27. Параметры впрыска термопластов при литье под давлением. Продолжительность цикла. Давление в цилиндре и форме.

Давление создается шнеком и поршнем. Под давлением шнека материал проходит через инжекционный цилиндр, по литниковым каналам и заполняет оформляющую полость. По мере продвижения материала к полости формы давление на него постепенно уменьшается из-за противодействия сил трения. Давление, которое испытывает расплав в форме всегда меньше давления, которое создается поршнем или шнеком в цилиндре. В процессе отливки и при затвердевании изделия давление еще в большей степени уменьшается. Давление, которое испытывает расплав в форме всегда меньше, чем создается машиной. Максимальное давление в форме обычно достигается в конце хода поршня или шнека вперед. Оно зависит от: 1) давления поршня; 2) темп-ры расплава;3) сопротивления продвижению расплава.

С опротивление продвижению расплава обуславливается вязкостью термопласта, сужением и расширением материального потока, определяется шероховатостью поверхности, которая ограничивает данный поток расплава.

С увеличением температуры расплава потери давления уменьшаются (рис. 5.13). Чем выше температура литья, тем больше давление в форме может быть достигнуто.

Рис. 5.13. Кривые зависимости давления от температуры

Т ,Р – диаграмма. На практике с целью выявление оптимальной температуры и давления обычно оценивают формуемость или способность к переработке. Опытное определение режима литья достаточно трудоемкая задача. Она может быть определена с использованием экспериментальной формы. С этой целью строится диаграмма режимов литья в координатах Т–р (рис. 5.16).

Рис. 5.16. Диаграмма режимов литья

Затем отливки взвешивают. Отливка с максимальной массой является оптимальной отливкой с оптимальными параметрами.

Время впрыска. Зависит от изменения температуры и давления. В свою очередь время впрыска определяет, какие процессы в сопле литьевой машины будут протекать, и какой диаметр сопла необходимо выбрать для данного случая.

На осуществление впрыска необходимо израсходовать некоторую мощность: где – потери давления в сопле; – объемная скорость потока.

С момента выхода расплава из форсунки он начинает охлаждаться от стенок литниковых каналов и формы. Чем больше время впрыска, тем больше расплав охлаждается, и тем труднее он будет заполнять форму. В этом случае, чтобы не допустить застывания расплава до момента полного заполнения формы, необходимо увеличивать температуру расплава и температуру формы, но это влечет за собой снижение производительности машины.

Следует помнить, что при медленном впрыске получаются напряженные изделия, поскольку при течении расплава по узкому литниковому каналу в силу охлаждения расплава наблюдается увеличение вязкости у стенок формы. Увеличение вязкости вызывает увеличение напряжения сдвига, а при этом увеличивается ориентация макромолекул, которые в форме не успевают отрелаксировать. Поэтому отработке оптимального времени впрыска надо уделять должное внимание. Для создания больших скоростей впрыска необходимо большое давление впрыска, что обуславливает нахождение оптимальной температуре массы. При высоких скоростях впрыска и при низких температурах расплава напряжения сдвига будут значительными и возможны разрывы цепи полимера.

Возможно, что энергия сдвига будет главным образом расходоваться на нагрев материала. Следовательно, наблюдается снижение вязкости в местах более интенсивного течения и разрыв молекулярных цепей в этом случае будет не столь значительным. Влияние тех и других явлений учитывают при отработке технологии литья.

С ледует учитывать, что скорость впрыска может также сказываться и на качестве внешней поверхности изделия. Если скорость течения мала, то быстро образовавшийся у поверхности формы отвердевший слой не успевает равномерно перекрываться новым слоем свежего материала. Движение расплава у поверхности формы становится как бы волнообразным (рис. 5.17). При течении материала в момент заполнения формы расплав движется, как бы растягивая фронтальную поверхность потока расплава, которая, касаясь поверхности формы, в дальнейшем становится неподвижной и образует при этом неподвижный охлаждающийся слой. Этот факт приводит к образованию ряби на поверхности изделия.

1 – фронтальная поверхность, 2 – стенка формы, 3 – пристенный слой с повышенной вязкостью

Если скорость течения и растягивание фронтальной поверхности велика и скорость образования отвердевшего слоя мала, то у поверхности формы могут не образовываться складки, и при этом поверхность образуется однотонная, гладкая. В противном случае на поверхности появляется волнистость, «рыбья чешуя».

Помимо температуры и давления расплава в материальном цилиндре и интенсивности охлаждения отливки в форме, время впрыска также определяется массой отливки, формой изделия, сечением впускных каналов и текучестью термопласта. Чем выше масса отливки, чем сложнее форма получаемого изделия, чем меньше сечение впускных каналов формы, тем больше должно быть время впрыска. Чем выше текучесть термопласта, чем выше давление и температура расплава в материальном цилиндре машины, тем меньше будет время впрыска.