1.6 Литьевые машины
Литье под давлением – один из основных методов переработки полимеров, широко применяющихся при производстве самых различных изделий из термопластичных и термореактивных материалов. При формировании методом литья под давлением под давлением полимер вначале расплавляется, а затем под высоким давлением впрыскивается в полость закрытой формы. При литье термопластичного материала заполнивший форму расплав охлаждается и затвердевает, а затем форма открывается, и готовое изделие удаляется из гнезда формы. При литье термореактивного материала впрыснутый в форму расплав нагревают до температуры отверждения и выдерживают в течение времени, необходимого для полного отверждения изделия.
Любая литьевая машина состоит из следующих основных устройств: устройства для плавления гранулированного или порошкообразного материала и механизма для впрыска расплава в форму. Обычно эти два устройства конструктивно объединяют в один общий блок, который называется инжекционным механизмом или литьевой головкой, охлаждаемой или обогреваемой формы 1, состоящей из отдельных частей и раскрывающейся в момент удаления изделия; приспособления для выталкивания готового изделия из полости формы; замыкающего пресса 11 гидравлического; аппаратуры управления 7 отдельными параметрами цикла (температурой расплава, температурой пресс-формы, объемом впрыска, продолжительностью цикла и т. Д.); вспомогательной аппаратуры; приводов гидравлических 4; устройств, обеспечивающих безопасность работы.
В зависимости от расположения плоскости разъема формы литьевые машины подразделяются на горизонтальные, вертикальные и угловые; в зависимости от типа привода замыкающего пресса – на механические, гидравлические, гидромеханические и пневматические.
1.6.1 Литьевой цикл
Проследим путь материала в литьевой машине и посмотрим, как изменяются при этом основные параметры литьевого цикла: температура, давление и продолжительность каждой стадии цикла. Из бункера 2 в нагревательный цилиндр пластикатора 8 гранулы обычно поступают при комнатной температуре. Проходя через кольцевое пространство, образованное внутренней поверхностью цилиндра 8 и наружной поверхностью торпеды 9, гранулы разогреваются и выходят в виде гомогенного расплава. Через форсунку 10 расплав поступает в форму 1, удерживаемую в закрытом состоянии гидроцилиндром 11. В полости формы происходит охлаждение и затвердевание пластмассы. Охлаждение расплава начинается еще во время заполнения полости формы и продолжается до тех пор, пока изделие не станет достаточно жестким для того, чтобы его можно было извлеч из формы, не опасаясь коробления.
Рассмотрим диаграмму рабочего процесса, на которой литьевой цикл разделен на отдельные этапы. Начальный участок нулевого давления (от 0 до 1) – это врем, предшествующее началу заполнения формы, в течение которого форма закрывается и литьевая форсунка подводится к литнику формы; участок (1 – 2) период впрыска. Как только форма заполнится давление в ней очень быстро возрастает до максимального значения участок (2 – 3). Далее следует стадия уплотнения (3 – 4). На этой стадии цикла течение расплава в форму почти полностью прекращается. Из литьевой головки в форму поступает только небольшое количество полимера, компенсирующее сжатие полимера под действием повышенного давления и уменьшение удельного объема в результате охлаждения и температурной усадки.
При этом возможны различные варианты этой стадии цикла, соответствующие различным особенностям конструкции машины. Так, если конструкция литьевой голоки рассчитана на поддержание постоянного давления впрыска, то по мере охлаждения и усадки находящегося в форме расплава литьевое поршень будет перемещаться вперед, нагнетая дополнительное количество расплава в форму. В этом случае давление расплава в форме во все время стадии уплотнения остается постоянным (пунктирная линия на участке 3 – 4 на рис а). Если же литьевой поршень занимает в конце впрыска крайнее переднее положение, то во время стадии сжатия наблюдается некоторое уменьшение давления. Приток расплава в форму происходит при этом за счет разности давлений в литьевой головке и форме.
Следующая стадия цикла – это обратное движение литьевого поршня. Эта стадия называется также стадией утечки. Обычно утечку можно наблюдать при формировании массивных изделий, которые не успевают полностью затвердеть к тому моменту, когда литьевой поршень начинает свое обратное движение. Так как в этот момент давление в литьевом цилиндре оказывается меньше давление в форме, часть расплава вытекает из формы. При этом давление в форме заметно снижается (участок 4 – 5 рис а). Существуют литьевые сопла , оснащенные обратным клапаном, предотвращающим обратное течение расплава( рис б участок 4 – 5 )
Дальнейшее охлаждение формы приводит к затвердеванию материала в впусковом канале, после чего никакое течение материала – ни в форму, ни из формы – оказывается невозможным.
Последующее охлаждение расплава сопровождается температурной усадкой и уменьшением давления в форме до момента открытия в формы, отмеченного на диаграмме точкой 6. Остаточное давление в форме должно быть не слишком ыелико, иначе возможно повреждение готового изделия в полости формы.
Материалы широко применяемые в литьевых машинах:
полиэтилен (ПЭ);
полипропилен (ПП);
полиамид (ПА);
полистирол (ПС);
АБС - пластик;
ПВХ.