Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проблемы выявления и устранения возможных дефектов в процессе получения изделий из термопластов. Учебное пособие
.pdf
Устранять рассмотренные дефекты необходимо в следующей
последовательности:
− увеличение дозы впрыска;
− увеличение времени выдержки под давлением;
− снижение давления впрыска;
− снижение температуры впрыска;
− снижение температуры формы;
− увеличение скорости впрыска;
− сушка материала;
− увеличение размеров центрального литника;
− увеличение размеров впускных и разводящих каналов;
− увеличение вентиляционных отверстий;
− увеличение диаметра сопла;
− снижение толщины стенок изделия.
Слабые спаи потоков, стыковые швы. Стыковые швы –
области соединения отдельных потоков расплава, в которых наблюдается резкое снижение механической прочности изделия.
Наличие таковых обусловливается обычно конструкцией изделия. При изготовлении изделий с глубокими полостями или с
большими плоскостями всегда имеются следы стыков (слоев)
потоков, так как изделия оформляются через несколько литниковых каналов.
Необходимо стремиться к тому, чтобы материал, поступающий к месту стыка, был нагрет и находился под давлением, необходимым для обеспечения достаточной механической прочности изделия.
Причины возникновения брака изделий из-за стыковых швов:
− низкая температура расплава;
− низкая температура формы;
− несовершенство конструкции детали.
Для устранения данного вида брака применяется следующая
последовательность действий:
− увеличение температуры расплава;
− увеличение температуры формы;
51
− увеличение давления впрыска;
− увеличение скорости впрыска;
− увеличение вентиляционных отверстий;
− увеличение размеров центрального литника.
Хрупкость. Изделие раскалывается сразу после извлечения
из формы или после охлаждения.
Причиной могут быть:
− переуплотнение;
− недоуплотнение;
− деструкция полимера.
Возможные меры устранения хрупкости:
− определить уплотнение впускного литника, надо начи-
нать эксперимент с очень длительного времени заполнения и
выдержки или с такого времени второй стадии, чтобы его хватило для полного перемерзания места впуска, затем продолжить
литье, оставляя постоянным время цикла, не уменьшая времени
уплотнения и выдержки или второй стадии на 1 или 2 секунды,
после чего добавить такое же время ко времени застывания. При
этом время переключения уплотнения и выдержки на цикл затвердевания должно оставаться постоянным, а время уплотнения впускного литника соответствует времени уплотнения и выдержки, когда вес изделия начинает снижаться;
− проверить количество и качество сырья, в случае исполь-
зования вторичного сырья сравнить свойства изделия с изделием, полученным на стопроцентно чистом полимере; заменить
при необходимости некачественные ингредиенты композиции
или увеличить содержание чистого сырья и уменьшить долю
вторичного;
− проверить расположение впускных литников и наличие
дефектов ориентации, конструкцию изделия на наличие острых
углов и соответствие их номинальному значению, стенки изделия на равнотолщинность; если причиной недоуплотнения или
переуплотнения формы материалом являются вышеперечисленные факторы, то возникновение дефекта обусловлено конструк-
52
цией пресс-формы, а значит необходимо доработать конструкцию пресс-формы;
− увеличить время охлаждения без давления;
− снизить температуру формы;
− снизить температуру расплава.
Прилипание изделия к форме. Для устранения данного вида
дефектов необходимо:
− смазать форму;
− увеличить время отверждения без давления;
− уменьшить скорость впрыска;
− уменьшить давление впрыска;
− уменьшить время выдержки под давлением;
− увеличить качество сушки материала;
− уменьшить температуру формы;
− уменьшить температуру расплава.
Риски, царапины, сколы. Причина возникновения этого ви-
да дефектов изделий – некачественное состояние формы, т.е.
риски и царапины имеются на оформляющих частях формы, забоины – на краях матриц и т.д. Кроме того, этот дефект может
появиться в результате внешнего воздействия на изделие (к примеру, удар и т.п.).
«Серебристость».
расслоения пластмассы, заметные в отраженном свете на изделиях в виде очень мелких блесток. Причины возникновения «серебристости» - значительное количество влаги в материале, наличие включений в материале остатков литников, потерявших
способность к расплавлению и не совмещающихся с основной
массой. В более сильной степени «серебристость» проявляется
как расслоение, заметное без специального подсвечивания.
Разнотонность. Это различие в окраске изделия. Разнотон-
ность бывает только на одном изделии (изделие местами имеет
более светлую окраску) или на всех изделиях одной партии материала.
Причиной разнотонности является некачественная окраска
сырья или места перегрева расплава, что в последнем случае
Этот дефект представляет собой следы
53
приводит к изменению окраски расплава, поступающего в форму. Необходимо систематически сравнивать изделия по цвету с
эталоном и одновременно изготавливать все детали комплексного изделия.
Блеск. Блеском называется отражение света поверхностью.
Причиной слишком большого уровня блеска некоторых поверхностей изделия является состояние поверхности литьевой формы.
С целью устранения этого недостатка необходимо убедиться,
что качество поверхностей формы удовлетворительное и очищены от всякого «нароста».
Плохой глянец изделия. Устраняется такой дефект в резуль-
тате изменений технологических операций в следующей последовательности:
− уменьшение смазки формы;
− увеличение температуры формы;
− увеличение температуры расплава;
− увеличение скорость впрыска;
− увеличение давления впрыска;
− увеличение вентиляционных отверстий.
Подтекание расплава на горячем конце сопла. Подтека-
ние сопла. Возможные причины этого дефекта, возникающего в
процессе литья, кроются в плохой конструкции горячего конца
сопла, плохом управлении высокой температурой. Необходимо
проверить наличие зазора между соплом и поверхностью впускного литника, расположение термопары и распределение энергии в нагревателе (изменить его, если оно неправильное), расположение термопары в горячем конце сопла. Если конструкция
неудачна, то следует изменить ее. Такой дефект может быть вызван также наличием летучих примесей. Необходимо проверить,
нет ли деструкции полимера или избыточного времени его нахождения в материальном цилиндре. При нагреве или больших
сдвиговых напряжениях некоторые полимеры подвержены деструкции, что приводит к разложению полимеров с образованием
газов. Особенно это происходит с ПВХ, полифомальдегидом и
54
т.д. Влажность, низкомолекулярные добавки, деструкция полимера могут быть причиной образования газа в материальном цилиндре. Дефект можно устранить, обеспечив достаточное давление для выдавливания полимера через конец сопла. Надо также
проверить содержание влаги в полимере.
Замедленный отход шнека, проскальзывание шнека или
отсутствие подачи материала. В дозирующей зоне шнек
продавливает расплав вперед. Последний, в свою очередь, оказывает противодавление на шнек. Возможные причины возникновения этого дефекта:
− проблемы с подачей материала;
− загрязнение витков шнека налетом сажи или их заблоки-
рование;
− износ шнека и (или) материального цилиндра;
− большой разброс размеров гранул полимера;
− высокая температура зоны загрузки.
Для устранения этих причин необходимо убедиться, что перемещение материала под действием силы тяжести происходит
нормально после загрузки полимера в бункер, отсутствует «зависание» гранул. Вакуумная загрузка может привести к прерыванию нормального поступления материала. Необходимо проверить состояние винтовых поверхностей шнека, содержание влаги в полимере, отсутствие утечек воды и трещин в питающих
каналах. Размер гранул должен быть одинаков по величине и
форме. Необходимо проверить наличие постороннего полимера
в базовом материале – загрязнение может быть источником выделения запахов или вызывать деструкцию полимера. Также
следует проверить рециркулированный (вторичный) полимер,
его стабильность.
«Замерзание» сопла. Причина такого дефекта заключается в
том, что конец сопла слишком холодный из-за плохой регулировки его температуры. Устранить этот дефект процесса литья
можно путем изоляции конца сопла от втулки центрального
литника с помощью высокотемпературной изоляции; использо-
55
ванием пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования температуры.
Необходимо убедиться, что термопара находится на расстоянии 1/3 длины сопла от его конца, если длина кончика больше
75 мм. Если длина сопла 75 мм или короче, то лучше, чтобы термопара была вставлена в шестигранное отверстие на корпусе
сопла.
Застревание центрального литника. Возможными причи-
нами этого дефекта могут быть:
− конец сопла не совпадает с втулкой центрального литни-
ка;
− слишком большое отверстие конца сопла;
− царапины или плохая полировка центрального литника;
− переуплотнение центрального литника.
Возможны следующие меры по устранению этого дефекта:
) проверить, совпадает ли радиус сопла с втулкой центрально-
1
го литника, вставив кусок картона и приложив контактное усилие сопла; проверить четкость отпечатка конца сопла на картоне: если есть любые трещины, надрезы или несовпадения, то заменить конец сопла;
2) проверить отверстие центрального литника и отверстие со-
пла; отверстие на конце сопла должно иметь диаметр меньше,
чем диаметра отверстия центрального литника, по крайней мере,
на 0,75 мм;
3) полировка поверхности центрального литника должна соот-
ветствовать классу; круговое полирование приводит к образованию микронадрезов, которые заполняются полимером и приводят к «засорению» центрального литника; проверить наличие
царапин и канавок, которые формируют подрезы; даже если эти
подрезы невелики, они приведут к «засорению» центрального
литника;
) проверить, достаточно ли велик толкатель центрального лит-
4
ника и правильная ли у него конструкция; добавить подрезы,
установить Z-образный толкатель или больший по величине об-
56
ратный конус; проверить конусность – она должна составлять
13×305 мм: в случае необходимости увеличить конусность;
5) изучить уплотнение впускного литника; если возможно, то
за счет сокращения времени выдержки под давлением добавить
время на охлаждение в форме.
Размерный брак. Дефект заключается в несоответствии фак-
тических размеров изделия размерам на чертеже. Основной причиной его появления является неточное изготовление формы.
Размеры формующих полостей не соответствуют чертежу, не
учтено колебание усадки от изменения технологических параметров процесса.
Возможно получение изделий, у которых недостаточные
размерные параметры литьевого вида, а также изделий, обладающих чрезмерными размерными параметрами. Предположительно причинами этого вида брака являются соответственно
чрезмерная или недостаточная усадка.
Пути устранения этого вида дефекта:
) в случае недостаточной усадки:
1
−изменение подпитки;
−уменьшение времени выдержки под давлением;
−увеличение температуры расплава;
−увеличение температуры формы;
2) в случае чрезмерной усадки:
−изменение подпитки;
−увеличение времени выдержки под давлением;
−уменьшение температуры расплава.
Большая длительность цикла. Причинами, вызвавшими
появление дефекта, могут быть:
− избыточная толщина стенки или разнотолщинность;
− медленное заполнение литьевой формы;
− большое время отхода шнека;
− слишком длительный период выдержки под давлением.
Для устранения этого недостатка необходимо:
1
) Использовать минимально возможную толщину стенки и
выдерживать ее равнотолщинность в соответствии с руководя-
57
щими указаниями по конструированию изделия. Максимально
возможное изменение для аморфных полимеров составляет от
20 до 25%; для частично кристаллизующихся полимеров – от 10
до 15%. Большая толщина не означает большую прочность изделий из полимерных материалов. Изделие с меньшей толщиной
и ребрами прочности может обладать лучшими эксплуатационными характеристиками, при этом экономится материал и
уменьшается время цикла литья.
2) Увеличить скорость впрыска. Следует убедиться, что на
первой стадии скорость впрыска обеспечивает заполнение формы расплавом полимера до 95-99% объема ее полости.
3) Замерить температуру выхода в каждом канале водяного
охлаждения, максимально допустимая разность составляет 2°С.
Следует убедиться, что движение потока воды носит турбулентный характер (число Рейнольдса > 5000).
) Оптимизировать скорость открывания литьевой формы и
4
расстояние.
5) Оптимизировать скорость смыкания литьевой формы и ее
защиту.
6) Оптимизировать скорость выталкивания. Следует иметь в
виду, что скорость выталкивания не должна быть слишком высокой, поскольку это может привести к появлению следов от
толкателей. Не следует пытаться решить проблему за счет дополнительных циклов работы выталкивания.
7) Добавить количество толкателей или увеличить их диа-
метр. Увеличенная рабочая поверхность толкателя дает возможность раньше извлекать изделие.
8) Провести оптимизацию времени выдержки под давлени-
ем.
3.2 Дефекты, возникающие в процессе получения изделий
методом экструзии. Причины и возможные пути их
устранения
Экструзией перерабатываются термопласты, расплавы которых обладают высокой вязкостью. Это необходимо для того,
чтобы выходящий из формующей полости расплав сохранял на
58
определенное время приданную ему форму. Назначение основного агрегата (экструдера) состоит в перемещении, уплотнении,
пластикации и гомогенизации полимерной массы, направляемой
в формующую головку. Процесс перемещения материала зависит от коэффициентов трения материала о шнек и внутреннюю
поверхность материального цилиндра. Чем меньше трение между шнеком и полимером и чем выше между внутренней поверхностью материального цилиндра и полимером, тем лучше проходит процесс движения материала. Пустоты между частицами
материала заполнены воздухом, его следует удалить. Необходимое для уплотнения материала давление достигается за счет
уменьшения глубины нарезки шнека. Плавление полимера происходит за счет теплопередачи от нагретых зон материального
цилиндра и за счет теплоты, возникающей при трении полимера
о шнек и цилиндр. После плавления происходит гомогенизация
расплава, это достигается тщательным перемешиванием и циркуляцией расплава.
Наряду с осевым потоком определяющими для гомогенизации являются: радиальный поток (вращательное движение),
противоток (возникающий под действием давления в головке) и
поток утечек (возникающий в зазоре между шнеком и материальным цилиндром).
Давление внутри цилиндра экструдера возникает из-за противодействия, которое встречает на своем пути расплав, перемещаемый шнеком. С ростом давления в формующей головке увеличивается время деформирования расплава и растет скорость
сдвига в каналах шнека, что способствует лучшей гомогенизации расплава, а следовательно, повышению качества изделий.
Однако из-за перепада давления в зоне дозирования происходит
снижение производительности.
Давление в экструзионной головке определяет характеристики экструдата. Если входное давление непостоянно, то такими
же непостоянными окажутся геометрические размеры экструдата, что может привести в появлению продольных полос. При из-
59
быточном давлении возможен разрыв материального цилиндра
или головки, что представляет большую опасность.
3.2.1 Дефекты изделий, возникающие из-за особенностей ис-
пользуемого оборудования и оснастки
Регулируемые параметры процесса получения изделий
методом экструзии. Без приборов и оборудования, позволяю-
щего контролировать параметры технологических процессов,
протекающих в рабочем объеме экструдера и головке, поиск и
устранение возникающих дефектов крайне затруднительны. Основными параметрами являются: давление; температура; скорость вращения шнека и мощность. Эти параметры оказываются
независимыми при поиске и выявлении неисправностей.
Необходимо измерять следующие параметры:
− давление в головке до и после фильер;
− частоту вращения шнека;
− температуру расплава в головке;
− распределение температуры по длине материального ци-
линдра и фильер;
− скорость охлаждения каждой зоны экструдера;
− энергозатраты на обогрев каждой зоны экструдера;
− энергозатраты на вращение двигателя;
− температуру воды в системе охлаждения загрузочного
бункера;
− скорость воды в системе охлаждения загрузочного бунке-
ра.
Для экструзионной линии необходимо дополнительно контролировать:
− скорость технологической линии;
− геометрические размеры экструдата;
− температуру воды или скорость охлаждения различных
систем;
− усилие, действующее на изделие в технологическом цик-
ле.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]