Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Оборудование и основы проектирования предприятий по переработке пластмасс. Учебное пособие
.pdf
31
Машина – устройство, выполняющее механические движения с
целью преобразования энергии, материалов или информации [2]. Различают машины энергетические, технологические, транспортные и т. д.
В машинах технологического назначения в результате механического воздействия рабочих частей машины на обрабатываемый
материал (предмет) изменяются его форма, физическое состояние и
свойства. Основными конструктивными элементами машин для переработки пластмасс в изделия или полуфабрикаты являются:
фун
даментная плита;
станина (станины);
рабочие части машины;
устройства для нагрева и/или охлаждения рабочих частей ма-
шины и обрабатываемых материалов;
механизм привода – для сообщения движения рабочим частям
машины;
вспомогательные устройства;
пульт управления машиной.
2.2.1. Назначение и краткая характеристика
основ
ных элементов машин для переработки
пластмасс и эластомеров
Фундаментная плита служит для передачи статической нагрузки
(массы машины) и динамических нагрузок от машины к фундаменту.
Площадь фундаментной плиты должна быть такой, чтобы ее давле-
ние на фундамент не превышало 0,2 МПа (р
ФП
0,2 МПа). Фундаментные плиты отливаются из чугуна и крепятся к бетонному фундаменту анкерными болтами.
32
Станина крепится болтами к фундаментной плите и служит для
размещения (сборки) основных (рабочих) частей машины. Две станины машины (вальцов, каландров и др.) соединяются верхними
поперечинами – траверсами. Траверсы придают станине дополнительную жесткость и прочность.
Рабочие части машины имеют конструкцию и характеристики,
необходимые для реализации функционального назначения машины.
Рабочие части испытывают бо
льшое давление (в них возникают
большие распорные усилия), эрозионное и коррозионное воздействие
перерабатываемых материалов. Поэтому рабочие части изготавливаются из конструкционных материалов, обладающих высокими
прочностью, твердостью и коррозионной стойкостью.
Переработка полимерного материала в той или иной машине требует соблюдения определенного температурного режима, поэтому
большинство машин имеют устройства для нагрева и/или охл
аждения
рабочих частей машины и перерабатываемых материалов. В качестве
теплоносителей наиболее часто применяются водяной пар, горячая
вода, электрический ток. Охлаждающим агентом служит холодная
оборотная вода. Вращающиеся рабочие детали (валок, ротор, червяк
и др.) изготавливают полыми для подачи в эти полости охлаждающей
воды.
Привод – устройство для приведения в действие машин. Разли-
чают следующие виды приво
да:
электрический;
гидравлический;
пневматический.
33
Составные части наиболее распространенного электрического
привода общеизвестны:
электрический двигатель;
редуктор;
приводные шестерни;
соединительные муфты;
тормозное устройство.
Очевидно, в составе гидравлического привода должен быть гидравлический двигатель (гидродвигатель). Гидродвигатель – устройство для преобразования механической энергии жидкости в механическую работу вращающегося вала, совершающего возвратнопоступательные движения поршня и т. д. Различают гидродвигатели
ло
пастные (например, гидротурбина, водяное колесо) и объемные
(чаще всего в виде гидроцилиндра).
Гидравлический привод (объемный гидропривод) – совокупность
устройств с одним или несколькими гидроцилиндрами для приведения в движение механизмов и машин с помощью жидкости под давлением (гидравлической жидкости).
Составными частями индивидуального гидропривода являются:
насосны
й агрегат (с электродвигателями и 2 насосами);
масляный бак;
всасывающие и нагнетательные трубопроводы;
фильтры;
распределительные устройства.
В устройствах пневмопривода давление воздуха преобразуется в
перемещение поршня.
34
2.2.2. Машины для литья под давлением
(литьевые машины)
Метод литья под давлением для производства изделий законченной формы из термопластов и реактопластов является одним из
самых распространенных в промышленности по переработке пластмасс уже в течение полувека [11].
Сущность метода заключается в следующем: полимер в гранулированном (реже в порошкообразном) виде загружается в сп
ециальный инжекционный цилиндр (пластикатор), где нагревается до вязкотекучего состояния (пластицируется), гомогенизируется, а затем под
высоким давлением и с большой скоростью впрыскивается (инжектируется) в предварительно сомкнутую литьевую пресс-форму (ЛПФ);
в форме полимер охлаждается (при литье термопластов) или химически отверждается (при литье реактопластов), переходя в твердое
агрегатное состояние, после че
го готовое изделие извлекается из
формы.
Таким образом, по режиму процесса литьевые машины (ЛМ)
являются машинами периодического действия.
В промышленности реализуются различные технологические
варианты процесса литья под давлением с применением ЛМ разнообразных конструкций. На рис. 2.1 схематически изображено устройство
часто применяемых литьевых машин червячно-плунжерного типа.
В конструкцию любой литьевой машины входят сл
едующие
основные узлы:
узел смыкания формующего инструмента;
узел пластикации и впрыска;
станина машины с механизмом привода и системой управления.
35
Рис. 2.1. Литьевая машина червячно-плунжерного типа:
1 – станина; 2 – гидроцилиндр узла смыкания литьевой пресс-формы;
3 – неподвижная плита; 4 – колонны; 5 – подвижная плита; 6 – литьевая пресс-
форма (из 2 полуформ); 7 – плита, соединяющая узел смыкания ЛПФ с инжек-
ционным цилиндром; 8 – червячная машина (пластикатор); 9 – редуктор;
10 – гидроцилиндр узла впрыска расплава в ЛПФ; 11 – фундамент
ная плита
Формующим инструментом при литье под давлением является
литьевая пресс-форма (ЛПФ), состоящая из двух полуформ –
подвижной и неподвижной.
Узел смыкания должен обеспечивать быстрое и надежное смыка-
ние и размыкание ЛПФ. С помощью этого узла создается усилие,
необходимое для удержания ЛПФ в закрытом состоянии (когда в ней
находится под большим давлением расплав полимера). Конструкция
узла смыкания должна «способствовать» обл
егченному извлечению
изделия из формы по окончании цикла литья.
36
Усилие, необходимое для удержания ЛПФ в закрытом состоянии,
может быть создано с помощью коленчато-рычажного, винтового или
какого-либо другого механизма. В узлах смыкания используются
также гидравлические и гидромеханические системы.
Функциями узла пластикации являются загрузка полимерного
материала в материальный цилиндр из загрузочного бункера, его
транспортировка от загрузочного отверстия цилиндра к соплу вращаю
щимся шнеком (червяком). В ходе движения материала он
должен нагреваться и переходить в вязкотекучее состояние, гомогенизироваться и накапливаться в определенном количестве на участке
между наконечником шнека и соплом. После набора дозы расплава в
результате осевого перемещения шнека в сторону мундштука расплав
полимера впрыскивается в оформляющую полость литьевой формы.
Во вре
мя впрыска шнек действует подобно поршню (плунжеру).
Станина служит для размещения на ней отдельных элементов
конструкции ЛМ и их надежного крепления.
Управление процессом литья выполняется с помощью таймеров,
электронных датчиков времени или микропроцессора.
Краткая классификация литьевых машин
В целях упорядочения большого разнообразия литьевых машин
предлагаются варианты классификации ЛМ по большому числу признаков [11].
1. По виду перерабатываемых СПМ:
термопластавтоматы (для переработки термопластов);
реактопластавтоматы (для переработки реактопластов);
машины для литья изделий из резиновых смесей.
37
2. По назначению:
универсальные;
специальные;
лабораторные;
для микролитья.
3. По количеству цветов одного полимера или количеству различных
полимеров – машины для литья одно-, двух- и многокомпонентных
изделий.
4. По взаимному расположению узлов машины:
горизонтальные;
угловые машины:
− с горизонтальной компоновкой узла смыкания формы;
− с вертикальной компоновкой узла смы
кания формы;
− вертикальные машины [11].
5. По способу пластикации материала ЛМ бывают:
с поршневой (плунжерной) пластикацией;
со шнековой (червячной) пластикацией.
6. По типу приводов узла пластикации и впрыска и узла смыкания ЛПФ
различают ЛМ с приводом:
гидравлическим;
гидромеханическим;
механическим;
электрическим;
комбинированным.
38
Основными параметрами (показателями технической характеристики) литьевой машины являются:
усилие запирания (смыкания) литьевой формы;
объем впрыска за один цикл литья;
давление литья;
скорость впрыска;
пластикационная производительность;
расстояние между колоннами или элементами рамы узла смы-
кания форм;
максимальное и минимальное расстояние между плитами;
величина хода по
движной плиты;
наибольшая площадь проекции отливаемого изделия (детали)
на плоскость разъема плит механизма смыкания форм.
Перечисленные параметры определяют возможность переработки
того или иного материала, а также массу и размеры изделия, которое
может быть изготовлено на данной (выбираемой) литьевой машине.
2.2.3. Прессовое оборудование
Первым методом промышленного производства изделий законченной формы (формовых изде
лий) из пластмасс и эластомеров было
прессование, а первым типом формующего оборудования были прессы.
Прессование – это воздействие на тот или иной материал давлением с целью придания материалу требуемой формы. В зависимости
от решаемой технологической задачи прессование может проводиться при комнатной температуре (холодное прессование) или при
нагревании формующего инструмента и перерабатываемого ма
териа-
ла (горячее прессование).
39
В промышленности переработки пластмасс холодное прессование
применяется ограниченно: при таблетировании пресс-материалов и
при формовании заготовок, которые превращаются в изделия методом спекания (например, при переработке фторлона-4).
Горячее прессование при изготовлении изделий из реактопластов
сопровождается необратимым химическим процессом образования в
полимере сетчатой структуры и переводом материала в неплавкое и
нерастворимое состояние. В данно
м (химически отвержденном) со-
стоянии изделия (детали) из реактопластов имеют ряд преимуществ
(достоинств) в сравнении с аналогичными по назначению изделиями
(деталями) из термопластов. Технические достоинства и недостатки
отвержденных реактопластов (РП) в сравнении с термопластами [1]
перечислены ниже.
Достоинства РП:
высокая прочность и повышенная твердость материалов с во-
локнистыми и сл
оистыми наполнителями;
повышенная теплостойкость изделий;
постоянство физико-механических свойств РП в температур-
ном интервале их эксплуатации;
высокое сопротивление ползучести;
нерастворимость и малая склонность к набуханию в жидких и
парообразных средах.
Недостатки РП:
высокая хрупкость РП с порошкообразными наполнителями;
меньшее число методов переработки в изделия;
неспособность свариваться;
большая трудность утил
изации отходов и отслуживших изделий.
40
Можно предполагать, что горячее прессование реактопластов с
применением соответствующего прессового оборудования будет
применяться в промышленности переработки пластмасс еще длительное время.
Необходимо отметить, что горячее прессование резиновых
смесей при выпуске формовых резиновых технических изделий также
является одним из основных технологических процессов, в ходе
которых формование изделий сопровождается химической реакцией
вулканизации перерабатываемой см
еси. В результате вулканизации
резиновая смесь превращается в резину – материал, сочетающий в
себе достаточно большую прочность с высокой эластичностью. Это
еще раз подчеркивает важность применения в производствах по переработке пластмасс и эластомеров в изделия метода горячего прессования, для реализации которого применяется специализированные
виды прессового оборудования.
2.2.3.1. Технологические варианты метода
горячего прессов
ания пластиков и эластомеров
При изготовлении формовых изделий из пластмасс и эластомеров
методом горячего прессования применяют два технологических
варианта:
прямое (компрессионное);
литьевое (трансферное).
И прямое, и литьевое прессование являются периодическими
процессами.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]