Тема 4 Технология и оборудование для изготовления изделий литьем под давлением
4.1 Основные направления развития литья под давлением
Литье под давлением – такой процесс формования изделий из полимерных материалов, когда расплав под значительным внешним давлением заполняет закрытую форму и извлекается из нее в виде твердой детали. При литье термопластов расплав в форме охлаждается, а реактопластов и резиновых смесей – нагревается и отверждается (вулканизируется).
Основное применение метод литья под давлением находит для переработки термопластов, для которых он является распространенным методом. Процесс литья под давлением впервые был применен для производства изделий из целлулоида в 1872 г. Однако он не получил развития вследствие малого количества производимых термопластов. Первые промышленные литьевые машины появились в 1922 г. с началом развития производства термопластов. В то же время начал совершенствоваться сам метод. Особенно быстрое развитие метод получил во 2-й половине 40-х годов прошедшего столетия. До начала 50-х годов во всех промышленно развитых странах выпускались преимущественно машины для изготовления изделий массой не более 100÷200 г. Крупные машины для литья изделий массой 1,2÷2 кг выпускались единичными экземплярами. Только с разработкой принципа предварительной пластикации (в том числе и червячной) в 50-х годах появились машины для формования изделий массой 8÷12 кг.
В настоящее время выпускается чрезвычайно широкая номенклатура литьевых машин (термопластавтоматов) для производства изделий из термопластов с массой от десятых долей грамма и до 100 кг. Наиболее распространены одноцилиндровые машины с червячной пластикацией (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Дизайн современной литьевой машины (термопластавтомата)
Основными направлениями развития литья под давлением являются:
разработка технологических разновидностей метода;
совершенствование системы управления процессами в рабочих органах литьевого оборудования;
полная автоматизация управления технологическим процессом литья от подготовки сырья и съема деталей с применением управляющих вычислительных машин и робототехники;
внедрение комплексно-механизированных производств на основе роторно-конвейерных линий, обеспечивающих одновременную переработку до нескольких типов термопластов;
совершенствование дизайна машин и конструкции рабочих органов оборудования (рис. 4.1);
улучшение технологических свойств литьевых материалов и расширение номенклатуры перерабатываемых термопластов;
совершенствование технологии переработки конструкционных термопластов от подготовительной операции - сушки до финишной - термообработки;
улучшение качества продукции;
интенсификация метода, которая заключается не только в повышении производительности оборудования, но и расширении его технологических возможностей. Имеется в виду формование изделий различной массы, более сложной конструкции и уменьшение энергозатрат.
4.2 Конструкционная классификация литьевых машин
Литьевые машины предназначены для формования изделий из термопластов, реактопластов и эластомеров. Какие процессы протекают при литье под давлением, вы знаете из курса “Технология переработки полимерных материалов”.
Литьевая машина состоит из устройства для дозирования материала, механизмов для замыкания формы и инжекции (впрыскивания), привода, пультов управления и регулирования параметрами процесса литья.
Основные параметры литьевой машины:
диаметр шнека (D);
номинальное усилие запирания формы (Fном);
номинальные объем (Vном) и площадь одной отливки (S);
ход подвижной плиты и максимальные размеры устанавливаемых форм;
номинальное инжекционное давление (Рл);
мощность электродвигателя привода и нагревателей инжекционного цилиндра;
габариты и масса машины.
Важнейшие узлы машины – это механизмы инжекционный (материальный) и замыкания формы. По их расположению литьевые машины подразделяются на горизонтальные, вертикальные, угловые и комбинированные. Конструктивная классификация и принцип работы литьевой машины со шнекой (червячной) пластикацией будет рассмотрена в дисциплине “Основы проектирования и оборудование предприятий по переработке полимеров”.
Литьевые машины классифицируют по мощности, конструкции и типу привода. По виду привода классифицируют на механические, гидравлические, пневматические и смешенные (гидромеханические, пневмомеханические, пневмогидравлические).
Отдельную группу составляют специальные литьевые машины (их рассмотрим отдельно).