Прессование с предварительной пластикацией в червячном экструдере. Метод включает пластикацию термопластичных композиций
в червячном экструдере, накопление дозы, формирование заготовки и прессование из нее изделия [15, с. 358–366]. После дозирования компонентов ДПКт композицию пластицируют в экструдере. Пластикацию предпочтительно производить в двухчервячном экструдере. Заготовку необходимой длины, соответствующую навеске для прессования изделия (объемное дозирование), отрезают гильотинными ножницами от непрерывно экструдируемой полосы. Далее заготовку от экструдера-пластикатора перемещают к прессу с помощью роликового или проволочных ленточных транспортеров. Чтобы исключить прилипание заготовки, ролики или проволоку покрывают антиадгезионными составами. Для поддержания температуры заготовки, близкой к температуре прессования, на участке премещения от экструдера к прессу транспортер размещают внутри термоизолированного или нагреваемого канала. В пресс-форму заготовки подают и укладывают вручную или с помощью роботов-манипуляторов в зависимости от массы заготовки. В пресс-форме осуществляются формообразование и охлаждение изделия под давлением.
Для прессования используют как стандартные, так и специальные прессы с регулируемой скоростью смыкания: не менее 500 м/с при холостом ходе до касания заготовки и после раскрытия формы и 5–30 мм/с в процессе деформирования заготовки и на начальной стадии размыкания пресс-формы.
Основные параметры процесса: масса и размеры заготовки, температура заготовки и пресс-формы, усилие прессования и скорость деформирования заготовки, продолжительность выдержки под давлением (охлаждение в форме).
При такой технологии снижаются уровень термодеструкции материала (исключается один цикл нагрева выше температуры плавления) и энергозатраты при изготовлении изделий, отпадает необходимость в получении полуфабриката, сокращаются транспортные затраты, повышается гибкость производства [15, с. 359]. К достоинствам метода относится простота
перехода на композиции другого состава, здесь практически отсутствуют отходы, а те, что образуются, могут быть повторно переработаны в из-
делия.
Изделия, получаемые по данному методу, могут иметь достаточно сложную конфигурацию, двойную кривизну поверхности, значительные утолщения, ребра жесткости, закладные элементы, хорошее качество поверхности и высокую точность размеров и формы.
3.3. Литьё под давлением
Литье под давлением – это процесс формования изделий из полимерных материалов, когда расплав под значительным внешним давлением заполняет закрытую форму и извлекается из нее в виде твердой детали. При литье термопластов расплав в форме охлаждается.
Основное применение метод литья под давлением находит для переработки термопластов. Процесс литья под давлением впервые был применен для производства изделий из целлулоида в 1872 г. Однако он не получил развития вследствие малого количества производимых термопластов. Первые промышленные литьевые машины появились в 1922 г. с началом развития производства термопластов. В то же время начал совершенствоваться сам метод. Особенно быстрое развитие метод получил во второй половине 40-х годов прошлого столетия. До начала 50-х годов во всех промышленно развитых странах выпускались в основном машины для изготовления изделий массой не более 100–200 г. Крупные машины для
литья изделий массой 1,2–2,0 кг производились единичными экземплярами. С разработкой принципа предварительной пластикации расплава
(в том числе и червячной) в 50-х годах появились машины для формования изделий массой 8–12 кг.
В настоящее время в высокоиндустриальных странах выпускается чрезвычайно широкая номенклатура литьевых машин (термопластавтоматов) для производства изделий из термопластов с массой от десятых долей грамма и до 100 кг. Наиболее распространены одноцилиндровые машины с червячной пластикацией (рис. 3.26). Принципиальная кинематическая схема одноцилиндрового термопластавтомата представлена на рис. 3.27.
Основными направлениями развития литья под давлением полимерных материалов являются:
– разработка технологических разновидностей метода;
– совершенствование системы управления процессами в рабочих органах литьевого оборудования;
– полная автоматизация управления технологическим процессом литья, от подготовки сырья и до съема деталей, с применением управляющих вычислительных машин и робототехники;
– внедрение комплексно-механизированных производств на основе роторно-конвейерных линий, обеспечивающих одновременную переработку до нескольких типов термопластов;
– совершенствование дизайна машин и конструкции рабочих органов оборудования;
– улучшение технологических свойств литьевых материалов и расширение номенклатуры перерабатываемых термопластов;
– совершенствование технологии переработки конструкционных термопластов от подготовительной операции (сушки) до финишной (термо-
обработки);
– улучшение качества продукции;
– интенсификация метода, которая заключается не только в повышении производительности оборудования, но и в расширении его технологических возможностей (имеется в виду формование изделий различной массы, более сложной конструкции и уменьшение энергозатрат).
Рис. 3.26. Современная одноцилиндровая литьевая машина
с червячной пластикацией
Рис. 3.27. Принципиальная схема одноцилиндровой литьевой
машины с червячной пластикацией материала:
1 – гидроцилиндр механизма смыкания литьевой формы; 2 – неподвижная плита; 3 – колонки узла смыкания; 4 – подвижная плита; 5 – литьевая форма; 6 – неподвижная плита; 7 – червяк; 8 – инжекционный (пластикационный) цилиндр; 9 – загрузочный бункер; 10 – редуктор привода червяка во вращение; 11 – гидроцилиндр осевого пере-
мещения червяка; 12 – доза расплава материала
3.3.1. Конструкционная характеристика литьевых машин
Литьевые машины предназначены для формования изделий из термопластов, реактопластов и эластомеров. Литьевая машина состоит из устройства для дозирования материала, механизмов для замыкания формы и инжекции (впрыскивания), привода, пультов электронного управления и регулирования параметрами процесса литья.
Учитываются следующие параметры литьевой машины:
– диаметр шнека (D);
– номинальное усилие запирания формы (Fном);
– номинальные объем (Vном) и площадь одной отливки (S); ход подвижной плиты и максимальные размеры устанавливаемых форм;
– номинальное инжекционное давление (Р);
– мощность электродвигателя привода и нагревателей инжекционного цилиндра;
– габариты и масса машины.
Основными технологическими узлами машины являются механизмы инжекции (впрыска) и замыкания литьевой формы. По их расположению литьевые машины подразделяются на горизонтальные, вертикальные, угловые и комбинированные. Литьевые машины классифицируют по мощности, конструкции и типу привода. По виду привода механизмы инжекции и замыкания формы классифицируют на электромеханические, гидравлические, пневматические и смешанные (гидромеханические, пневмомеханические, пневмогидравлические).
На современных литьевых машинах применяют инжекционные механизмы, в которых процессы пластикации и инжекции (впрыска) материала совмещены или разделены. В обоих случаях механизмы классифицируют на поршневые и червячно-поршневые, одно - и двухчервячные. Все инжекционные механизмы классифицируют по конструктивным признакам на одно-, двух - и трехцилиндровые. Основными конструктивными узлами инжекционных механизмов являются:
– инжекционный (пластикационный) цилиндр с нагревательными элементами по зонам и расположенным внутри его червяком;
– привод для вращательного и осевого перемещения червяка;
– сопло (мундштук) для впрыска расплава в литьевую форму;
– загрузочный бункер для гранулированного термопласта.
Механизмы замыкания литьевой формы применяют для ускоренного перемещения подвижной плиты с полуформой при предварительном смыкании и размыкании формы, а также для ее замыкания с большим усилием. Наиболее распространенные механизмы замыкания разделяют на гидравлические, гидромеханические, электромеханические. Наибольшее распространение получили одно - и двухступенчатые гидравлические и гидромеханические механизмы.
3.3.2. Технология литья под давлением
Технологический процесс литья изделий из теромопластичных материалов после разогрева зон обогрева инжекционного цилиндра до заданных температур состоит из следующих операций:
– перевод материала в вязко-текучее состояние (плавление, гомогенизация (пластикация);
– дозирование расплава в инжекционном цилиндре (подача расплава
в зону дозирования и накопление его в этой зоне);
– смыкание литьевой формы механизмом замыкания;
– подвод узла впрыска к форме;
– впрыск расплава в литьевую форму (течение расплава в системе «сопло – форма», течение расплава в литниковых каналах и формующей полости формы);
– выдержка под давлением и отвод узла впрыска;
– охлаждение изделия;
– раскрытие формы и извлечение изделия.
Процесс литья под давлением с использованием червячной пластикации заключается в следующем (рис. 3.28). До начала впрыска литьевая форма закрыта и инжекционный цилиндр подведен к форме (рис. 3.28, а). Первая операция впрыска расплава полимера осуществляется при осевом и вращательном перемещении червяка. Впрыск происходит периодически через равные промежутки времени с постоянной для каждого конкретного изделия частотой вращения шнека. Плавление полимера происходит за счет передачи теплоты от нагретых стенок цилиндра, а также вследствие диссипации энергии вязкого течения расплава и трения гранул. При пластикации червяк, вращаясь от привода, отходит назад от сопла инжекционного цилиндра под давлением материала. Расплав накапливается (дозируется) перед червяком в передней части инжекционного цилиндра. Величина дозы расплава определяется ходом червяка. В момент впрыска червяк перемещается только поступательно к соплу под давлением усилия гидроцилиндра. После заполнения формы наступает выдержка под давлением. Она продолжается до начала охлаждения материала до температуры стеклования (кристаллизации) в литниковых каналах и выдержки без давления (рис. 3.28, б). Происходит понижение давления на материал по сравнению с давлением впрыска. Далее одновременно происходят охлаждение материала в форме и пластикация дозы материала в инжекционном цилиндре для следующего цикла литья. При этом инжекционный цилиндр отводится от формы.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
