Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология получения и переработки полимерных композиционных материалов. Лабораторный практикум
.pdf
К литью под давлением можно приступить, только ознакомив-
шись с правилами работы на минитермопластавтомате.
1. Работающий на литьевой машине должен знать:
а) конструкцию машины и технику ее эксплуатации;
б) приемы подготовки термопластавтомата к работе;
в) назначение и размещение органов управления и контроля
литьевой машины;
г) технику литья в наладочном, полуавтоматическом и авто-
матическом режиме;
д) технику впрыска расплава в воздух.
2. Работа с отключенной блокировкой проводится только по раз-
решению преподавателя и в присутствии обслуживающего
персонала.
3. Работа на машине немедленно прекращается, если обнаружи-
вается ее неисправность.
4. Запрещается работа на литьевой машине при выключенной
вентиляции.
5. Запрещаются наладка, регулирование, чистка и смазка маши-
ны во время ее работы.
Для выполнения задания рекомендуется применять одногнезд-
ную литьевую форму для стандартной лопатки.
8. Корректирование технологических параметров литья под дав-
лением: материальный цилиндр нагреть так, чтобы температуры по
зонам соответствовали температуре переработки данного материала.
9. Отлить первую партию деталей.
Визуально оценить качество деталей, обращая внимание на их
оформление и возможность извлечения их из гнезда.
Последовательность выполнения работ
1. Определение технологических параметров литья под давлением.
К технологическим параметрам литья под давлением относятся:
температура материального цилиндра tц по зонам, температура формы
tф, давление литья Рл и продолжительность цикла.
21
1.1. Определение температурных параметров.
Температурные параметры литья под давлением определяют по
термомеханическим кривым. По термомеханической кривой определить температуру стеклования Тс, температуру текучести Тт (для
аморфных материалов) и температуру плавления Тпл (для кристаллических термопластов). На основании этих данных выбрать температуры цилиндра литьевой машины и формы. Температура материального цилиндра литьевой машины должна быть выше минимальной
Т
где Т
и ниже максимально допустимой Т
ц.min
Т
Т
ц.max
– температура деструкции материала, С.
дестр.
= Тт + 20 С (2.1)
ц.min
= Т
Температурный интервал между Т
ц.max.
– 30 С (2.2)
дестр.
ц.max
и Т
разбить на несколько
ц.min
диапазонов. Если материальный цилиндр литьевой машины имеет три
зоны регулирования, то первый диапазон температур составит от Т
до Т
+40 С и распределится по зонам следующим образом:
ц.min
1 зона – Т
; 11 зона – Т
ц.min
+20 С; 111 зона – Т
ц.min
ц.min
+ 40 С.
ц.min
В каждом из последующих диапазонов температура зон материального цилиндра должна на 15–20 С превышать температуру тех же
зон предыдущего диапазона. Температура третьей зоны в последнем
диапазоне не должна превышать Т
ц.max.
Температуру материального цилиндра по зонам можно также
взять по литературным или справочным данным для конкретного полимерного материала.
Температура формы для литья аморфных термопластов не должна превышать Т
, равную Тс – 30 С. Температура формы для литья
ф.max
кристаллизующихся термопластов может быть выбрана из литературных источников.
2. Определение пластикационной производительности литьевой
машины.
Пластикационная производительность Qпл рассчитывается по
формуле:
22
пл
, (2.3)
пл
где V0 – номинальный объем отливки (см3);
ρ – плотность материала (г/см3);
τпл – время пластикации, с.
Номинальный объем отливки рассчитывается по формуле (2.4):
изд
, (2.4)
где V
– объем, получаемого изделия, см3;
изд
k – коэффициент, учитывающий объем литниковой системы;
β – коэффициент использования литьевой машины;
n – гнездность формы.
3. Изготовление деталей литьем под давлением.
3.1. Ознакомление с конструкцией миниТПА и с принципами регу-
лирования параметров процесса.
Ознакомиться с техническими данными литьевой машины, конструкцией, назначением и действием отдельных узлов, с техникой регулирования: объема или массы материала, температуры по зонам
материального цилиндра, давления литья и смыкания формы, продолжительности отдельных стадий цикла литья.
Ознакомиться с устройством, техникой установки и центровки
литьевой формы. Литьевая форма представлена на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Форма литьевая для изделия «Лопатка»
23
3.2. Последовательность получения образцов изделия литьем под
давлением.
1. Подготовить рабочее место для проведения эксперимента.
2. При необходимости гранулы полимерного материала подсу-
шить в термошкафу.
3. Засыпать гранулы полимерного материала в бункер 2 мини-
ТПА (см. рис. 2.1).
4. Включить литьевую машину тумблером 1 (для включения тре-
буется примерно 30 секунд).
5. После включения на сенсорном экране появится меню прогре-
ва с обратным тридцатиминутным отсчетом (обязательное условие
для безаварийной работы литьевой машины).
6. С помощью кнопки «t» на экране станка выставляем по зонам
заданную температуру технологического процесса.
7. По истечению 30-минутного прогрева сенсорный экран авто-
матически перейдет в рабочее меню.
8. Проверить прогрев. В рабочем меню выбираем ручной режим
и краткими нажатиями в несколько секунд на кнопку пуск 4 выполняем функцию впрыска (убедитесь, что из сопла выходит расплав без
больших нагрузок на станок).
9. Затем установите скорость впрыска 100 % и нажмите кнопку
пуск на несколько секунд (расплав должен выходить из сопла в рабочем режиме полностью прогретым).
10. Установить пресс-форму на направляющие узла смыкания 7.
11. С помощью пульта управления узла смыкания 8 подвести
пресс-форму к соплу 6. Сила прижатия формы к соплу должна обеспечивать герметичный впрыск расплава.
12. Осуществляем впрыск расплава в форму, удерживая кнопку
пуск 4 (время впрыска подбирается опытным путем).
13. Выдерживаем изделия под давлением (время выдержки регламентируется технологическим процессом и подбирается исходя из
перерабатываемого материала).
14. Отводим форму от сопла и раскрываем ее.
15. Извлекаем изделие из формы.
24
4. Контроль качества готовых изделий.
О качестве полученных изделий судят по величине усадки, массы
изделия, степени ориентации полимера, предела прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве.
4.1. Определение усадки материала при литье под давлением.
Усадку материала определить на лопатках, полученных при раз-
личных режимах литья по формуле
, (2.5)
где L0 – размер пресс-формы, мм;
L1 – размер образца, мм.
По данным эксперимента сделать вывод о влиянии на величину
усадки давления литья, температуры материального цилиндра и формы.
Значение усадки занести в таблицу.
4.2. Определение массы изделий.
Образцы, отлитые при разных режимах (по три образца для каж-
дого режима) формования взвесить на аналитических весах с точностью до 0,0001 г. Среднее значение массы образцов внести в таблицу.
4.3. Определение степени ориентации макромолекул.
Степень ориентации макромолекул определить в зависимости от
режимов литья. На рабочий участок каждых трех образцов, отлитых
при одинаковых условиях, скальпелем или лезвием нанести две риски
перпендикулярно длинной оси лопатки на расстоянии около 40 мм
друг от друга. Штангенциркулем с точностью до 0,01 мм измерить
расстояние между рисками. Размеченные образцы разложить на
стальной пластине, покрытой пленкой из фторопласта. Пластину с
образцами поместить в термостат, предварительно нагретый до температуры Т, и выдержать в течение 30 мин. Для аморфных полимеров
Т
= Тс + 20 С, для кристаллических Т = Тпл – 10 С. Извлечь образцы
из термошкафа, охладить на воздухе до комнатной температуры и
вновь измерить расстояние между рисками.
Данные измерений внесите в табл. 2.2.
25
Таблица 2.2
Расстояние между рисками, мм
Степень ориентации lор, %
l1 (до нагревания)
l2 (после
нагревания)
каждого образца
l
ор.l
среднее
значение l
ор.ср.
100
1
21
l
ll
l
ор
Характеристика
образцов
Температура
цилиндра,
С
Температура
формы,
С
Давление
литья,
кг/см2
Продолжительность
выдержки
под давлением, С
Усадка, %
Масса, г
Степень
ориентации, %
Результаты измерений
Степень ориентации оценивается величиной усадки lор, вызванной дезориентацией:
(%). (2.6)
4.4. Определение предела прочности при растяжении и относи-
тельного удлинения при разрыве образцов, изготовленных данным
способом.
Определить предел прочности при растяжении δр и относительное удлинение при разрыве lр лопаток, отлитых при различных режимах, по методике, приведенной в лабораторной работе. Число образцов, изготовленных при одинаковых параметрах литья должно быть
не менее трех.
По результатам эксперимента сделать вывод о влиянии температуры формы и цилиндра, давления литья на прочность и деформируемость изделий. Полученные данные внести в табл. 2.3.
Таблица 2.3
Результаты эксперимента
26
Содержание отчета
1. Устройство и принцип действия миниТПА.
2. Характеристика перерабатываемого полимера.
3. Необходимые расчеты.
4. Испытания образцов.
5. Показатели качества изделий.
6. Выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Особенности переработки термопластов методом литья под давлением.
2. Основные операции процесса.
3. Циклограмма работы литьевой машины.
4. Возможные виды брака. Причины возникновения и способы устранения.
5. Режимы литья пластмасс под давлением.
6. Устройство и принцип действия миниТПА.
27
Лабораторная работа № 3
ГРАНУЛИРОВАНИЕ ПЛАСТМАСС
Цель работы: ознакомиться с методами гранулирования полимерных материалов и методами оценки качества полученных гранул.
Оборудование: лабораторный червячный смеситель, линия для
гранулирования.
Материалы: полиэтилен низкой плотности; полиэтилен высокой
плотности; полистирол; сополимеры стирола АБС; ПА-6; поликарбонат; полиамид-66. Наполнители: тальк, мел, стекло-, углеволокно (по
необходимости).
Гигроскопичные материалы (например, сополимеры стирола, полиамиды и поликарбонат) перед формованием следует предварительно подсушить в вакуумном шкафу при 80–100 С и остаточном давлении 0,2 МПа в течение 3–5 ч до содержания остаточной влаги не
более 0,05 %.
Рекомендуемый тип изделия – гранулы полимерного композиционного материала.
Теоретическая часть
В промышленности применяют различные способы гранулирования: непосредственно на фильере; горячее гранулирование в увлажненной среде; мокрое гранулирование с горячей резкой; подводное гранулирование; холодное гранулирование. Для получения гранулированного материала используют холодное гранулирование. Стренги, полученные методом экструзии, предварительно охлаждают воздухом, а затем
режут специальным режущим инструментом на гранулы длиной 2–
3 мм. Однородность гранул характеризуют параметры распределения
длины и размеров сечения гранул. Числовые характеристики распределения – среднее значение, среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации – определяют по значениям в выборке.
28
Оборудование для получения гранул
Диаметр шнека (мм)
60
L/D
8
Привод
Асинхронный двигатель с частотным
регулятором
Двигатель
1500 об/мин, 4,5 кВт
Редуктор
Червячный редуктор горизонтальный
Количество зон разогрева
(включая головку)
5
Общая мощность
нагревательных элементов
18
Головка
Съемная с прижимным фланцем
под фильеру
Фильера
Рабочий диаметр 90 мм, количество
отверстий 56 с диаметром 3 мм
Пульт управления
5 терморегуляторов с индикацией
температуры, 1 тумблер для запуска шнека
Масса экструдера (кг)
80
Габариты (без бункера)
Д × Ш × В (мм × мм × мм)
918×780×350
Общий вид экструдера-смесителя представлен на рис. 3.1, технические характеристики экструдера-смесителя – в табл. 3.1.
Рис. 3.1. Общий вид экструдера-смесителя
Технические характеристики экструдера-смесителя
Таблица 3.1
29
На рис. 3.2 представлена схема экструдера-смесителя.
Рис. 3.2. Схема экструдера-смесителя:
1 – фильера; 2 – головка; 3 – цилиндр; 4 – шнек;
5 – червячный редуктор; 6 – приводной двигатель; 7 – муфта;
8 – нагревательные элементы; 9 – загрузочный бункер
Последовательность получения гранул
1. Подготовить рабочее место для проведения эксперимента.
2. Взвесить компоненты.
3. Подготовить компоненты для смешения: просушить компонен-
ты в сушильном шкафу.
4. Подключить источник питания мобильного пульта (рис. 3.3) к
промышленной сети 380 В. На пульте включить кнопку сеть, желтым
цветом загорается индикация (сеть). На терморегуляторе удерживать
5 секунд кнопку «MODE», с помощью кнопок «Вверх/вниз» задать
рабочую температуру, при достижении которой загорается зеленый
индикатор (рабочая температура). На терморегуляторе установить
температуру в зонах нагрева, регламентируемую технологическим
процессом. Поворачивая тумблер «стоп/пуск» запускается шнек и одновременно загорается зеленый индикатор (шнек в работе). Количество оборотов шнека необходимо задать частотным преобразователем. Колесо оранжевого цвета регулятора находится на передней панели мобильного пульта. При аварийной ситуации нажать красную
кнопку «аварийная остановка».
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]