Производство пластических масс - Технология - Скачать бесплатно
|
|остаточных напряжений (т.е. с | |
|высокой стабильностью размеров). | |
| | |
|При литье с газом используется | |
|обычная литьевая машина - это | |
|важное обстоятельство и | |
|способствовало популярности | |
|данной технологии - а также | |
|специальное оборудование для | |
|подачи газа. Процесс литья с | |
|газом может проводится в двух | |
|вариантах: с управлением | |
|давлением газа (pressure-control | |
|process) и с управлением объемом | |
|подаваемого газа (volume-control | |
|process). В первом варианте | |
|компрессор высокого давления | |
|обеспечивает требуемый профиль | |
|давления газа (чаще всего | |
|используется 2 ступени). Во | |
|втором варианте заданный объем | |
|сжатого газа подается в | |
|пресс-форму с помощью поршневого | |
|дозирующего компрессора | |
|импульсного действия. | |
|Существуют различные схемы подачи| |
|газа. Впуск газа может | |
|осуществляться через сопло | |
|литьевой машины, в литниковую | |
|систему (в центральный или | |
|разводящий литник) или | |
|непосредственно в полость формы. | |
|В первых 2-х случаях применяется | |
|холодноканальная литниковая | |
|система, а сопло должно быть | |
|оснащенно запорным клапаном, для | |
|предотвращения попадания газа в | |
|материальный цилиндр. Интересным | |
|решением является подача газа в | |
|изделие со стороны, | |
|противоположной впуску, когда газ| |
|вытесняет расплав полимера из | |
|внутренних областей полости в | |
|цилиндр литьевой машины | |
|(push-back process). В этом | |
|случае также применяется сопло с | |
|запорным клапаном. | |
|Рассмотрим принципы конструирования газовых каналов. |
|Газовые каналы выполняют при литье с газом 3 функции: а) на стадии впрыска |
|полимера газовые каналы работают как холодноканальные литники, |
|транспортируя расплав полимера к дальним областям изделия; б) после впуска |
|газа последний вытесняет расплав полимера из внутренних областей газовых |
|каналов (стадия вытеснения), обеспечивая 100% заполнение изделия полимером;|
|с) далее под действием давления газа происходит уплотнение полимера в |
|изделии (стадия уплотнения). Конструкция газовых каналов должна учитывать |
|особенности поведения полимера и газа на этих трех стадиях процесса. |
|Форма и размеры поперечного сечения, расположение газовых каналов, места |
|впуска полимера и газа выбираются с учетом следующих факторов: |
|1) Возможность заполнения 80-95% изделия расплавом до подачи газа. При |
|малой толщине газовых каналов расплав не достигает дальних областей |
|изделия. |
|2) Равномерность (сбалансированность) заполнения изделия расплавом. |
|Нарушение данного принципа может привести к недоливу, короблению изделия. |
|Газовые каналы должны заканчиваться рядом с теми областями изделия, которые|
|заполняются на стадии впрыска полимера в последнюю очередь. |
|3) Необходима также балансировка для газа. Неравномерность движения газа |
|может быть вызвана неравномерностью охлаждения полимера или другими |
|причинами. |
|4) Отсутствие опасных воздушных ловушек. На стадии впрыска расплав полимера|
|движется по газовым каналам быстрее, чем по более тонким областям изделия. |
|При большой толщине газовых каналов происходит образование воздушных |
|ловушек и линий спая между двумя газовыми каналами (racetrack effect). Для |
|предотвращения этого явления рекомендуется выбирать для начала толщину |
|газовых каналов в 2-2.5 раз больше толщины изделия. Это оценочная величина |
|и часто такая толщина газовых каналов будет недостаточна. Поведение |
|расплава в реальной пресс-форме зависит от вязкости материала, толщины |
|изделия и др. факторов. При этом толщина газовых каналов может превышать |
|основную толщину изделия в 4 раза. |
|5) Впуск полимера может производиться в газовый канал или в основную стенку|
|изделия. В первом случае облегчается заполнение крупногабаритных изделий. |
|Во втором варианте уменьшается длина затекания, но одновременно снижается |
|эффект ускорения течения расплава по газовым каналам. |
|6) Объем газовых каналов должен быть достаточен для 100% заполнения изделия|
|с учетом уплотнения. При малом объеме газовых каналов возникает недолив. |
|Газ может двигаться в канале, только вытесняя из него полимер. Если объем |
|газовых каналов слишком большой, газ не может дойти до конца газовых |
|каналов. Это приводит к утяжкам (в каналах, заполненных полимером), |
|короблению и значительно увеличивает время цикла. Для вытеснения "лишнего" |
|полимера из газовых каналов после заполнения изделия могут использоваться |
|прибыли (spillover, overflow) с постоянным или регулируемым объемом. |
|Применение прибылей увеличивает стоимость процесса (увеличивается объем |
|вторичной переработки материала). Во многих случаях случаев нет |
|необходимости использовать прибыли. |
|7) Так как в изделии с газовыми каналами имеется большой перепад толщин, |
|часто может проявляться эффект замедления (hesitation effect), который |
|повышает неравномерность заполнения и приводит к недоливу. |
|8) Искривление газового канала приводит к неравномерному уменьшению толщины|
|слоя полимера и ослабляет изделие (газ движется в искривленном газовом |
|канале по кратчайшему пути). Этот эффект можно предотвратить, увеличивая |
|охлаждение канала со соответствующей стороны (за счет правильного выбора |
|формы поперечного сечения канала, расположения охлаждающих каналов). |
|9) Попадание газа в тонкостенные части изделия (этот эффект называется |
|fingering значительно снижает механическую прочность изделия и ухудшает его|
|внешний вид (для прозрачных изделий). Данный эффект часто наблюдается при |
|расположении газовых каналов перпендикулярно направлению растекания |
|расплава. Эффект можно устранить при задержке подачи газа, повышении |
|эффективности охлаждения изделия, уменьшении основной толщины изделия. |
|10) Замкнутые газовые каналы могут создавать несколько проблем. Во-первых, |
|они приводят к образованию воздушных ловушек. Во-вторых, в месте встречи |
|2-х воздушных пузырей остается слой полимера. Для полного охлаждения этого |
|слоя необходимо значительно увеличить время цикла. Часто давления газа |
|недостаточно для уплотнения толстого слоя полимера, поэтому здесь возможна |
|утяжка. |
|11) Механическая прочность и жесткость изделия. Газовые каналы, если у них |
|достаточная толщина стенки, повышают механические характеристики изделия. |
|Однако не рекомендуется пытаться использовать газовые каналы для улучшения |
|механических характеристик изделия. Проще всего это сделать за счет системы|
|ребер. |
|12) Закрытие литникового канала перед подачей газа для предупреждения |
|попадания газа в цилиндр литьевой машины. Для этого используется |
|запирающееся сопло литьевой машины, запирающееся горячеканальное сопло или |
|другие решения. Если впрыск полимера осуществляется не в газовый канал, газ|
|может быть отсечен от литникового канала застывающим полимером. |
|13) Хотя при литье с газом могут использоваться несколько впусков газа в |
|изделие, количество впусков газа должно быть минимальным. Каждый впуск - |
|это дырка в изделии. Кроме того в разных впусках сопротивление газу может |
|различаться. Газ может проигнорировать впуск с большим сопротивлением. |
|14) След на изделии на линии остановки полимера (hesitation line). При |
|задержке подачи газа на изделии может оставаться след в месте остановки |
|фронта расплава, но этот дефект более характерен для полых изделий. След на|
|изделии иногда можно устранить изменением технологического режима, однако |
|для гарантированного отсутствия следа применяют 100% заполнение изделия |
|полимером перед подачей газа, а избыток материалы вытесняют в прибыли. |
|15) При разводке газовых каналов необходимо учитывать, что уплотнение |
|полимера и компенсация объемной усадки может происходить в данной |
|технологии только за счет давления газа. При увеличении расстояния от |
|области изделия до газового канала эффективность уплотнения этой области |
|уменьшается. Чем меньше текучесть материала, тем ближе должны быть газовые |
|каналы к уплотняемой области изделия. |
|При доработках пресс-формы необходимо учитывать, что добавление или любое |
|изменение газового канала может кардинально изменить характер заполнения |
|изделия. |
|Реальное поведение полимера и газа в полости формы определяется многими |
|факторами и очень сильно зависит от особенностей используемой марки |
|полимера. Современная технология компьютерного анализа позволяет |
|спрогнозировать это поведение и оптимизировать конструкцию изделия и |
|пресс-формы на этапе подготовки производства. |
Литье тонкостенных изделий
| |
|Одним из наиболее эффективных методов снижения себестоимости изделия |
|является уменьшение толщины стенки изделия, позволяющее уменьшить расход |
|материала и цикл литья. Однако толщина стенки менее 1 мм и время цикла литья|
|5-10 сек накладывают особые требования к материалу, оборудованию и |
|пресс-форме. Поэтому говорят о технологии тонкостенного литья (thinwall |
|molding). |
|Можно выделить 3 типа изделий, для литья которых применяется технология |
|тонкостенного литья. К первому типу относятся изделия из термически |
|стабильных материалов, таких как полиэтилен, полипропилен, полистирол и др.,|
|толщиной менее 1 мм. Указанные материалы используются для изготовления |
|упаковки, одноразовой посуды. Низкий уровень механических свойств данных |
|материалов обычно не позволяет снизить толщину менее 0.5-0.6 мм. |
|Ко второму типу можно отнести технически сложные изделия толщиной менее 1 |
|мм, отливаемые из конструкционных термопластов (АБС-пластик, полиамиды, |
|поликарбонат, полибутилентерефталат, полиацетали и др.) и |
|суперконструкционных материалов (полифениленсульфид, полиэфирсульфон, |
|полиэфирэфиркетон, жидкокристаллические полимеры, полиэфиримид и др.). |
|Данные материалы отличаются высоким уровнем механических свойств и невысокой|
|термической стабильностью при переработке. Из этих материалов могут |
|отливаться сверхтонкие изделия, например: электрический разъем из |
|стеклонаполненного жидкокристаллического полимера длиной 250 мм с толщиной |
|стенки 0.4 мм /5/, миниатюрные разъемы из жидкокристаллического полимера |
|толщиной 0.2-0.3 мм /6/, корпуса электрических катушек из PA 66 и ПБТ |
|толщиной 0.15 - 0.27 мм /7/. Существуют примеры литья и более тонких |
|изделий, например толщиной 0.08 мм. |
|Тонкостенные изделия третьего типа - изделия толщиной более 1 мм с |
|отношением длина потока/толщина более 100. Литье таких изделий имеет свои |
|особенности и в данной работе не рассматривается. |
|Требования к литьевой машине, пресс-форме и материалу для тонкостенного |
|литья |
|Требования к литьевой машине, пресс-форме и материалу изделия при |
|тонкостенном литье обобщены в таблице: |
|Литьевая |Высокое давление |
|машина |Высокая скорость впрыска |
| |Высокое усилие замыкания |
| |Быстроходность |
| |Высокий уровень системы управления |
|
|
