20. Усадка при литье. Принцип. Классификация видов усадки.
Усадка – отклонение размеров литого изделия от номинальных размеров.
Значение усадки определяется по формуле: s= (Lф-Lизд)/ Lф, где Lф – размер формы, Lизд – размер изделия.
Различают усадку при извлечении, которая измеряется сразу после выталкивания отливки, и окончательную (технологическую).
Технологическая усадка измеряется после 16 часов выдержки изделия при температуре 23+20 С, при этой же температуре измеряются и размеры формы.
Главная причина усадки – плотность расплава ниже плотности затвердевшего пластика, поэтому при застывании объем и размеры готового изделия уменьшаются, и изделие становится меньше формы для литья.
Для компенсации усадки при литье необходимо пропорционально увеличивать размеры формы.
Выделяют так же объемную усадку:
s= (Vраспл-Vизд)/ Vраспл, где Vраспл – объем расплава, Vизд – объем изделия.
На практике усадка зависит от особенностей технологического процесса. Усадка при литье под давлением является следствием двух конкурирующих процессов:
с одной стороны - уменьшение объема при охлаждении,
с другой стороны – компенсация этого изменения подачей дополнительного количества расплава в жидкую сердцевину затвердевшей отливки (подпитка). Чем больше компенсация, тем меньше результирующая усадка.
На этапе 0-1 происходит объемное заполнение формы расплавом,
на этапе 1-2 – компрессионное уплотнение давлением,
2-3 – подпитка – подача дополнительного расплава для компенсации усадки.
В т.3 - отвод механизма пластификации.
3-4 – окончательное застывание изделия.
На усадку влияет так же направление течения расплава при заливке. При течении расплава под высоким давлением возникает сдвигающее напряжение, которое ориентирует молекулы по направлению потока. При релаксации в процессе застывания молекулы возвращаются в неупорядоченное состояние, это приводит к усадке преимущественно в направлении действующих сдвиговых сил (направление движения потока).
Выделяют продольную (радиальную) и поперечную (тангенциальную) усадку.
Продольная усадка – усадка в направлении течения потока, поперечная усадка – усадка в направлении, перпендикулярном направлению течения потока. Как правило, продольная усадка больше поперечной, разница между продольной и поперечной усадкой – мера анизатропии, анизатропия усадки приводит к короблению готового изделия.
21. Расчет размеров формообразующих элементов литьевых форм
Формующий инструмента - это матрица и пуансон.
При конструировании матриц и пуансонов форм главным является установление размеров оформляющей поверхности изделия. Поверхность изделия распределяется между оформляющими деталями. Поскольку места их стыка оставляют на поверхности изделия следы, важно, чтобы эти стыки совпадали с естественными переходами поверхностей. Значительное различие в величинах коэффициентов линейного термического расширения материала формы и изделия приводит к существенным объемным изменениям Объемная усадка при литье термопластичных материалов является результатом двух процессов: 1) уменьшения объема полимера при охлаждении и 2) компенсации этого уменьшения за счет добавления в полость некоторого количества материала (подпитки).
В какую сторону меняются размеры?
Диаметр
увеличивается
Диаметр уменьшается
Различают усадку абсолютную и относительную, а также усадку первичную и вторичную. Первичная усадка - усадка материала в форме в течении цикла, вторичная усадка наблюдается после выталкивания изделия при охлаждении изделия до комнатной температуры.
Все элементы оформляющих деталей, которые соприкасаются с расплавом и участвуют непосредственно в формовании (прессовании) соответствующих им элементов пластмассового изделия, должны быть исполнены так, чтобы заданные параметры качества, точность размеров изделия были безусловно обеспечены, несмотря на усадку и колебание усадки материала (проявляющиеся при формовании изделия), неточность изготовления и износ деталей формы во время ее эксплуатации. Поэтому при проектировании всех оформляющих деталей, в период разработки их рабочих чертежей, рассчитывают такие исполнительные размеры, которые компенсируют в их величинах возможные (перечисленные выше) колебания и изменения.
Установленные в результате расчета исполнительные размеры элементов оформляющих деталей становятся по существу новыми номинальными размерами. Именно эти размеры (со своими допусками – по выбранным квалитетам) указывают на чертежах литьевых форм Расчет исполнительных размеров форм даже для простых изделий оказывается достаточно трудоемким и сложным. Использование ГОСТ 15947 -70 для расчета формообразующих деталей. Между номинальным размером изделия NH и исполнительным размером оформляющей детали Nф, равно как и между их допусками соответственно Ти и Тф, существует, естественно, тесная связь. Покажем ее на простейшем примере, когда поля допусков размеров расположены симметрично по отношению к размерам, а именно: NH ± Тн и Nф ± Тф. При таких условиях наибольший размер изделия Nи+Ти (в плюс) может получаться, если размер оформляющей детали будет максимальным Иф+ Тф, а усадка перерабатываемого материала - минимальной Sмин. С другой стороны, размер формующей детали Nи - Ти (в минус) может быть получен в том случае, если формуемый материал имеет максимальную усадку Sмакс, a оформляемая деталь выполнена по размеру Nф - Тф.
Итак, получаем систему:
(Nф + Tф ) – (Nф + Tф )Smin = Nи + Tи максимальный размер инструмента
(Nф – Tф ) – (Nф - Tф )Smax = Nи – Tи минимальный размер инструмента