Литьевые формы для изготовления изделий из термопластов

Основными деталями льтьевых форм являються пуансон и матрица. По своей конструкции они очень разнообразны, что обусловлено конструктивними особенностями форм, конструкцией изделий, а также технологическими особенностями изготовления изделий. Разлицие между пуансоном и матрицей с конструктивной точки зрения носит условный характер, за исключением прямого перессования, для котрого пуансон бывает монолитным и является деталью охватываемой.

Формующие элементы матрицы и пуансона могут быть сплошными или сборными.

Сплошные формы имеют преимущества: высокое качество изделия, т.к. отсутствуют следы сопряжения деталей; повышается эксплуатационная стойкость форм. Применяются в формах для простейших изделий.

Сборные формы: формующие элементы у них выполняются из отдельных плотно прилегающих друг к другу деталей. По характеру сопряжения эти детали могут быть:

• подвижными (используются для осуществления сборки формы, её работы и извлечения изделий из формы)

• неподвижными

При определении размеров необходимо исходить из габаритов и конфигурации изделия, а также число и расположение формирующих гнезд. Отдельные элементы формы не рассчитываются, так как их размеры зависят от конфигурации изделия, а при правильном проектировании их механическая прочность обеспечивается. Расчёты производят только для стенки форм, имеющих сплошную конструкцию. Толщина дна гнезд определяется конструктивно, в зависимости от габаритных размеров изделия и форм. Приближенно значение толщины S может определяться по следующим рекомендациям

А - наибольший габаритный размер гнезда

А, мм	10-50	50-100	100-300	300-600
S, мм	(0,8-0,4)А	(0,4-0,3)А	(0,3-0,2)А	(0,2-0,15)А

Проектирование литниковой системы формы

Центральный литниковый канал должен иметь достаточно большое сечение, возрастающее с увеличением вязкости расплава, с увеличением толщины стенки изделия для сохранения жидкой текучести расплава в литниковой системе и обеспечение подпитки материала, заполняющего оформляющую полость.

Подпитка – передача статического давления на материал от момента окончания заполнения оформляющей полости до затвердения впускного канала для компенсации усадки материала в процессе остывания. Это препятствует возникновению дефектов, особенно при большой толщине изделия.

Но сечение ЦЛК не должно быть большим, так как это увеличивает время охлаждения, расход материала, ухудшается внешний вид изделия.

Параметры ЦЛК

Рекомендуется делать минимальной длины, обязательно выполняется коническим, угол конуса определяется усадкой пм и его адгезионными свойствами. Рекомендуемый угол конусности α=3⁰(ПК, стеклонаполненые термопласты 4-6 ⁰).

Диаметр отверстия d₁ ЦЛК на входе в литниковую втулку зависит от массы отливки. Для изделий до 2,5 кг можно определять по диаграмме на рис.27(справочник). Т.к. диаметр на входе должен совмещаться с соплом машины можно определить по аналитической формуле (см. формула 16).

Величина d₂ диаметр на выходе и длина втулки L с учетом конусности см. табл.24. В табл. 25 представлены параметры литниковых втулок.

Если основной литник подводится непосредственно к изделию, то для избегания утяжек материала на изделии d₂≤d_2max=S+1,5, где S-толщина изделия в месте подвода литника.

Если литниковый канал все-таки имеет большое сечение, то используется корректировка его формы(см. рис 31).

Разводящие каналы литниковой системы

Они соединяют оформляющие полости с центральным литником.

Форма сечения и рекомендации по применению табл. 26.

Поверхность разводящих каналов почти для всех пм не полируется. Для удержания на стенках затвердевшего слоя пм и как следствие предотвращение уноса затвердевших частиц в оформляющую полость формы. Но для некоторых пм(ПВХ, ПК, ПММА) поверхность надо полировать и хромировать.

Т.к. заполнение каналов расплавленным пм происходит с его затвердением у стенок, как следствие, уменьшается эффективное сечение канала. Поетому изготавливать его нужно сечением от 7 мм²(d=3мм) до 80 мм²(d=10мм). Диаметр разводящих каналов можно определить по диаграмме на рис. 3. По этой диаграмме определяются диаметр разводящих каналов, которые расположенные перед впускными каналами. Размеры остальных каналов определяются пор формуле 18.

Разводящие каналы снабжаются специальными сборниками охлажденного расплава(см. рис. 34).

Рекомендуемые формы расположения разводящих каналов приведены на рис. 35 справочника – обеспечивают одинаковые условия заполнения.

Важным элементом литниковой системы является переход от разводящего литникового канала к впускному. Конструкции переходов и рекомендации по их применению приведены в табл. 27.

Впускные каналы имеют особое значение при литье под давлением. Представляют собой последнее звено в системе литниковых каналом, подводящих материал к оформляющей полости формы. От их размеров и расположения зависит качество отливаемых изделий, поетому определение оптимальных размеров впускных каналов, их число и расположение определяется по следующим рекомендациям:

1. для уменьшения потерь давления при заполнении формы длина впускных каналов должна быть по возможности малой

2. площадь сечения канала должна быть малой, что бы обеспечить хорошее и, по возможности, автоматическое отделение литника от изделия без ухудшения его внешнего вида

3. площадь сечения канала не должна быть слишком маленькой, т.к. это приводит у большим потерям давления, затрудняет заполнение формы, способствует возникновению внутренних и наружных усадочных дефектов и дефектов в зоне впуска. Возможно термоокислительная деструкция материала из-за его перегрева через канал малого сечения с высокой скоростью

4. площадь сечения канала не должна быть слишком большой, т.к. это усложняет отделение литника, ухудшает внешний вид изделия – следы от литника на изделие приводят к излишнему уплотнению материала, увеличение степени ориентации пм в изделии и возникновению больших внутренних напряжений.

При литье термопластов наиболее распространены впускные каналы с круглым точечным и прямоугольным поперечным сечением. Основные примеры расположения впускных каналов и влияние их расположения на отливаемое изделие приведены в табл. 29.

Для определения размеров впускных каналов определяется характеристический размер H, который для равностенных изделий принимается равным его толщине, в остальных случаях определяется по формуле 19.

Методика расчета числа впускных каналов для определенных пм(ПЭ, ППС, полиформальдегид) приведены в методике НПО «Пластик», рекомендации и методики приведены в справочнике. Максимально допустимое число каналов определяется по диаграмме на рис. 39.

Размеры впускных каналов для других материалов рассчитываются по эмпирическим формулам в справочнике.

Глубина канала h=a*H, где а – постоянная, зависящая от материала

Ширина канала ,где А- площадь поверхности матрицы

Длина канала l=0,6-1,4 мм

Формующие полости крупногабаритных тонкостенных изделий трудно заполнить расплавом через 1 впускной канал, в этом случае расчетную ширину в необходимо разделить на требуемое число впускных каналов.

Рекомендации даны для толщин 2,3-3мм.

При конструировании литниковой системы следует особое внимание обратить на выбор места расположения впускного канала. Впуск должен обеспечить равномерное заполнение и одновременное достижение расплавом краев формующей полости. При формовании длинных плоских сплошных изделий расплав нужно подводить не параллельно большой стороне изделия, а перпендикулярно к ней. Впуск должен быть расположен в местах наибольшей толщины изделия и максимально удален от участков с тонкими стенками. Если впуск расположен не на самом тонкостенном участке, то возможны утяжки на изделие. Впускной канал должен обеспечить течение материала в том направлении, в котором требуется получить наилучшие прочностные свойства, т.к. в этом направлении происходит ориентация пм и, как следствие, высокие физ-мех свойства. Это особенно важно при литье наполненных волокнами пм. Впускные каналы очень часто имеют туннельную конструкцию (рис.41).