2 Температуры при литье под давлением]

2.1 Температура цилиндра

На температуру массы оказывают влияние скорость вращения «а и противодавле­ние, но в основном - температура цилиндра. Так как температура №ссы, с одной сторо -ны, оказывает большое влияние на важные для качества парамер, такие как ц,^вет.^по ■ верхность, прочность и выдерживание размеров, а, с другой стороны, существует боль -шая взаимозависимость между температурой цилиндра и массы, температура цилин -дра является особо важным технологическим параметром.

В зависимости от диаметра и длины шнека необходимо наличие отделенного мини­мального количества зон регулировки для достижения оптимагыого температурного режима в шнековом цилиндре. Это в особенности необходимоif* переработке конст­рукционных пластмасс. До диаметра шнека 35 мм наряду с регулируемой температурои фланца и сопла требуются, как минимум, три последующие зоны регулировки, включая сопло. До диаметра шнека 80 мм рекомендуются минимально четирепоследующие зоны регулировки, при диаметре шнека от 90 до 130 мм - минимально Jeab зон регулиров­ки.

В особенности при малом весе дозы впрыска и относительно длдаьном времени цик­лов время пребывания расплава в шнековом цилиндре получается длительным, ито тре­бует оптимального температурного режима, чтобы держать термическую нагрузку рас­плава на возможно низком уровне. Поэтому низкие температурь иже должны регули­роваться очень точно.

При большом весе доз впрыска уже в зоне загрузки нужно работать (относительно высо­кими температурами, чтобы можно было расплавлять материал гоюзможносги рано и достигать достаточно длительного времени пребывания расплава шнековом цилинд­ре.

Наряду с количеством зон регулировки важно оптимальное расселение зон нагрева и расположение термоэлементов. По возможности максимально г» два ленточных на­гревателя должны образовывать контур регулировки. Для конслуционных пластмасс уже в зоне загрузки требуется очень точный температурный режими поэтому для каж­дого ленточного нагревателя нужен собственный контур регулировки.

Машины литья под давлением должны иметь возможность контролировать длительность, времени включения отдельных контуров нагрева. Длительность вреие-и включения имен­но во время производства дает заключение о балансе температурь И шнековом цилин­дре. При изготовлении технических изделий длительность времемвюточения должна находиться между 10 - 40%. В зоне загрузки и на головке она мохет составлять 30 -40 /ь, в зонах между ними около 10-20%

■ " Plastservice

Рис. 2.2: Температуры цилиндра и длительность времени включения отдельных зон регулировки на примере литья тонкостенных деталей из ПП.

Правильная длительность включения контуров нагрева между 10% и 60% имеет то пре­имущество, что точность регулирования температур выше, чем при слишком малой или слишком большой длительности включения. Чтобы иметь возможность целенаправлен­но влиять на термический баланс узла пластикации через повышение и понижение от­дельных параметров, ни один из важных регулирующих параметров по возможности не должен устанавливаться стандартно на "Нуль" или на максимальное значение.

Demag

Plastservice

Параметры процесса литья под давлением

29

Профиль температуры на шнековом цилиндре, не считая двух важных исключений, дол­жен медленно повышаться от зоны подачи сырья до головки. При переработке поли­амида уже в зоне подачи сырья нужно работать с высокими температурами, чтобы дос­тичь расплавления этого материала у стенки цилиндра. При применении барьерных шне­ков нужно в зоне подачи сырья установить более высокую температуру, чем в последую­щих зонах, чтобы получить равномерную и высокую производительность по пластика­ции.

Температура сопла должна устанавливаться примерно равной температуре головки ци­линдра. В нормальном случае температура массы в этой зоне больше не оказывает силь­ного влияния. Разница между температурой на головке и температурой на сопле не дол­жна быть больше 15°С. Более высокая разница нужна только тогда, когда применяются специальные сверхдлинные сопла собавенного изготовления, у которых температурный режим не оптимален. Часто такие специальные сопла являются также причиной недоста­точного качества литых изделий из-за дефектов на поверхности близ литника.

У легко и быстро расплавляющихся материалов, таких как ПС, САН, ПММА и т.д., важно, чтобы процесс расплавления начинался только после примерно ЗД длины шнека. Так можно при малом давлении расплава дать находящемуся между гранулами воздуху вы­ходить в направлении загрузочного отверстия, чтобы он не оставался в расплаве. Воздух, попавший в расплав и сжатый в зоне втягивания шнека, можно увидеть в литом изделии в виде серых и черных полос (у прозрачных, как стекло, изделий). Именно поэтому для большинства материалов предпочтительны низкие температуры в зоне загрузки.

Рис. 2.3: Рекомендуемый температурный режим на шнековом цилиндре при мини­мальном и максимальном ходе дозировки на примере литья изделия из ПП.

Рис. 2.3 показывает, что температурный режим цилиндра в зависимости от требуемого объема дозировки должен устанавливаться по цилиндру по-разному. При малом весе впрыскиваемой дозы (объем дозировки) и возможно длительном времени циклов в зоне загрузки и зоне компрессии должны устанавливаться низкие темпера-

Demag

Plastservlce

30

р_др01иетры процесса литья под давлением

туры. Пр» большом весе впрыскиваемой Д^{03ы и К0}Р°^ТК0М времени циклов в указанных зонах требуются, соответственно, более вЫ^сокие температуры.

Как уже было упомянуто, из-за измененной геометрии у барьерных шнеков температур­ный реж(м на шнековом цилиндре должен Устанавливаться иначе, чем у шнека с тремя зонами. Заметно более высокие температуры в зоне загрузки, чем у трехзонного шнека, помогаю' подплавлению и расплавлению перед барьерной зонои.Тем самым значительно уменьшается перемещение остатков гранУ^ в направлении головки шнека и достига­ется оптимальное качество расплава. Температура цилиндра с барьерным шнеком в зоне загрузкидолжна быть выше, чем у трехзонного шнека, а в зоне головки она должна быть задана бмее низкой или одинаковой по сравнению с трехзонным шнеком, т.е. у барьер­ного шне<а рекомендуется профиль температуры, понижающийся к соплу.

Колебания температуры цилиндра должны соаавлять максимально + 3°С. При малых диамерх шнека и термически чувствительных материалах может потребоваться уста­новление еще более узких допусков на температуру цилиндра. Большие колебания тем­пературь или отклонения от установленных значении указывают на неправильную уста­новку скорости вращения шнека, противодавления шнека, температуры цилиндра или на неблагоприятную геометрию шнека.

Рис. 2.4: Рекомендуемые профили темперой подлине шнекового цилиндра при переработке ПЭ

Demacf

Plastservice

_{- - -опОпгюпгхюпп^}

■ ^,^б; Рекомендуемые профили температуры по длине шнекового цилиндра при

Demag

Plastservice

Параметры процесса литья под давление*

Материал ПВХ-твёрйыи ■ —

а

Температура сушки

Температура пресс-формы "С

DH МН5 МН4 МНЗ МН2 МН1 EFZ

300-320

280-300

260-280

240-260

220-240

200-220 |

180-200 |

160-180

140-160

120-140

100-120

80-100

60-80

40-60

20-40

| DH сопло

I EFZ зона подачи

| МН: нагрев корпуса

Рис. 2.7: Рекомендуемые профили температуры по длине шнекового цилиндра при переработке твердого ПВХ щ

Температуре сушки •

DH МН5 МН4 МНЗ МН2 МН1 EFZ

300-320 280-300 260-280 240-260 | 220-240 I 200-220 J 180-200 160-180 140-160 120-140 100-120 80-100 ■ 60-80 40-60 20-40

DH сопло ! EFZ; эона подачи МН нагрев корпуса

Рис 2.8: Рекомендуемые профили температуры подлине шнекового цилиндра при| переработке ПММА

Решая

Plastservice

Параметры процесса литья под давлением

Температура tj сушки ?

Температура пресс формы

DH МН5 МН4 МНЗ МН2 МН1 EFZ

DH: <

300-320 280-300 260-280 Щ 240-260 | 220-240 200 220 180-200 160-180 140-160 120-140 I 100 120 | 80-100

60-80

40-60

20-40

DH:сопло

EFZ: зона подачи

МН нагрев корпуса

Рис. 2.9: Рекомендуемые профили температуры подлине шнекового цилиндра при переработке ПФ0

Температура сушки

Температура пресс-формы

DH МН5 МН4 МНЗ МН2 МН1 EFZ

300-320

280-300

260 280

240-260

220-240

200-220 |

180-200

160-180

140-160

120-140

100-120

80-100

60-80

40-60

20-40

DH сопло

EFZ:зона подачи

МН: нагрев корпуса

„_____. Ъ*з

"ис. 2. /0: Рекомендуемые профили температуры подлине шнекового цилиндра при переработке ПОМ

Demacj

Plastservice

Температура пресс-формы

DH сопло

FFZ. зона подачи

МН нагрев корпуса

260-280 |

240-260

220-240

200-220

180 200

160-180

140-160

120-140

100-120

80-100

60-80

40-60

20-40

Рис. 2.11: Рекомендуемые профили температуры подлине шнекового цилиндра при переработке ПА66

Температура пресс-формы

DH МН5 МН4 МНЗ МН2 МН1 EFZ

300-320

280-300

260-280

240-260

220-240 |

200-220

180-200

160-180

140-160

120-140

100-120

I 80-100 60-80 40-60 20-40

, DH; coiuio I bVt зона подачи МН нагрев корпуса j

J L IJJJ-J l_fll _II_Ut IIJ — LI IX- 1J- -il U_.ll l_L _ iJ_-il l_ l .F3

Рис 2,12: Рекомендуемые профили температуры подлине шнекового цилиндра при переработке ПА6

Demaa

Plastservice

_р _^Ьи

ис. 2.14: Рекомендуемые профили температуры по длине шнекового цилиндра при

Demag

Plastservice

36

Параметры процесса литья под давлением

Demag

Plastservice

ис. 2.18: Рекомендуемые профили температуры по длине шнекового цилиндра при

Demaa

Plastservice

38

Параметры процесса литья под давлением

Рис. 2.20: Рекомендуемые профили температуры подлине шнекового цилиндра при переработке ПВХ - мягкого

Решая

Plastservice

Параметры процесса литья под давлением

39

На рис. 2.4 - 2.20 даны рекомендации по установке температур цилиндра для различ­ных материалов. Бросаются в глаза большие диапазоны для переработки у ПС, ПП И ПЭ в отличие от чрезвычайно малых диапазонов для переработки у ПА, ПОМ, ПК/АБС и ПЭТ. Кроме того, можно заметить зависимость между температурами предварительной сушки и температурами фланца.

Для ПС, ПЭ и ПП, которые не требуют предварительной сушки, рекомендуется темпера­тура фланца около 40°С, она должна быть относительно низкой и быть лишь незначи­тельно выше, чем температура загружаемого материала (см. также раздел "Температура фланца").

Для ПА, ПК, ПБТ, ПММА и ПК/ABC, требующих температуры предварительной сушки около 80°С, должна быть установлена температура фланца 60 - 80°С. Нет смысла пред-варительно'сушить материал при 80°С, у фланца цилиндра охлаждать его до 40°С и в зоне втягивания шнека снова нагревать до 240°С и выше.

Материалы, подвергающиеся предварительной сушке и нуждающиеся в несколько бо­лее высокой температуре фланца, требуют в общем также более высокой температуры стенок пресс-формы, чем материалы, которые не должны предварительно сушиться.

Влияние температуры цилиндра на свойства литого изделия и техноло­гические параметры

Действия: Температура цилиндра Т Находящиеся под влиянием параметры

Усадка -f

Вязкость j_

Ориентация l

Кристалличность -f

Термическая нагрузка f

Различимость холодных стыков J,

Достижимая длина течения f

Давление впрыска j_

Время выдержки под давлением f

2.2 Температура фланца

Температурам цилиндра, массы и пресс-формы уже многие годы уделяется гораздо боль­ше внимания, чем температуре фланца. Однако правильная температура фланца на шне-ковом цилиндре является решающей для характера загрузки и стабильности подачи ма­териала. Так как коэффициенты трения между гранулами и стенкой цилиндра зависят от температуры, то необходимо определить оптимальный температурный режим в этой зоне для соответствующих условий производства.

JDemag

Plastservice

40

Параметры процесса литья под давлением

Правильно выбранная и постоянная температура фланца имеет большое влияние на рав­номерность и производительность процесса пластикации, а тем самым и на качество ли­того изделия.

Часто случается, что только тогда, когда процесс пластикации становится неравномер­ным, устанавливается, что из-за известковых отложений термостатирующие каналы в зоне загрузки цилиндра полностью забиты, и от этой зоны больше невозможен целенаправ­ленный отвод тепла и еетермостатирование. Тогда из-за большой теплоты трения в этой зоне температура часто повышается выше 100°С. При переработке ПММА, ПС, САН или АБС из-за таких высоких температур отдельные гранулы могут склеиваться в начале зоны загрузки, закупоривают эту зону и приводят к колебаниям времени дозирования. Этого следует избегать, так как колебания времени дозирования могут увеличивать время цик­ла.

У ПЭ и ПП теплота трения в зоне загрузки не так велика, как у ПС и относительно высокие температуры (свыше 100°С) не возникают. Несмотря на это, и для этих материалов тем­пературы фланца не должны быть выше 50°С.

В принципе, для материалов, которые нужно предварительно сушить и которые требуют высокой температуры переработки, высокая температура фланца тоже предпочтитель­на. Примером этого являются ПА, ПК, ПЭТ, ПБТ, ПФО и ПК/АБС, у которых температура фланца должна минимально составлять 70 - 90°С.

DH MH5 МН4 МНЗ

МН2

Рис. 2.21: Характер температуры цилиндра в зависимости от температуры фланца

Большая разница температур между температурой фланца и первой зоной нагрева шне-кового цилиндра предъявляет высокие требования к качеству регулирования. С помо­щью более высоких температур на фланце часто можно предотвратить превышение тем­ператур цилиндра между первой и второй зонами регулирования. Превышение в этой зоне часто означает слишком раннее расплавление гранулята в зоне загрузки до того, как материал был сжат. Так можно получить включения воздуха в расплаве.

Demag

Plastservice

Параметры процесса литья под давлением 41

Влияние температуры фланца на процесс пластикации у ПА и АБС показано на Рис. 2.22.

15 -14 ~ 13 -12- -~ 11 J |,о- I 9- е 0 8 ■ 1 7- m 6- 5 - 4 -2
	чч
						оптимаг	ьная зоне
						для ПА	, / У	' /
						' / / / /		^—1
						гУ v'—f	г ^ '	^ и
	' ч					' / /	/ /.<	/ •
	■ "'■		-./,	У/^	// .
			'/	У//	У
			оптимал.	ная зона
							1
		35 45 55 65 75 85 . 95 Температура фланца ["С]

Рис. 2.22: Влияние температуры фланца на время пластикации

При переработке ПА время пластикации на рис. 2.22 при температуре фланца 30°С со­ставляет около 13 с. С возрастанием температуры фланца время пластикации становится короче, а процесс пластикации более равномерным. При температуре фланца между 65°С и 90°С пластикация, время дозирования короче и более равномерно, при более высоких температурах оно снова становится менее равномерным и более длительным. АБС при переработке ведет себя так же, но на более низких температурах, и выражено это не так ярко, как у ПА.

Важно, что допуск на температуру фланца контролируется. При отклонениях температу­ры машина автоматически дает указание о том, что этот важный технологический пара­метр находится вне заданного допуска. Разрешенный допуск при изготовлении техни­ческих изделий не больше, чем 5°С.

Demag

Plastservice

42

Параметры процесса литья под давлением

Материал	Температура фланца °С
АБС	40-60
ПС	30-50
Ударопрочный ПС	30-50
САН	30-50
АСА	40-60
ПЭ	30-50
ПП	30-50
ПК	70-90
ПК/АБС	50-70
ПА6	60-90
ПА66	60-90
ПА-СВ	60-90
ПММА	60-80
ПОМ	40-50
ПФО	60-80
ПЭТ	100-120
ПБТ	50-70
АЦ	40-60

Табл.. 2.1: Рекомендуемые температуры фланца цилиндра для различных пластмасс

Таблица 2.1 демонстрирует рекомендуемые температуры фланца цилиндра для различ­ных материалов.

2.3 Температура массы *

На температуру массы в первую очередь влияет температурный режим на шнековом цилиндре. Другие влияющие параметры - это энергия трения при пластикации в зависи­мости от хода шнека, скорость вращения шнека, противодавление шнека и время пре­бывания массы в шнековом цилиндре.

Частично кристаллические материалы должны перерабатываться при температурах, ко­торые находятся значительно выше температуры размягчения, так как температура плав­ления кристаллита значительно выше температуры размягчения. По этой причине вяз­кость только в очень малой степени зависит от температуры массы. Аморфные пластмас­сы уже при малых изменениях температуры проявляют большие изменения вязкости. В соответствии с большими изменениями вязкости заметно изменяется также требующее­ся давление впрыска. Например, у аморфных пластмасс при изменении температуры массы только на 1 "С вязкость изменяется на 5 - 10%. у частично кристаллических пласт­масс - максимально на 3%. На основании этой взаимозависимости нужно следить за тем, чтобы прежде всего при переработке аморфных пластмасс температурный режим в шнековом цилиндре и в горячем канале был очень точным.

Demag

Plastservice

Параметры процесса литья под давлением

43

Диаметр шнека: 50 мм, L:D 20:1 Темп цилиндра ПА 6-6: 780/280/290/290/3004: Противодавление шнека: Темп, цилиндра ПОМ: 18О/18О/190/190/2ОО^-С

ПОМ 100 бар, ПА 50 бар Время цикла: 60 с

30 60

Ход дозирования (%)

Рис.: 2.23: Колебания в температуре расплава как функция хода дозирования

Рис. 2.23 четко показывает влияние скорости вращения шнека и хода шнека на равно­мерность температуры массы. Приемлемая разница температур в массе в передней секции шнека в б - 8°С в данном примере достижима только до хода шнека около ЗД. Кроме того, видно, что влияние скорости вращения шнека, особенно у чув­ствительного к сдвигу ПОМ, очень большое. У относительно легкотекучего ПА теплота трения даже при высокой скорости вращения шнека незначительна.

Причинами для большой разницы температур в шнековом цилиндре являются не-уста-новившийся режим литья и уменьшающаяся длина находящейся в цилиндре части шне­ка при дозировании, прежде всего, при больших ходах дозировки.

Независимо от диаметра шнека при переработке технических материалов соотношение L:D (длина: диаметр шнека) должно быть минимально 20-22. При скоростном произ­водстве изделий из ПЭ и ПП требуется даже соотношение L.D 25, включая режущий и смесительный блоки.

В принципе, действует правило: чем больше соотношение L:D у шнека, тем больше мож­но использовать ход шнека при приемлемой разнице в температуре массы.

Как уже упоминалось, наряду со скоростью вращения шнека, степенью использования хода, соотношением LD и геометрией шнека большое влияние на температуру массы оказывает противодавление шнека. Повышение противодавления ведет к выравнива­нию температуры массы, но одновременно и к повышению уровня температуры массы.

ри правильной установке температуры цилиндра, скорости вращения шнека и проти-одавления температура массы должна быть сходна с температурой зоны головки ци-^нДра, т.е. на 5 - 10°С выше, чем температура цилиндра в головке.

Dematj

Plastservice

44

Параметры процесса литья под давлением

Современные машины литья под давлением замеряют температуру массы в пе­ редней секции шнека или в сопле машины. В большинстве случаев результат замера - это компромисс между температурой головки, температурой сопла и температурой мас­ сы, и, тем самым, это - не точная температура массы. Если требуется, получают более точную информацию о температуре массы, когда машина во время произ-водтсва оста­ навливается на короткое время. С той же скоростью впрыска, как и в процессе, впрыски­ вают весовую дозу в термически изолированную емкоаь, и затем производится замер с помощью вводимого или дистанционного термометра. Так как и этот метод всё-таки мо­ жет быть сопряжен с ошибками, этот процесс во время производства нужно повторить как минимум два раза. 4

Влияние температуры массы на свойства литого изделия и технологи­ческие параметры

Действия: Температура массы |

Находящиеся под влиянием параметры

Усадка f

Вязкость i

Ориентация X

Кристалличность f

Термическая нагрузка f

Различимостъшва текучести I

Достижимая длина течения j

Давление впрыска I

Время выдержки под давлением f-

2.4 Температура стенок пресс-формы

Хотя значение температуры стенок пресс-формы известно, на практике часто ей уделяет­ся слишком мало внимания. Температура стенок пресс-формы особенно важна у частич­но кристаллических термопластов, таких как ПОМ, ПБТ, ПА и ПЭТ, так как на них оказы­вают влияние не только время охлаждения и время цикла, но также и кристалличность структуры, состояние поверхности, а также вес и выдерживание размеров у литого изде­лия. Поэтому диапазон отклонений температуры у стенок пресс-формы при изготовле­нии технических прецизионных деталей не должен превышать в маленьких пресс-фор­мах 1 - 2°С, в больших пресс-формах 4 - 5°С. Таблица 2.2 дает ориентировочные дан­ные для температуры стенок пресс-формы и температуры съема изделия для различных пластмасс.

Demao