соответствовали требованиям качества.

Детали из пластмасс - отливать без дефектов

Обнаружение причин и устранение дефектов деталей, отлитых под давлением

Если все параметры машины, технологические параметры и температуры перера­ботки были установлены правильно, пластмасса и при необходимости матричная смесь или красящий материал правильно осушены и тем не менее появляются де­фекты на отливках, то причинами могут быть эффекты обусловленные геометри­ческой формой, неудачная комбинация различных технологических параметров или их взаимное влияние. Но так как отдельные попытки и меры редко ведут к цели, рекомендуется в любом случае проводить систематический анализ пробле­мы.

Глава 3 описывает различные дефекты на отлитых изделиях. Описание каждого типа дефекта завершается разъяснением физических причин и перечнем мер по выходу из затруднительного положения. В Приложении в качестве краткого обоб­щения книги находится таблица с указанием мер по устранению установленных дефектов в литье. Пример систематического анализа незначительного дефекта в отливке разъясняет структурный ход мыслей при поиске дефекта. Бланк-таблица для описания дефекта облегчает действия при собственных изысканиях, так и зап­рос поставщиков сырья или изготовителя машины.