 |
Техническая характеристика основного технологического оборудования
|
|
|
|
По конструкции пластикатора литьевые машины можно разделить на две основные группы: машины с пластикаторами плунжерного и шнекового типов. Известны конструкции плунжерных литьевых машин с раздельным устройством пластикатора и литьевого цилиндра. В машинах такого типа пластикация очередной порции полимерной композиции совмещается по времени с охлаждением отформованного изделия. Расплав при этом поступает из пластикатора в литьевой цилиндр, постепенно отодвигая назад литьевой плунжер. Пластикаторы поршневого типа не могут обеспечить достаточно равномерное распределение температуры в различных точках расплава, так как нагрев осуществляется за счет теплопередачи от стенок пластикатора к расплаву. В этих условиях для создания соответствующего теплового потока необходим значительный переход температур. К тому же однородность теплового поля в пластикаторах поршневого типа снижается с увеличением производительности машины, вследствие уменьшения времени пребывания расплава в пластикаторе. (20)
В литьевых машинах (термопластавтоматах) плавление и пластикация полимерных композиций происходит в цилиндре со шнеком. Наибольшее распространение получила конструкция шнекового пластикатора, в котором шнек может не только вращаться, но и совершать вращательно-поступательное движение за счет изменения давления в гидравлическом цилиндре. Применяются также однопозиционные и двухпозиционные машины, а также роторные линии применяются на предприятиях, имеющих ассортиментные программы, не подтвержденные частым изменениям.
Выбираем литьевую машину со шнековой пластикацией. Марка литьевой машины: машина однопозиционная для литья под давлением термопластичных материалов усилием 4000 кН- модели ДЗ 136-1000. В России производство литьевых машин было основано в 1950-1951 годах и с тех пор машины постоянно совершенствуются, т.к. современная промышленность предъявляет все более высокие требования к конструкции и технологическим возможностям литьевых машин. В настоящее время выпускают литьевые машины серии ТП с объемом отливки от двух до тридцати тысяч см3: 8,16,32,63,125, 250, 500, 1000 см. До 1966 г. выпускались машины серии ТП с объемом впрыска от 8 до 1000 см3 горизонтального типа. С 1966 г. выпускаются отечественные машины модели Д с объемом впрыска от 8 до 1000 см3 (ГОСТ 10767-64), горизонтального типа, с червячной пластикацией. Конструкцию машин постоянно совершенствуют по всем основным узлам.
|
|
|
Основными заводами – изготовителями литьевых машин в России являются: Одесский завод прессов и Хмельницкий завод термопластавтоматов. Из зарубежных машин наибольшее распространение на заводах нашей страны получили машины из Германии серии KUASY.
В эксплуатации находятся машины этой серии с объемом впрыска от двух до четырех см3. (16)
Литьевая машина – горизонтального типа. Инжекционная часть машины с червячной пластикацией – одноцилиндровой конструкции. Вращательное движение червяк получает от гидропривода через червячный редуктор. Число оборотов червяка регулируется от 40 до 180 об/мин. Поступательное движение червяку сообщается от гидроцилиндра впрыска.
Материальный цилиндр имеет три зоны обогрева.
Механизм запирания выполнен двухступенчатым гидравлическим. Колонны соединяют переднюю неподвижную плиту и цилиндр, образуя жесткую пространственную раму.
Литьевая машина может работать накладочном, полуавтоматическом и автоматическом режимах, а также в режиме с установкой арматуры, когда подвижная плита после движения до упора и сброс изделия отходит на некоторое расстояние назад для возврата выталкивающей системы формы в исходное положение. Электроаппаратура машин располагается в отдельном шкафу, гидрооборудование и масляный бак смонтированы в станине.
|
|
|
Технологические расчеты
а) материальные расчеты
Технологический процесс изготовления патронов конических состоит из ряда стадий, потери материала на которых составляют % (мнс)
I хранение и транспортировка материала - 5
II литье изделий - 3
III отделение литников – 3,8
IV дробление литников – 0,5
V гранулирование измельченных литников – 2,5, материальный баланс составит на 1000 шт патронов. Краситель и антистатик вводится в ПЭ 2% каждый. Масса одного патрона 0,056 кг, норма расхода материала 0,06 кг.
ПЭ в патроне содержится 100-2-2=96% или (56.96):100=53,76 кг.
Краситель и антистатик содержится (56-53,76):2=1,12 кг
Материальный баланс: I стадия (в кг)
приход: расход:
гранулы 55,7376 гранулы 55,4592
потери 0,2784
итого 55,7376 55,7376
II стадия (кг)
приход: расход:
гранулы 55,4592 изделия с литником 55,912
измельченные литники 2,141 потери 1,6876
итого 57,6 57,6
III стадия (кг)
приход: расход:
изделия с литником 55,912 готовые изделия 53,76
литники 2,1523
итого 55,912 55,912
IV стадия (кг)
приход: расход:
литники 2,15 измельченные литники 2,14
потери 0,01
итого 2,15 2,15
V стадия (кг)
приход: расход:
дробление отходов 2,15 гранулы 2,098
потери 0,053
итого 2,15 2,15
Удельный расход ПЭ
(100.60):56=1071кг/mпрод – удельный расход материала на 1 т готового продукта 1071 кг/m.0,96=1028 кг/m готового продукта.
Расчет оборудования.
1.Расчет оптимальной гнездности:
nо = (Aо · τохл): (3,6 · Gи · K1) = (101,25 кг/ч · 0,0125 г): (3,6 · 0,056 кг · 1,02) = 6,15
nо – оптимальная гнездность
Aо – требуемое тостикац. произв. кг/ч
Aо = Aн · β2 = 135 кг/ч · 0,75 = 101,25 м/ч
Aн - номин. произв. кг/ч = 135 кг/ч
β 2 = 0,75
τохл = время охлажд.
Gи – масса изделия, кг
k1 = 1,02
2.Расчет требуемого усилия смыкания:
Pо = 0,1q · Fпр · nо · k2 · k3 = 0,1 · 32 · 106 · 0,08 · 6 · 1,1 · 1,25 = 2112 кг
q – давление точности в оформляющем гнезде, МПа
Fпр – площадь проекции изделий на площадь разъема
k2 – коэффициент, учитывающий площадь литника, k2 = 1,1
k3 – коэффициент, учитывающий использование максимального усилия смыкания на 80-90% примен. k3= 1,25
Требуемое усилие смыкания должно удовлетворять условию Pо < Pнт 2112 кН < 2451,7 кН
|
|
|
Pнт – номинальное усилие смыкания плит термоавтомата, кН
3.Расчет гнездности, обусловленной объемом впрыска термоавтомата:
nо = (β1 · Qп): (Qи· k1) = (0,65 · 570): (61,8 · 1,02) = 5,8
β1 – коэффициент использов. машины = 0,6…0,7, возьмем 0,65
Qп – номин. объем впрыска, см3
Qи = m/ρ = 0,056/905 = 0,0000618 = 61,8 см3
4.Расчет гнездности, обусловленной усилием смыкание плит термопластавтомата:
np= (10Pнт): (q · Fпр· k1· k2) = (10 · 2500 · 103): (32 · 106 · 0,08 · 1,1 · 1,25) = 7,1
nn = min[5,8; 7,1; 6,15] = 6
5.Расчет литниковой системы:
dр = 0,2 √(V/nτυ) = 0,2√(510/3,14 · 20 · 550) = 0,02 м
dр – расчетный диаметр центрального литникового конуса
V – объем впрыска, см3
τ – продолжительность впрыска, с
υ – средняя скорость течения расплава = 550 см/с
длина центрального литника l < (15 ÷ 9)α
l = 8 · 0,02 = 0,16 см
6.Расчет производительности ТПА:
Q = 3600 m · n/τц = 3600 · 0,056 · 6/(17 + 47) = 18,9 кг/ч
m – масса изделия, кг
n – число гнезд в форме
τц – время цикла, с
7.Объем отливки при оптимальной гнездности:
Qо = nо · Qи· k1 · β1 = 61,8 · 6 · 1,02 · 0,65 = 245,84 см3
Qо < Qи
245,84 см3 < 450…570 см3
Qи – номинальный объем впрыска, см3:
Qо – объем отливки, см3
Qк – объем одного изделия, см3
h1 – коэффициент, учитывающий объем литниковой системы
β1 – коэффициент использования ТПА
8.Расчет числа ТПА:
Если мощность предприятия составляет 400 000 кг/год продукции, то число ТПА определяется:
400000 кг/год: 0,056 кг/m = 7142657 шт/год
400000 кг/год: 365 – (104 + 10) = 1593,6 кг/сут
400000 – годовая производительность, кг/год
0,056 – масса одного патрона, кг
365 – число суток в году
104 - число выходных дней в году
10 – число праздничных дней в году
При двухмесячной работе 8-ми часовом рабочем дне и двумя выходными производительность в год
1594: 16 = 99,6 кг/ч
Если производительность одного ТПА составляет 18,9 кг/ч то число ТПА равно
99,6 кг/ч: 18,9 кг/ч = 5,3
Число ТПА равно 6 с учетом резерва
Раздел «КИП и А»
Основными технологическими параметрами контролируемыми и регулируемыми в процессе литье под давлением являются:
|
|
|
1) температура расплава ПЭ, т.к. полиэтилен относится к кристаллическим полимерам, которые имеют узкий интервал температуры перехода в вязкотекучее состояние, что усложняет их переработку вызывает необходимость точнее поддерживать температуру расплава. При нагревании термопласта в интекционном цилиндре должен обеспечиваться равномерный нагрев материала и отсутствие местных перегревов. Необходимо устанавливать такие приборы для регулирования и контроля температур формы. Оптимально допустимая разность температур на поверхности формы не должна превышать 5°-6°С.
2) Давление в цилиндре и форме. Под давлением норма ПЭ проходит через обогревательный цилиндр и каналы формы в полость формы давление уменьшается из-за противодействия сил трения. Давление испытываемое расплавом в форме всегда меньше создаваемого поршнем. В процессе отливки и затвердевания изделия давление еще больше уменьшается. (20)
Чем выше давление в процессе литья, чем ниже температура термопласта, тем меньше усадка и больше плотность материала в изделии.
3) Продолжительность цикла складывается из времени смыкания формы впрыска, выдержки под давлением и раскрытие формы. Время впрыска зависит от массы отливки формы изделия, сечения впускных каналов, текучести термопласта, температуры и давления расплава в материальном цилиндре и интенсивности охлаждения изделия в форме.
Технологические параметры процесса при существующем конструктивном оформлении не могут регулироваться непосредственно. Требуемое значение этих параметров может быть доступно путем установки определенных значений непосредственно регулируемых машинных параметров цикла.
Обогрев для цилиндра состоит из четырех цепей регулирования. Каждая цепь регулирования состоит из термометра сопротивления, электронного терморегулятора.
Термометр сопротивления Pт – 100, номинальное сопротивление 1000 Ом, диапазон температур длительного применения 200÷500°С. (12)
Для контроля и регулирования времени, например, время выдержки под давлением, используется реле времени, устройство, контакты которого замыкаются (размыкаются) с некоторой задержкой во времени после получения управляющего сигнала. Величину задержки можно произвольно регулировать, влияя на скорость применения физической величины воздействующей на релейный элемент от момента поступления сигнала до достижения порога срабатывания.
Реле переменного тока применяют в основном на промышленной частоте 50 Гц, они имеют большие размеры, чем соответствующее реле постоянного тока. Для которого давление процесса может использоваться манометр с трубчатой пружиной – наиболее распространенный тип манометров. (11)
|
|
|
К манометру подключены клапаны. После некоторого установленного давления манометр следует отключить запиранием его ввиду продолжения срока службы.
|
|
|
