Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология переработки пластических масс (теория и практика). Учебное пособие
.pdf
изделия. Затем внутренний объем изделия заполняется материалом
из второго узла, после чего в работу повторно включается первый
узел, добавляющий остатки расплава в форму и «запечатывающий» изделие.
Соинжекционное литье
Требует применения сопла специальной конструкции, называемого также разделительной головкой. Эта технология позволяет получать изделия с числом слоев больше двух, с полным
или частичным разделением цветов (рис. 19).
Рис. 19. Соинжекционное литье
Литье в многокомпонентные формы
Позв оляет получать изделия с четким разделением цветов ,
а также детали гибридной конструкции, в которых из каждого
полимерного материала исполнена центральная или периферийная часть. В этом случае инжекционные узлы выполняют традиционные функции, а конструкция детали определяется устройством литьевой формы. Литьевая форма имеет две литниковых системы, постоянно сомкнутые с инжекционными узлами I и II. В
пуансоне формы имеются подвижные вставки, перемещаемые
пневмоприводами. Вставки оформляют тот или иной конструкционный элемент изделия. Особенность этого метода состоит в
том, что работа узлов инжекции происходит изолировано друг от
друга. Поэтому если узел II в приведенном примере работает в
режиме инжекции, то узел I может действовать в интрузионном
режиме, благодаря чему объем части изделия, формуемой из полимера I, может иметь весьма значительный размер (рис. 20).
41
42
Рис. 20. Литье в многокомпонентные формы
Ротационное литье (не путать с ротационными ЛМ)
Является разновидностью описанного выше способа, поскольку позволяет решать те же задачи, однако требует использования съемной вставки. После оформления центральной части
изделия (узел I) вставка извлекается, а в образовавшийся объем
инжектируется расплав из узла II. В цикл производства изделия
ротационным литьем введена дополнительная операция размыкания формы и удаления (установки) вставки, что не способствует
высокой производительности метода.
Особенности литья под давлением различных термои реактопластов
ПЭНП перерабатывается легко, при охлаждении способен к
кристаллизации с изменением твердости, чувствителен к равномерности распределения температуры в форме. Место входа охлаждающей воды в форму следует располагать рядом с литниковыми каналами, а ее отвода — как можно дальше. Заполнение
формы быстрое, в связи с чем необходима ее эффективная вентиляция.
ПЭВП по сравнению с предыдущим полимером имеет
большую степень кристалличности и менее текуч в расплаве, но
позволяет получать изделия с меньшей толщиной стенки при более высокой жесткости.
ПП – обладает степенью кристалличности до 60 %, температура переработки для некоторых марок до 280 °С, инжекционное давление до 140 МПа. Вязкость расплава в большей степени
зависит от скорости сдвига, чем от температуры. С повышением
давления ПТР растет, охлаждается в форме быстро. Процесс ведут
при высоких температурах цилиндра и низком давлении литья.
ПС – легкотекуч в расплаве, позволяет получать тонкостенные жестки е изделия, чувствителен к перегреву.
УПС отличается от ПС несколько меньшей текучестью и
большей усадкой.
АБС-пластик относится к конструктивным маркам, имеет
большую вязкость в расплаве, труднее перерабатывается в тонкостенные изделия.
ПММА имеет невысокую термостабильность, чувствителен
к перегреву, требует подсушки и тщательного контроля температуры. При впрыске расплава в холодную форму возможно образование пузырей; переходы в форме должны быть плавными, а их
число минимальным.
ПВХ перерабатывается без особых затруднений, но весьма
чувствителен к соблюдению температурного режима и особенно
перегреву. Вязкотекучее состояние нестабильно, может сопровождаться автокаталитической деструкцией с изменением цвета от
слоновой кости до темно-вишневого. Длительность пластикации
должна быть минимальной.
ПА – кристаллические, гигроскопичные термопласты с высокой текучестью расплава. При расплавлении объем возрастает
до 15 %. Термостабильность невысокая, поэтому длительность
пластикации ограничена. При нагреве в расплаве образуются пузырьки. Требует обязательной тщательной сушки. Желателен
предварительный прогрев. Давление литья до 100 МПа. При литье наполненных ПА возможна ориентация частиц измельченного волокна. Желателен отжиг изделий.
ПК – относятся к теплостойким полимерам, характерна высокая вязкость расплава, термически стабилен. Вязкость в основном зависит от температуры. Температура формы до 100 °С. Гигроскопичен, требует длительной сушки и предварительного подогрева, в том числе и в бункере ЛМ.
ПЭТФ, ПБТФ и ПОМ относятся к полимерам с повышенной термостойкостью. Требуют тщательной сушки до содержания влаги менее 0,01 %. Термостабильны. Вязкость расплавов
средняя и низкая с увеличением температуры снижается. Тонкостенность изделий нередко достигается последующим раздувом
(ПЭТ-бутылки).
43
44
Лабораторная работа № 5.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ
МЕТОДОМ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Цель работы:
ознакомление с устройством и работой термопластавтомата
ТП-63; исследование влияния технологических параметров литья
под давлением на качество деталей из термопластов.
Материалы и оборудование
Термопластичный материал (полистирол блочный, полистирол ударопрочный, полиэтилен и др.). Термопластавтомат
ТП-63. Литьевая форма. Терморегуляторы ЭПВ-2-11А. Термостат
с термометром. Ротаметр электрический типа РЗД. Расходомер.
Проведение испытаний
После подключения машины к электросети проверяют ее
работу на холостом ходу. Устанавливают на терморегуляторах
необходимую температуру пластикации материала, причем температура второй зоны задается на (15-20) °С ниже, чем для первой зоны. Включают обогрев цилиндра и устанавливают силу тока в зонах обогрева в пределах 5-6 А. Одновременно включают
охлаждение загрузочной зоны цилиндра.
Оптимальная температура литья выбирается в зависимости
от показателя текучести расплава (ПТР) перерабатываемого материала. Например, для полипропилена рекомендуются температуры расплава, представленные в табл. 7.
Таблица 7.
Рекомендуемая температура литья полипропилена в зависимости
от показателя ПТР
ПТР, г/10 мин 0,3 0,5 1,0 2,0
Температура расплава,0С 250-270 230-260 230-250 220-240
Температурные характеристики для литьевых марок и ориентировочные технологические параметры литья под давлением
для некоторых термопластов приведены в табл. 8.
Таблица 8
Т
ax
Технологические параметры литья под давлением
Температурные характери-
Термопласт
ПС-блочный
УПС, УПМ
АБС
ПММА
ПЭНП
ПЭВП
ПП
ПА-6
ПА-66
ПЭТФ
ПФ, СФД
ПК
ПВХ жестк.
ПВХ пласт.
Т
– температура стеклования; Тпл– температура плавления; Т
с
стики полимеров,
Т
100
90
120
105
-70
-70
-15
45
50
70
-60
150
87
-10-60
Т
с
пл
-
-
-
105
125
160
220
255
255
170
-
-
-
крm
-
-
-
-
95
120
140
165
180
205
150
-
-
-
0
С
Т
290
280
260
270
300
300
280
300
315
320
230
350
180
Технологические параметры
литья
°
Т
,
д
-
С Т
р
190-260
180-260
220-250
190-250
180-240
200-280
200-300
230-290
265-285
270-280
185-215
280-320
200-205
150-220
15-50
15-30
40-80
40-80
20-60
20-60
20-70
60-100
60-100
120-140
40-120
80-100
30-60
30-50
,
ф
крmax
°
С Р
, МПА
л
80-120
60-150
90-170
100-160
60-120
70-120
100-120
80-150
80-150
70-150
80-160
90-170
80-250
60-100
– температу-
ра максимальной скорости кристаллизации; Тд– температура деструкции;
Т
- температура расплава; Тф- температура формы; Рл- давление литья.
р
На термостате, предназначенном для нагрева литьевой
формы, устанавливают на электроконтактном термометре необходимую температуру, включают обогрев и непрерывную циркуляцию теплоносителя (воды) через каналы литьевой формы. За
температуру формы принимают температуру теплоносителя, которую контролируют термометром с точностью до 1 ° С.
Материал после предварительной подготовки (подсушки,
подогрева, смешения с красителем) засыпают в бункер машины.
По достижении установленной температуры нагревательного цилиндра и температуры формы проверяют термометром температуру расплава, устанавливают переключатель циклов в положение «Наладка» и начинают процесс литья.
Контроль времени выдержки под давлением и времени охлаждения отливки в форме проводят по секундомеру. После
45
46
выхода машины на установившийся режим переключатель циклов устанавливают в положение «Полуавтомат», а время выдержки под давлением, время охлаждения отливки в форме и паузу
между циклами устанавливают на реле времени.
В процессе отливки образцов (брусков, лопаток) в пределах, указанных преподавателем, изменяют в возрастающем порядке давление литья (500, 600, 700, 800, 900 кгс/см2), время выдержки под давлением (5, 10, 15, 20, 50 с) и отбирают образцы
для испытаний. При изменении одного из параметров литья другие, принятые за условно оптимальные, необходимо поддерживать постоянными.
Отлитые образцы не менее чем через 16 ч после их изготовления испытывают на продольную и поперечную усадку, на
сжатие, растяжение, на статический и динамический изгиб или
другие свойства (по указанию преподавателя).
Техника безопасности
Перед началом работы необходимо проверит исправность
машины, крепления формы и заземления. Во время работы машины необходимо следить за циркуляцией воды, показаниями
терморегуляторов и манометров, исправностью работы всех механизмов машины.
Категорически запрещается: 1) работать одновременно на
литьевой машине вдвоем; 2) производить какие-либо операции с
формой при закрытом заграждении; 3) находиться вблизи машины посторонним лицам; 4) производить ремонт, уборку и смазку
включенной в сеть машины.
Задание
1. Охарактеризовать материал, применяемый при перера-
ботке.
2. Изучить влияние технологических параметров процесса
литья под давлением на свойства деталей.
ГЛАВА 4. РОТАЦИОННОЕ ЛИТЬЕ
Этот метод переработки позволяет получать полые изделия
разнообразных форм и размеров из термопластичных материалов,
используемых в виде порошков или паст (пластизолей). Процесс
ротационного формования отличается простотой и включает три
основных стадии (рис. 21). На первой из них I в холодную форму,
представляющую собой полую раковинообразную конструкцию,
загружается определенное количество полимерного материала.
Далее (стадия II) закрытую форму помещают в камеру нагрева,
где и происходит собственно процесс формования. При этом с
помощью соответствующих устройств форма приводится во
вращение относительно двух осей. При вращении с относительно
невысокой частотой расплавленный полимер распределяется по
стенкам формы.
Рис. 21. Принципиальная схема ротационного формования
Третья стадия III заключается в охлаждении формы с отформованным изделием, которое может осуществляться с помощью холодного воздуха или водяного тумана; при этом форма
продолжает вращаться для полного и равномерного затвердевания полимера по всей поверхности формы. После завершения охлаждения форма раскрывается и готовое изделие извлекается из
нее; благодаря усадке материала при охлаждении изделия процесс извлечения не вызывает затруднений.
Ротационное формование широко используется для изготовления разнообразных изделий самой различной величины и
формы – деталей приборов, корпусных деталей мебели, бочек и
контейнеров, лодок и др. Процесс происходит при атмосферном
47
48
давлении, условия формования исключают значительные нагрузки на стенки оснастки, поэтому формы для ротационного формования могут иметь тонкие стенки и относительно дешевы. Объем
формуемых изделий определяется размерами камеры нагрева и
может достигать нескольких кубометров. Для обогрева форм используется горячий воздух (электрические нагреватели) или сжигаемый природный газ.
К преимуществам ротационного формования по сравнению
с другими методами получения полых изделий относятся простота изготовления и дешевизна оснастки, возможность варьирования толщины стенки (вплоть до 15-20 мм), очень низкий уровень
остаточных напряжений в готовом изделии, практически полное
отсутствие отходов и, как следствие, экономичность процесса.
Благодаря интенсивному развитию в последние годы обнаружен
ряд технологических преимуществ этого метода — возможность
получения изделий сложной формы со стенками различной толщины, многослойных изделий и т. д. Низкая стоимость оснастки
в ряде случаев делает экономически целесообразным использование ротационного формования для получения малых партий
изделий. Недостатками процесса являются длительность цикла
формования, ограниченный выбор материалов и их относительно
высокая стоимость, низкий уровень размерной точности готовых
изделий.
Для переработки методом ротационного формования используются в основном несколько видов термопластов. Это, в
первую очередь, полиэтилен, доля которого составляет от 85 до
95 % продукции, причем применение находят практически все
виды этого полимера, в том числе сшивающийся. Его достоинства — высокая термостабильность, легкая перерабатываемость
гранул в порошок, относительно низкая стоимость. Разработана,
например, специальная марка полиэтилена, показатель текучести
расплава которой при переработке уменьшается с 5 до 1,5. Этот
материал характеризуется повышенным значением ударной вязкости при низких температурах (до -30 °С).
Среди остальных полимеров лидирующую роль занимают
пластизоли на основе ПВХ (от 10 до 13 %), объем производства
которых достаточно велик и имеются марки, специально предна-
значенные для ротационного формования. Для ротационного
формования разработаны также специальные марки полиамидов,
поликарбонатов, полипропилена, полистирола. Возможно изготовление этим методом изделий из термореактивных полимеров –
полиуретанов, эпоксидных композиций и др., а также совмещение процесса полимеризации и формования (например, при полимеризации капролактама). В этом случае в форму загружают
композицию на основе капролактама и катализатор. В процессе
ротационного формования происходит полимеризация. Из смесей
полимеров, отличающихся друг от друга значениями температуры плавления, получают двухслойные изделия с различными
свойствами слоев. Для предотвращения окисления некоторых
термопластов (например, полиамидов) в форму нагнетают инертный газ. Иногда ротационное формование осуществляют с использованием жестких вкладышей и вставок.
Для модификации свойств материалов, перерабатываемых
ротационным формованием, широко используются различные
добавки – термо- и светостабилизаторы, вспенивающие агенты,
наполнители (в т. ч. и волокнистые) и др. В России конкурентоспособное по ценам и качеству сырье, пригодное для ротационного формования, в настоящее время не производится, кроме ПЭ
и ПВХ.
Формы для ротационного формования достаточно просты и
изготавливаются из стали или алюминия. Алюминиевые формы
используют для изготовления сложных изделий, а также при изготовлении нескольких одинаковых форм (литьем). При эксплуатации формы подвергаются значительным термическим напряжениям из-за многократных циклов нагрева (до 300 °С) и охлаждения.
Выбор оборудования для ротационного формования определяется конфигурацией и размерами изделия, типом материала и
серийностью производства. Применяется одно-, трех- и четырех-
49
50
шпиндельные установки непрерывного и периодического действия (рис. 22).
а б
Рис. 22. Устройство для двухосного вращения форм:
а – 4-шпиндельная установка; б – одношпиндельная для крупно-
размерного изделия
Формы крепятся на так называемой «руке», которая осуществляет вращение формы и перемещает ее из одной зоны в другую. Чаще всего для повышения производительности используют
машины карусельного типа с тремя или четырьмя «руками». Это
позволяет увеличить производительность, сократить расход тепла
и получать несколько разных изделий одновременно. Каждая
«рука», на которой смонтировано несколько форм, находится в
соответствующей зоне технологического цикла. Общий вид ротационной установки показан на рис. 23. Время нахождения «руки» в определенной зоне определяется временем формования самого трудоемкого изделия, после чего производится одновременное перемещение «рук» в следующую зону технологического
цикла.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]