Demag PlastService

108

Параметры процесса литья под давлением

4.7 Отклонения остаточной подушки массы и затвор обратного потока

Задача затвора обратного потока - предотвращать в процессе впрыска обратное течение пластицированного расплава. При конструировании затвора обратного потока нужно идти.. на вынужденный компромисс между износом и функционированием. Благодаря осо4 бой геометрии и узким допускам между размерами запорного кольца и цилиндра мож-; но получить затвор обратного потока с высокой функциональной работоспособностью.^ Однако тогда из-за слишком высокого износа срок службы затвора относительно коро-;/ ток. С другой стороны, больший зазор между кольцом и цилиндром, а также более ши^:?'^!* рокие допуски не могут гарантировать абсолютно точное запирание затвора, но повы-Г шают срок его службы вдвое - втрое. *_;

острие шйека

Рис. 4.22: Принцип действия затвора обратного потока

Выбором оптимального материала для острия шнека, опорного и запорного колец (из­носостойкий материал) износ можно сделать гораздо меньшим, так что можно приме­нить близкую к оптимальной геометрию (Рис. 4.22). Независимо от геометрии затвора обратного потока, производственно-технические параметры (противодавление шнека, скорость его вращения) и машинотехническиефункции (отвод шнека) имеют очень боль­шое влияние на функционирование затвора обратного потока.

Demag

Plastservice

Параметры процесса литья под давлением

109

А ВС САН

\

ПС

ПА

Рис. 4.23: Колебания подушки массы при переработке разных пластмасс

Рис. 4.23 показывает, что сама перерабатываемая пластмасса тоже имеет большое вли­яние на функционирование затвора обратного потока и на колебания остаточной подуш­ки массы.

Следует ожидать с легкотекучими частично кристаллическими материалами ПП, ПЭ и ПА больших колебаний подушки массы, с несколько более труднотекучими аморфными материалами АБС, ПК и ПММА - вообще малые колебания подушки мас­сы. С труднотекучим частично кристаллическим материалом ПОМ тоже следует ожидать малых колебаний остаточной подушки массы. Отчетливо обнаруживается, что текучесть и структура материала влияют на достижимую величину колебаний остаточной подушки массы.

Следующий параметр, влияющий на достижимое колебание подушки массы, это диа­метр цилиндра. Табл. 4.4 четко показывает, что достижимое колебание подушки массы при диаметре цилиндра в 25 мм составляет около 0,2-0,6 мм, а при диаметре цилинд­ра в 130 мм - около 1 - 2 мм.

Производственно-техническими параметрами, влияющими на функционирование зат­вора обратного потока, являются:

• материал и его текучесть,

• однородность массы,

• скорость впрыска,

• давление впрыска (скоростьроста давления) и

• отвод шнека (декомпрессия).

Demag

Plastservice

110 ~~""^~^^—~~~"^^~—~~ Параметры процесса литья под давлением

Значимость влияющих параметров

Повышением f или снижением I значений отдельных параметров можно улучшить фун­кционирование затвора обратного потока.

'•

1. Материал (см. приложение) ;

2. Текучесть

- индекс расплава I

3. Однородность массы

• температура цилиндра f

• скорость вращения шнека i

• противодавление шнека -J-

4. Скорость впрыска ^/р

5. Давление впрыска (рост давления) f

6. Ход отвода шнека -|-

К П. 1. Колебания остаточной подушки массы при переработке легкотекучих материа­лов, таких как ПЭ, ПП и ПА, заметно больше, чем у труднотекучих материалов ПММА, ПК и ПОМ. Можно легко представить себе, что при впрыскивании легкотекучих материа­лов, несмотря на узкие допуски между затвором ооратного потока и цилиндром течет обратно большее (и от цикла к циклу варьируемое) количество расплава, чем у трудно­текучих материалов.

К П. 2. По вышеуказанным причинам при переработке аморфных и частично кристал­лических материалов труднотекучих типов функционирование затвора обратного пото­ка стабильнее.

К П. 3. Неоднородность массы может быть иногда такой большой, что в расплаве даже находятся не полностью расплавившиеся гранулы. Если они к моменту впрыска попада­ют между опорным и запорным кольцами затвора обратного потока, то возможно об­ратное течение неодинакового от цикла к циклу количества массы; последствия этого -колебания остаточной подушки массы. Путем улучшения однородности массы оптими­зацией температуры цилиндра, скорости вращения шнека и противодавления можно снизить колебания остаточной подушки массы.

К П. 4. При малой скорости впрыска шнек движется вперед медленно. Путь, кото­рый запорное кольцо должно пройти до прилегания к опорному кольцу, зависит от диаметра шнека. При малых диаметрах шнека этот путь составляет около 2 мм, при больших диаметрах шнека - до б мм. Во время этого медленного движения шнека вперед запорное кольцо тоже движется вперед, хотя и еще медленнее, чем шнек. Только когда запорное кольцо будет прилегать к прижимному кольцу, обратный по­ток массы прекращается, и затвор обратного потока становится герметичным. Так как этот процесс при малой скорости впрыска продолжается значительно дольше, чем при высокой, то обратный поток массы больше и неравномернее. Если это позволяет процесс, то для первых миллиметров хода шнека нужно делать впрыск с

" Plastservice

Параметры процесса литья под давлением

111

более высокой скоростью. При этом фаза высокой скорости впрыска может быть настолько короткой, что в формующую полость материал еще не попадает, и изделие наполняется с нормальной скоростью впрыска.

К П. 5. При медленном и небольшом подъеме давления в процессе впрыска запорное кольцо затвора обратного потока ведет себя так же, как при малой скорости впрыска, т.е. продолжается это относительно долго, пока запорное кольцо не прижмется к опорному и затвор не станет герметичным. До этого момента обратно течет разное от цикла к циклу количество массы, следствием является различная подушка массы. Чтобы и здесь дос­тичь более быстрого и более высокого подъема давления, сначала нужно, как описано в пункте 4, короткое время впрыскивать с высокой скоростью. В характеристике гидравли­ческого давления в начале кривой давления должен возникнуть небольшой пик давле­ния, как видно на Рис. 4.24.

Рис. 4.24: Гидравлическое давление при нормальной и повышенной вначале скорости впрыска

К П. 6. Правильная регулировка отвода шнека (декомпрессии)

Перед процессом впрыска запорное кольцо, опираясь на прижимное кольцо, всегда дол­ жно быть в одном и том же положении. Без отвода шнека положение запорного кольца по окончании дозирования неодинаково. Это тоже одна из причин, почему затвор об­ ратного потока закрывается неодинаково и обратно течет различное количество распла­ ва, которое сильно влияет на стабильность процесса. Чтобы обеспечить одинаковое по­ ложение запорного кольца перед впрыскиванием, нужно ход отвода шнека установить следующим образом: _ _р

• Дозирование без отвода шнека, конец дозирования, например - 120 мм. и зависимо­сти от скорости вращения шнека и противодавления шнека получается конечное

Решая

Plastsenrice

112

Параметры процесса питья под давлением

положение шнека, к примеру = 123 мм.

• Чтобы достичь действительного отвода шнека, в этом примере величина хода шнека при отводе должна быть установлена так, чтобы в результате получалось положение шнека 130 мм., т.е. абсолютный отвод шнека - 7 мм.

Величина хода при отводе шнека в зависимости от противодавления шнека и хода шнека должна соаавлять около 5 - 10% от хода дозирования, при высоком противодавлении шнека - больше, при низком противодавлении - меньше. Следствие этого - если величи­на отвода установлена правильно, но позднее противодавление шнека изменяется, от­вод шнека нужно настраивать заново. При малых ходах дозирования требуется в про­центном отношении большая величина отвода, чем при больших ходах шнека.

• Чем больше величина отвода шнека, тем больше надежность функционирования зат­вора обратного потока.

• Так как при слишком больших ходах отвода шнека создается опасность затягивания воздуха, которое можно увидеть на литом изделии в форме черных или серебристых потеков близ литника, нужно устанавливать величину отвода шнека очень точно.

• Величина отвода шнека установлена правильно, если при ходе отвода, меньшем всего на 1 мм, подушка остаточной массы становится уже заметно меньше, а колебание оста­точной подушки массы больше.

• Опасность черных или серебристых потеков при слишком большом отводе шнека воз­никает в особенности при переработке легкотекучих материалов при высоких темпера­турах переработки.

• Скорость отвода шнека при переработке легкотекучих материалов и при высоких тем­пературах переработки должна быть установлена насколько возможно медленной (2-3 мм/сек), в нормальном случае она должна быть примерно равна скорости переме­щения шнека назад при дозировании.

4.8 Время охлаждения

Время охлаждения - это время, в течение которого изделие охлаждается в полости фор­мы, до тех пор, пока не будет достигнута достаточная механическая стабильность изде­лия для его выемки из формы. Критериями для достаточной стабильности изделия явля­ются размеры и деформация литого изделия. Физически время охлаждения начинается с окончанием объемного наполнения формы и кончается с размыканием пресс-формы.

Расчет времени охлаждения основывается на толщине стенок литого изделия, теплопро­водности и удельной теплоемкости расплава, а также на температуре стенок пресс-фор­мы. Наибольшее влияние на требующееся время охлаждения оказывают температура стенок пресс-формы и температура съема изделия. При изменении температуры стенок пресс-формы на 10°С время охлаждения изменяется примерно на 15 - 20%. Температу­ра массы оказывает относительно небольшое влияние на время охлаждения. При её изменении на 10°С время охлаждения изменяется приблизительно только на 3%, что можно не принимать во внимание.

Время охлаждения, которое устанавливается в машине, является физическим временем охлаждения, уменьшенным на время выдержки под давлением. Оно начинается с окон­чанием времени выдержки под давлением и кончается с размыканием пресс-формы.

" Plastservice

Параметры процесса литья под давлением

-113

Тепло, содержащееся в расплаве пластмассы, который впрыснут в формообразующее гнездо, должно быть отведено в течение времени охлаждения настолько, чтобы литое изделие можно было надежно извлекать из формы. Важно, чтобы температура была при­мерно одинакова по всей поверхности изделия, чтобы при коротком времени охлажде­ния достичь малой деформации

Температура стенки пресс-формы: 60 *С, Температура извлечения из пресс-формыг: 90 °С, Температура массы: 240 "С

55

50 45 40

35

2 зо

I 25

О. CD

20

0,75

1,25

1,75 2,25 2,75 3,25

Толщина стенки (мм)

3,75

4,25

4,75

Рис. 4.25: Время выдержки под давлением и время охлаждения при переработке ПК/АБС

Температура стенки пресс-формы: 60 "С, Температура извлечения из пресс-формы: 90 °С, Температура массы: 240 °С

55 50 45 40 35

2 зо

CD

1,75 2,25 2,75 3,25 3,75 4,25 4,75

Толщина стенки (мм)

20 15 10

Рис. 4.26: Время выдержки под давлением и время охлаждения при переработке ПММА

Решая

Plastservice

114

Параметры процесса литья под давлением

Параметры процесса литья под давлением

-11S

4,75

Рис 4.29: Время выдержки под давлением и время охлаждения при переработке ПП, ПЭ-НПиПЭ-ВП

Demag

Plastservice

116

Параметры процесса литья под давлением

Температура стенки пресс-формы: 50Х, Температура извлечения из пресс-формы: 70Х, Температура массы: 235Х 55

50 45 40 35 30 25 20 15 10

0,75

1.25

1,75 2,25 2,75 3,25

Толщина стенки (мм)

3,75

4,25

4,75

Рис. 4.31: Время выдержки под давлением и время охлаждения при переработке АБС, САН

Demag

Plastservice

Параметры процесса литья под давлением

117

Рис. 4.25 - 4.32 показывают требующееся время охлаждения для различных пластмасс в зависимости от толщины стенки. Указанные параметры являются результатами практи­ческих исследований и расчетных значений времени охлаждения. Значения действитель­ны для нижеуказанных условий на основе температуры стенок пресс-формы, температу­ры извлечения из формы и температуры массы.

Слишком долгое время охлаждения увеличивает время цикла. Слишком короткое время охлаждения часто дает о себе знать путем

• деформации литых изделий,

• повышенной последующей усадки и деформации при извлечении изделий из формы.

Oemag< _Plastservlce

Параметры процесса литья под давлением

119