Технологический цикл литья под давлением.

Литье под давлением.(под P) – процесс формования изделий из пластмасс и резиновых смесей в литьевых машинах, заключ-ся в размягчении материала до вязкотекучего состояния и последующих перемещениях его в литьевую форму, где материал затвердевает при изменении температуры, приобретая конфигурацию внутренней формы. Литье под давлением позволяет получить изделия сложной конфигурации, облад-е массой от десятых гр, до неск-х десятков кг. Физико-хим процессы, протекающие в машине, аналогичны процессам, протекающим в экструдере, однако есть некоторые отличия. Процесс формования протекает в оч. короткое время, затем расплав- в литьевую форму с оч.большой скоростью. Это приводит к дополнительному разогреву материала и к значительной ориентации макромолекул.Литье под P-период.пр-с, в к-м операции выполн.в опред.последовательности.по замкн.циклу. Технология литья под давлением сост.изслед операций.плавление, гомогенизация и дозирование полим; смыкание формы; подвод узла впрыска; впрыск расплава в форму; выдержка под давл.и отвод узла впрыска; охлажд.изделия; раскрытие формы и извлечение изделия.

В момент впрыска расплава и выдержки его под давл.цилиндр литьевой машины подведен к литьевой форме и сопло соедин.в этот момент с литниковым каналом формы. Шнек под действием поршня узла впрыска перемещается к форме, и расплав впрыскивается в формующую полость. Для исключения вытекания расплава в этот момент дается выдержка под давлением. Во время охлажд.изделия, когда расплав в литнике достаточно охлажден, узел впрыска отведен от формы и начинается дозирование новой порции расплава. А шнек, вращаясь, отходит вправо; в конце операции дозирования, когда накапливается опред.масса расплава, шнек останавливается. После оконч. Охлажд.форма раскрыв.и изделие удаляется.Рассмотр.пр-я по стадиям: 1.плавление,гомогенизация и дозирование расплава.Эта операция осущ.периодически,через равные промежутки времени и с пост.для кажд.изделия частотой вращ.шнека. Плавление осущ.за счет передачи тепла от нагревателей через стенки цилиндра, от энергии вязкого течения расплава-трения гранул.Дозир-е осущ.в рез-те перемещ.полимера в переднюю часть цилиндра при вращении шнека, вращение шнека включ.после окончания выдержки под давл после предыдущего цикла литья под давлением и изменения давления в цилиндре. Дозирование сопровожд.сжатием, нагреванием гранул и послед.их плавлением. Для лучшей гомогенизации расплава на шнеке созд-ся усилие подпора с помощью поршня узла впрыска – шнек,вращаясь, отходит не свободно, а преодолевает усилие подпора, к-е способствует ↑t-ры расплава. Шнек литьевых машин конструктивно отлич.от экструзионных, они имеют меньшую длину, L/D=10-18, а степень сжатия:2-2,5, это объясн.тем, что во время дозир-я не нужна хорошая гомогенизация, а во время впрыска происх.дополн.нагрев расплава и перемешивание расплава в литниковых каналах. Чтобы исключить обратное течение расплава по каналам шнекаи создать внутри цилиндра высокое давление на хвостовике шнека устанавливают заторный клапан(рисунок:.1-наконечник шнека,2-втулка клапана,3-шнек.) Во время дозирования расплава втулка клапана отдел-ся от шнека и полим-р течет по продольным пазам м-у наконечником и втулкой клапана. При впрыске втула прижим-ся к конической частихвостовика шнека, перекрывает каналы и исключает обратное течение. Объем дозы расплава задается значением хода шнека вдоль цилиндра при его вращении за счет изменения расстояний м-у кулачками конечных выключателей. После того, как наберется опред.доза расплава. Шток при отходе назад нажимает на конечный выключатель, и движение шнека прекращ. t-ра по зонам цилиндра пластикации устан.выше, чем в экструзионных пр-сах, это ведет к пониж.вязкости расплава и не приводит к большим перепадам давления.Но слишком высокая t-ра приведет к увеличению обвоя по линии разъема формы….Поэтому t-ру выбирают с учетом толщины стенок изделия, площади поверхности отливки, t-ры формы., реолог-х св-в полимера, размеров литниковых каналов, термостойкости. Произв-ть литьевой машины опред-ся пластикационной производительностью, умнож-й на время производства и длину x на время цикла.. 2.Смыкание формы и подвод узла впрыска. После извлечения отливки изгот-й в предыдущем цикле, включается механизм смыкания. Подвижная плита с разъемной частью формы смыкается с опред.усилием. Усилие смыкания необх.для исключения раскрытия формы в момент заполнения её расплавом. Усилие смыкания зависит от площади отливки, усилия инжекционного давления. Pсм=k*β* * ,где -давление, создаваемое в цилиндре в момент впрыска(инжекционное). -площадь отливки, k=0,25÷0,8-коэф-т давления-отношение давления формы к давлению в инжекционном цилиндре.β=0,1÷0,2-коэф-т запаса-зависит от вязкости материала. После смыкания формы производится подвод узла впрыска к форме, при этом сопло цилиндра упирается в литниковую втулку формы и созд-ся необх.давление, исключающее утечку расплава. 3.Следующая стадия-впрыск расплава в форму. При движении шнека вдоль цилиндра к соплу во время впрыска клапан шнека смещается и перекрывает каналы, исключает обратное течение расплава по каналам шнека. Расплав полимера под давлением начинает течь через литниковые каналы в формующую полость формы, заполняет её, а затем под действием давления сжимается. Вначале расплав заполняет литниковые каналы формы, а затем – формующую полость, и поэтому давление постоянно ↑. Как правило, заполнение формы происходит в очень короткое время, за 1-3 сек. Это хорошо можно проследить по циклодиаграмме пр-са литья под давлением.

oa-участок заполнения формы расплава, ab-сжатие расплава в форме, bc-выдержка под давлением,cd-охлажд.изделия.

В

Во время впрыска на отрезке oa происх.нестационарное течение(измен-ся и скорость, и длина каналов, и t-ра расплава). При течении расплава наиб.напряж.сдвига образ.на стенке, при этом расплав у поверхн.стенок быстро охлажд, релаксационные процессы затруднены в поверхн-х слоях. Изделие сохран.высокую степень ориентации макром-л. Внутренние слои испытывают при течении меньшее напряжение сдвига и охлажд.медленнее, релакс.пр-сы успевают пройти,макромолекулы почти не ориентированы. Т.к течение расплава с одновременным пристенным охлаждением обуславливают высокую степень ориентации макромолекул в пристенных слоях и неоднородность по толщине изделия, ориентация молекул приводит к упрочнению изделий вдоль направления литья.Неоднородность цепей для жесткоцепных макром-л приводит к образованию высоких внутр.напряяжнеий.Они вызывают появление микротрещин, повыш.прочности изделия. Чтобы уменьшить анизотропию св-в изделий, повышают t-ру расплава. При заполнении формы расплавом с низкой вязкостью за счет более высокой t-ры возникает меньшее напряжение сдвига, кроме того, ускоряется релакс.пр-сы. Все это в совокупности приводит к тому, что в конце охлажд.макромолекулы полимера имеют меньшую ориентацию, чем при литье с низкой t-рой. Поэтому прочность изделия в направл.литья и анизотропия св-в снижаются, остаточные напряжения при ↑t-ры уменьшаются.Такое же влияние на степень ориентации и её неоднородность по толщине оказывает t-ра формы. После заполнения формы полимером происходит дальнейшее ↑давл-я до заданного значения, при этом происх.сжатие расплава, его плостность растет.Заданное значение соотвт на циклодиаграмме значению Pф. Давление выбирается из условия достижения необх.плотности расплава, чтобы в пр-се охлажд-я не происходило значит-го сниж-я объема. При сжатии и выдержке под давл.происх.дополнит течение расплава,т.н подпитка. Давление в форме всегда неск.ниже,чем в цилиндре машины, но этот перепад давления намного меньше, чем в момент заполнения формы. 4.Выдержка под давлением.При заполнении формы расплавом происх-т его охлаждение,в рез-те чего ↑плотность и ↓объём, занимаемый полимером.Т.к объём↓,то через литники в форму продолж.поступать дополн.порция расплава,и давл-е в ней поддерж.постоянным.После впрыска наступает равновесие давлений в цилиндре машины и в формующей полости.и происх-т дополн.нагнетание расплава-подпитка. Выдержка под давл. (bc) обычно продолж.пока расплав центр-й.части пускного канала не охлажд.до t-ры ниже t-ры течения. После охлажд.литника масса расплава в форме больше не измен-ся.При отводе сопла вытекания расплава не происходит. Исходн.значения t-ры и давл-я расплава в точке С определяют последующее изменение линейных размеров изделия при охлаждении.Чем больше выдержка под давл-м,тем сильнее падает t-ра в формующей плости.юпоэтому при послед.охлаждении размеры измен-ся меньше. То же наблюд-ся при ↑давл-я в форме. Выдержка под давлением компенсирует усадочные процессы, происходящие в форме и зависит от размеров литника, t-ры расплава и формы, свойств полимера. Выдержка под давлением по времени длится до тех пор, пока полимер находится в расплаве. При большой глубине литника время выдержки под давл.повыш-ся, а время охлажд.детали уменьш.Как правило,операция охлаждения совмещена с дозированием расплава и за короткий промежут времени не успевает накопиться заданная порция расплава,происходит технологический цикл литья, либо повыш.частоту вращ.шнека, что ухудш.гомогенизацию расплава, поэтому не рекоменд.применять литники большого сечения. Давление при выдержке рассчит.с учетом всех технолог.параметров пр-са, а также, размеров литников.При правильно выбранном давлении после охлажд.формующей плости остается некоторое остаточное давление.Если давление чрезмерно велико, то в конце литья Pост будет оч.большим. Под действием остаточного давления полимер плотно прижимается к стенке формующей полости, вохрастает сила трения, и извлечение изделий из формы затрудняется, а при выталкивании может произойти их разрушение.