Сущность метода литья под давлением ЛПД Это впрыск

Сущность метода литья под давлением (ЛПД) Это впрыск (инжекция) материала в жидком состоянии через тонкое отверстие в замкнутую полость, с последующим переходом материала в полости в твердое агрегатное состояние, размыканием полости и выталкиванием изделия. В абсолютном большинстве случаев этим способом перерабатывают материалы на термопластичной основе. Поэтому в начале эти материалы переводят в вязко-текучее физическое состояние путем нагрева, а в полости – в твердое состояние(эластическое или стеклообразное физическое состояние) путем охлаждения. Конструкций литьевых машин много, но принцип действия всегда сохраняется. Наиболее распространены автоматизированные литьевые машины горизонтального типа со шнековым пластикатором (термопласт автоматы). Пластикатор – это устройство для пластикации материала, т. е. перевода его в жидкое состояние. Товарный вид сырья – это гранулят и дробленые отходы.

Последовательность работы литьевой машины Исходное состояние: форма разомкнута. Перед лобовой поверхностью шнека внутри материального цилиндра имеется определённое количество материала в вязко-текучем состоянии. Изделие и литник внутри формы отсутствуют. В автоматическом режиме происходит следующая операция в течение одного цикла, т. е. времени изготовления одной отливки (отливка - это изделие или изделия, одновременно отформованные вместе с литниками): Смыкание Развитие усилия запирания Впрыск Выдержка под давлением Выдержка без давления и одновременный набор дозы Размыкание и одновременное выталкивание. Цикл автоматически повторяется. Литьевая машина может работать не только в автоматическом, но и в других режимах: — в режиме наладки — в ручном режиме — в полуавтоматическом режиме — в автоматическом режиме

В этих случаях переключение режимов и управление машиной выполняется с помощью пульта. На пульте имеется переключатель указанных режимов работы и кнопки выполнения отдельных операций исполнительных органов машины, например, кнопки «смыкание формы» , «размыкание формы» , «вращательное движение шнека» , «поступательное движение шнека вперёд» , «поступательное движение шнека назад» . В режиме наладки машины выполняется непрерывно та или иная операция при удерживании кнопки в нажатом положении. В ручном режиме при единовременном кратком нажатии кнопки автоматически выполняется соответствующая операция (полностью). Полуавтоматический режим начинается с позиции, когда форма разомкнута, изделие в ней отсутствует и в материальном цилиндре имеется определённый объём расплава перед лобовой поверхностью шнека.

Оператор кратковременно нажимает кнопку «смыкание формы» и машина выполняет полный цикл вплоть до выталкивания, останавливаясь в исходном указанном положении. Обычно оператор выполняет ряд вспомогательных операций, например, ручной съём изделия, установка знаков и арматуры внутрь формы, смазка оформляющих поверхностей и т. д. Затем цикл повторяется путём кратковременного нажатия кнопки «смыкание формы» . В автоматическом режиме исходное положение машины тоже. Предварительно оператор на специальном счетчике устанавливает необходимое количество циклов работы машины. Оператор нажимает кнопку «смыкание формы» , машина выполняет последовательно циклы, а второй счетчик фиксирует (считает) количество этих циклов и, когда цифры на счётчиках сравняются, машина останавливается. На рис. 1 изображен момент работы машины после впрыска в процессе выдержки под давлением. Рассмотрим процессы, протекающие при работе машины. При нажатии кнопки «смыкание формы» подвижная полуформа, закреплённая на подвижной плите литьевой машины, перемещается в направлении к неподвижной до их соприкосновения по плоскости смыкания. Далее развивается усилие запирания, т. е. прижатие подвижной полуформы к неподвижной по плоскости смыкания.

Реализация движения полуформы и развитие усилия происходит под действием специального гидроцилиндра. Гидроцилиндры являются одними из элементов гидросистемы литьевой машины 1. Подвижная полуформа, 2. подвижная плита литьевой машины, 3. элементы крепления формы к плите, 4. горизонтальные колонны, по которым перемещается подвижная плита машины, 5. плунжер гидроцилиндра, 6. гильза гидроцилиндра, 7. уплотнение штока и гильзы, 8. уплотнение плунжера и гильзы, 9. шток, 10. корпус литьевой машины, 11. трубопроводы для транспортирования гидрожидкости (обычно минерального масла), 12. штоковая полость гидроцилиндра, 13. плунжерная полость гидроцилиндра, 14. гидрораспределитель; состоит из управляемых клапанов, 15. гидронасос, 16. гидробак, 17. электронная система управления машиной, 18. пульт управления машиной

На схеме гидронасос приводится в движение от электродвигателя, который в свою очередь получает питание от электросети цеха. Усилие запирания необходимо для того, чтобы исключить протекание расплава между полуформами по плоскости смыкания при последующем смыкании и выдержке под давлением. В противном случае расплав проникает между полуформами и сразу охлаждается, затвердевает и образует облой, как один из видов брака. Впрыск реализуется с помощью поступательного перемещения шнека в сторону сопла, при этом перед лобовой поверхностью шнека развивается в объёме расплава определённое давление - давление впрыска – это давление зависит от гидравлического сопротивления перемещению расплава по каналам (литниковым) и оформляющим полостям. Чем больше это сопротивление, тем давление впрыска больше. При этом шнек движется с постоянной скоростью, заранее установленной, и на определённое расстояние, также заранее установленное таким образом, чтобы объём расплава, вытесняемый из шнека из материального цилиндра, был равен объёму отливки.

Отливка – это изделие по количеству равному количеству оформляющих полостей вместе с литниками (центральный, разводящие и впускные). Скорость перемещения шнека, а значит и объёмную скорость впрыска подбирают таким образом, чтобы температура расплава в течение впрыска по возможности не изменялась. При этом наблюдается конкуренция двух процессов: охлаждение расплава от стенок формы и нагрев расплава от внешнего и внутреннего трения.

Выдержка под давлением Происходит в течение определенного весьма короткого времени, в течение которого перед лобовой поверхностью шнека в некотором небольшом объёме расплава выдерживается определенное давление (давление литья). В это время внутри оформляющей полости идет процесс охлаждения от наружной поверхности изделия внутрь его стенок. Расплав по поверхности, прилегающей к стенкам оформляющих полостей, после остановки течения (впрыск) затвердевает мгновенно, образуя твердую оболочку, и в течение выдержки под давлением (ВПД) затвердевание продолжается по толщине стенки. В результате охлаждения в центральных слоях материала интенсивно протекает усадка, природа которой заключается в снижении тепловых колебаний структурных единиц, их сближении и, в конечном счете, материал стремится уменьшить объём. Это вызывает значительные изменения размеров и дефектообразования в виде раковин (полости внутри изделия) и утяжин (местные искривления поверхности в виде впадин). Для исключения этих процессов в течение ВПД под действием давления, развиваемого лобовой поверхностью шнека, по литникам и внутренним объёмам изделий поступает расплав, нейтрализуя усадку. Это движение расплава называется подпиткой.

ВПД продолжается до тех пор, пока не затвердеет литник в самом тонком сечении (впускной литник). В результате оформляющая полость изолируется от литниковой системы и подпитка прекращается. Далее следует выдержка без давления (ВБД) до тех пор, пока не затвердеет изделие в самом толстом сечении. Для того чтобы при последующем размыкании и падении отливки в тару не происходило искривление изделия. В течение ВБД происходят основные процессы дефектообразования, т. к. подпитки нет и давление внутри изделия (давление уплотнения) интенсивно падает в результате усадки во внутренних слоях стенок изделия. Время ВБД относительно продолжительно, особенно в случае толстых стенок, и влияет на производительность, поэтому могут быть случаи, когда изделие выталкивается до окончания затвердевания по всей толщине, а затвердевает только оболочка толщиной около 3 мм, толщина стенки изделия при таком процессе больше 6 мм. Гидродвигатель представляет собой турбину, т. е. крыльчатку, на лопасти которой под давлением подается гидрожидкость. В результате, сырье из бункера, попадая в межвитковые пространства шнека, перемещается по направлению к соплу. По мере движения в материале происходят следующие процессы:

Транспортирование Пластикация, т. е. переход в вязко-текучее состояние. Пластикация протекает под действием внешних нагревателей, расположенных на периферии гильзы цилиндра, а так же за счет внешнего трения между частицами и внутреннего – между микрообъёмами в расплаве. Гомогенизация, т. е. выравнивание разных объёмов материала по составу, в результате перемешивания. Движущей силой перемешивания является неравенство градиентов линейных скоростей по высоте нарезки шнека.

В результате неравенства линейных скоростей ( Vb >Vc, Va =0) происходит миграция (движение частиц сырья по высоте нарезки) внутри межвиткового пространства. В районе бункера (в зоне загрузки) внутри гильзы имеются охлаждающие каналы. Поэтому материал в этой зоне постоянно находится в твёрдом агрегатном состоянии (эластическом или стеклообразным физическом состоянии). При вращении шнека такой материал стремится перемещаться в сторону сопла, при этом он оказывает осевое давление на расплав, находящийся в следующих зонах цилиндра и способствует, таким образом, транспортировке расплава. Одновременно в процессе перемещения твёрдых фракций в ту зону цилиндра, где расположены нагревательные элементы. Эти фракции переходят в ВТС, при этом воздух, который находится между частицами необходимо удалить для того, чтобы не было термоокислительной деструкции, с этой целью в межвитковых пространствах по мере перемещения материала повышается давление. Давление повышается за счёт постепенного уменьшения межвиткового пространства в направлении перемещения материала. Воздух через межчастичные пространства вытесняется в бункер, а расплав продолжает движение к соплу.

По мере накопления расплава перед лобовой поверхностью шнека повышается давление, это давление называется противодавлением и при достижении определённого значения шнек, не переставая вращаться, начинает двигаться поступательно в сторону бункера. В оформляющих полостях в это время находится материал и продолжается выдержка без давления, до тех пор, пока материал не затвердеет в изделии таким образом, чтобы его можно было вытолкнуть, не рискуя изменить форму и размеры при падении в тару. В случае тонкостенных изделий (до 5 мм) выдержку без давления продолжают до полного затвердения в самом толстом сечении стенки. Если изделие более толстостенное, допускается, что затвердевание произойдет не полностью, а при конечном выталкивании в центральных слоях изделия материал будет в вязко-текучем состоянии.

Размыкание протекает по средствам перемещения подвижной полуформы, прикреплённой к подвижной плите механизма запирания. В этом процессе существует характерная позиция, когда изделие с литниковой системой, двигаясь вместе с подвижной полуформой, не удалиться на определённое расстояние от неподвижной полуформы. В этом состоянии (позиции) центральный литник окажется на расстоянии 510 мм от неподвижной полуформы. В этот момент хвостовик выталкивающей системы в конструкции формы наталкивается на упор в конструкции механизма запирания литьевой машины. В результате хвостовик, плита выталкивающей системы, все выталкиватели и отливка останавливаются, а подвижная полуформа продолжает движение, таким образом, происходит выталкивание с последующим падением отливки в тару.

Виды технологических параметров. В общем случае имеют место: • технологические параметры литьевой машины, содержащиеся в паспорте и инструкции по эксплуатации соответствующим машинам. Там указаны диапазоны варьирования тех или иных параметров или максимально возможные значения параметров, а если параметры не регулируются, то указывается номинальное значение. • технологические параметры технологического процесса ЛПД данного изделия. Эти параметры определяет или рассчитывает технолог, записывает в карту технологических параметров и эта карта является документом технолога. В карте технологических параметров должны содержаться все параметры, необходимые для наладки технологического процесса и экологических расчётов на стадии освоения производства, например для определения себестоимости изделия, экономической эффективности, прибыли и цены изделия как готовой продукции. • параметры для наладки технологического процесса ЛПД данного изделия на данной литьевой машине. Эти параметры представляют собой выборку из ведомостей технолога и учитывают только те, которые можно установить на литьевой машине. Технологические параметры литьевой машины Эти параметры подразделяются по механизму впрыска и механизму запирания.

—Параметры по механизму впрыска: Диаметр шнека. При покупке литьевой машины она обязательно комплектуется материальным цилиндром со шнеком номинального диаметра, но вместе с тем по определённому заказу могут быть приобретены материальные цилиндры с диаметрами больше номинального и меньше номинального. Dном; Dmin; Dmax Рис 1 Литьевая машина (материальный цилиндр со шнеком)

Отсюда видно, что давление литья значительно зависит от диаметра шнека. Чем больше диаметр шнека, тем максимальное давление литья меньше. Чем больше диаметр шнека, тем больше максимальный объём впрыска, т. к. объём впрыска зависит от пути перемещения шнека при впрыске и от диаметра шнека. При замене материальных цилиндров длина их не меняется, она ограничена габаритами машины, а меняется только диаметр.

С увеличением диаметра шнека увеличивается максимальная скорость впрыска. Скорость впрыска измеряется в см 3/с впрыскиваемого расплава. Её называют объёмной скоростью впрыска. Эта скорость зависит от поперечного сечения гильзы цилиндра и линейной скорости перемещения шнека при впрыске. Поскольку элементы гидросистемы не меняются, то максимальная линейная скорость перемещения шнека также не меняется, тогда с увеличением диаметра цилиндра объём впрыскиваемого расплава в единицу времени также будет увеличиваться. Основным параметром литьевой машины является максимальный объём впрыска. Объём впрыска является параметром регулируемым, т. к. можно регулировать длину перемещения шнека при впрыске. От объёма впрыска зависит максимальный объём отливки изделия и максимально возможное количество оформляющих полостей формы.

Максимальный объём впрыска (см 3). Этот параметр также регулируется, т. к. регулируется скорость линейного перемещения шнека. Здесь нужно отметить, что физическая сущность влияния скорости впрыска на технологический процесс – это изменение температуры расплава. Чем выше скорость впрыска, тем интенсивнее процессы внешнего и внутреннего трения при течении. Поскольку вязкость расплава относительно велика, то зависимость температуры от скорости здесь больше выражена. Поэтому регулируя скорость впрыска можно регулировать температуру расплава не в цилиндре, а непосредственно в форме, а за счёт этого вязкость расплава в форме. Чем больше температура, тем меньше вязкость, тем меньше теряется давления и тем больше максимально возможная длина затекания расплава в формы до его остановки. Вместе с тем при повышении скорости впрыска выше оптимальных значений, температура расплава может достичь критической, а именно Тд и качество изделия будет низким. От скорости впрыска зависят потери давления. Несмотря на то, что с повышением скорости впрыска вязкость уменьшается, зависимость потерь давления при течении от скорости впрыска имеет экстремальный характер. (с min).

Оптимальная скорость впрыска соответствует минимальным потерям давления. Из графика видно, что слева и справа от Vопт потери давления повышаются. В левой части процессы являются очевидными, т. к. с понижением скорости снижается температура, повышается вязкость и соответственно потери давления. В общем случае потери давления складываются: Рпот. = Ртеч. + Рвх. Ртеч. – потери давления на течение, Рвх. – входовые потери, Ртеч обусловлено внешним и внутренним трением. Входовые потери реализуются при входе в местные сопротивления: это изменение сечения канала и изменение направления течения.

Правая часть кривой там, где высокие скорости обусловлена высокими входовыми потерями. Чем выше скорость, тем выше потери – затраты энергии на лобовой удар, турбулизацию и изменение направления течения. Рис. 1 Зависимость потерь давления при течении от скорости впрыска 1 - Рпот = f (Vвпр); 2 – ожидаемая зависимость в связи с падением вязкости Рис. 2 Зависимость скорости впрыска от температуры расплава

Однако фактическая зависимость имеет правый подъём в связи с резким увеличением при больших скоростях динамической составляющей Рвх. Инженерной задачей является нахождение Vопт. Определить значение Vвпроптим с помощью простых инженерных методик невозможно. Для определения этого параметра передовые предприятия и фирмы мирового уровня применяют автоматизированные методы в среде систем автоматизированного проектирования технологической подготовки ЛПД. Лидером этих систем является австралийская фирма Moldflow. Рис. График зависимости потерь давления от длины течения расплава Результатом расчета являются графики зависимости потерь давления от скорости впрыска и зависимость потерь давления от длины течения расплава (L). Для конкретных материалов, а также конфигураций литниковых каналов и оформляющих полостей.

Реология – это наука о течении сред. Vопт соответствует в большей степени такому процессу, когда есть гарантия отсутствия термодеструкции, недолива, а также минимального колебания температуры в процессе течения расплава по литниковым каналам и оформляющим полостям. Колебание – это отклонение температуры расплава от его первоначальной температуры, равной температуре 4 -ой зоне материального цилиндра, т. е. температуре сопла. Эти отклонения могут быть в меньшую сторону при слишком низких скоростях (за счёт охлаждения в форме) и в большую при высоких скоростях за счёт внутреннего и внешнего трения. Максимальное давление впрыска. Развивается в пространстве между лобовой поверхностью шнека или отверстием сопла при впрыске, регулируется. Влияет на давление уплотнения, т. е. давление развиваемое в оформляющей полости по окончанию впрыска. Рвпр = Рупл. + Рпот. Кроме того давление впрыска определяет вязкость расплава. Чем выше давление, тем выше вязкость, в результате сближения макромолекул и увеличения количества физических связей. Но регулируется максимально возможное давление впрыска, что же касается фактического при литье данных изделий, то оно определяется, во-первых, установленной скоростью впрыска и, во -вторых, сопротивлением течению со стороны формы.

Максимальное давление литья. Развивается там же при выдержке под давлением. От Рл зависит давление уплотнения при выдержке под давлением. Это давление (уплотнения) компенсирует усадку и повышает качество изделия, т. е. устраняет элементы брака: утяжины и раковины. Рл = Рупл 1. + Рпотерь1. Противодавление. Развивается перед лобовой поверхностью шнека при наборе дозы; является движущей силой поступательного движения шнека в сторону бункера при одновременном его вращении. Противодавление регулируется; от его величины зависит время наборы дозы и степень уплотнения расплава еред впрыском, а значит его качество изделия, поэтому как параметр машины имеется в виду максимальное давление уплотнения. Температура материального цилиндра. Тмц. I, Тмц. III, Тмц. IV регулируется автономно по каждой зоне нагрева, обычно этих зон 4. зона непосредственно под загрузочным бункером охлаждается, далее следует зона нагрева. 4 – нагреватель сопла. От Тмц зависит вязкость расплава, а значит максимальная длина затекания материала, потеря давления, давление уплотнения. Вместе с тем, слишком высокая температура ускоряет процесс деструкции, а учитывая то обстоятельство, что расплав в материальном цилиндре находится определённое время, то при высоких Тмц вероятность деструкции высока. С этой точки зрения целесообразнее Тмц регулировать на понижение, но увеличить объёмную скорость впрыска.

Пластикационная производительность (А, см 3 /с). Это способность пластикатора (материального цилиндра) генерировать расплав, т. е. переводить материал в ВТС и обеспечивать, таким образом, работу литьевой машины в автоматическом режиме. В реальном технологическом процессе пластикационная производительность автоматически соответствует данному объёму впрыска и данному времени цикла, т. е. времени изготовления отливки (время цикла не является характеристикой литьевой машины). Параметры литьевой машины по механизму запирания: Максимальное усилие запирания (N max, Кн). (регулируется). Это усилие прижатия подвижной полуформы к неподвижной по плоскости смыкания во время операции запирания. Усилие запирания противодействует усилию, развиваемого со стороны расплава, находящегося в литниковых каналах и оформляющих полостях во время впрыска и выдержке под давлением. При недостаточном усилии запирания образуется облой.

В диапазоне Н max. . . Нmin литьевая машина способна развивать максимальное усилие запирания. Более того, вне этого диапазона машина в принципе не может реализовывать запирание. 1. Максимальный ход подвижной плиты(S max). От величины этого хода зависит возможность выталкивания изделия. 1. Площадь рабочей поверхности плиты(Fраб. ). Она указывается в справочных данных или рассчитывается по двум параметрам. А – горизонтальное расстояние между колоннами В – вертикальное расстояние между колоннами Рис. 1 Подвижная полуформа 1. материальный цилиндр 2. неподвижная плита машины 3. форма 4. подвижная плита машины Fраб. = А В

Рис. 2 Литьевая машина Механизм привода рабочих органов впрыска Гидроцилиндры перемещения материального цилиндра для смыкания и размыкания сопла с неподвижной полуформой; Гидроцилиндры поступательного перемещения шнека при впрыске; Гидродвигатель вращения шнека при наборе дозы; Муфта, связывающая вал гидродвигателя и хвостовик шнека. Смыкание сопла реализуется после развития усилия запирания перед впрыском, а размыкание – после окончания выдержки под давлением.

Размыкание сопла выполняется для устранения теплопередачи между соплом и формой, так как сопло нагревают (4 -я зона Тм. с. ), а форму охлаждают. Гильзы гидроцилиндра 1 закреплены на корпусе машин. Подавая гидрожидкость в штоковую или плунжерную полости этих цилиндров, реализуют перемещение всего механизма впрыска, а значит отвод или подвод сопла. Гидродвигатель 3 преобразует давление гидрожидкости во вращательные движения шнека; он работает по принципу турбины. Минимальная ширина формы и максимальная ширина формы. (Smin…Smax), мм. В этом диапазоне возможно развитие максимального усилия запирания в сомкнутом состоянии формы. Максимальный ход подвижной плиты (S max). Эта характеристика определяет возможность формования протяжённых изделий в направлении перемещения подвижной полуформы. Площадь рабочей поверхности плиты(Fраб. ) – это поверхность, на которой располагаются проекции изделий, находящихся в оформляющих полостях. Чем больше эта площадь, тем больше гнёзд (полостей) может быть в форме. Если эта площадь не известна, т. е. отсутствует в характеристиках машины, она может быть вычислена путём перемножения параметров: вертикальное расстояние между колоннами и горизонтальное расстояние между колоннами. Имеется в виду горизонтально расположенные 4 гидравлические колонны, по которым движется подвижная плита литьевой машины.

А - горизонтальное расстояние между колоннами, В – вертикальное расстояние между колоннами. Рис. машины Оформляющая полость литьевой 1. отверстие для центрирования положения полуформ при их установке, 2. неподвижная плита машины, 3. неподвижная полуформа, 4. каналы охлаждения, 5. сопло, 6. элементы крепления (кронштейны полуформ к плитам), 7. плоскость смыкания полуформ, 8. центральный летник, 9. разводящие летники, 10. впускной летник, 11. изделие, 12. плита для размещения оформляющих полостей, 13. призмы, соединяющие плиты подвижных полуформ, 14. плита подвижной полуформы для её крепления к машине. 12, 13, 14 скреплены и образуют пространство, внутри которого находится выталкивающая система. Она включает позиции: (15) две скрепленных плиты этой системы. Плиты служат для фиксации выталкивателей 21 и хвостовика этой системы 16. позиции 12, 13, 14, 15, 16, 21 = подвижная полуформа 17. подвижная плита машины, 18. колонны машины цилиндрические горизонтальные, 19. упор конструкции машины при её работе взаимодействует с хвостовиком выталкивающей системы, 20. корпус машины, 22. резьбовые отверстия в плитах для крепления форм. Резьба не показана.

Sф - ширина формы. Диапазон Smax …. Smin Sпп – максимальный путь движения подвижной плиты А, В – расстояние между колоннами. Fпл = А·В Nmaxзап – максимальное усилие запирания. Требования ориентации изделия относительно плоскости смыкания формы. Оформляющая полость может находиться как в подвижной полуформе, так и в неподвижной, а также в подвижной и неподвижной. При ориентации изделия конструктор технологической оснастки должен руководствоваться принципами: форма должна быть максимально простой и в то же время работоспособной, желательно в автоматическом режиме. Для этого:

1. при размыкании формы и выталкивании изделий они не должны разрушаться, а так же развивать больших пластических деформаций, искажающих их формы и размеры. На рис. процессы размыкания и выталкивания происходят следующим образом: вначале по колоннам движется влево плита 17 с полуформой до тех пор пока литник 8 не выйдет из канала и не отойдёт от плоскости 7 на определённое расстояние. В этот момент хвостовик 16 опирается об упор 19 и выталкивающая система 15, 16, 21 останавливается. Вместе с тем элементы 12, 13, 14 и 17 продолжают движение. Вследствие этого начинается относительное перемещение изделий 11 и плиты 12. плита перемещается влево, а изделие вместе с литниками остаются в покое и в конце этого процесса отливка падает в таз.

2. отливка при размыкании должна перемещаться вместе с подвижной полуформой, поэтому элементы формы, реализующие в натяг сопряжений с изделием должны конструктивно располагаться преимущественно в подвижной полуформе. В принципе они могут быть и в подвижных и в неподвижных, но поверхность контакта с изделием в подвижной полуформе должна быть больше. Например, необходимо отлить изделие с относительно протяжённым отверстием для образования отверстия диаметром d применяют специальный цилиндрический знак соответствующего диаметра, а выталкивание реализуется с помощью выталкивателя трубчатой формы при упоре на поверхность А. при этом знак располагается внутри выталкивателя.

Плоскость смыкания может быть в положении I или II. Знак 1 можно закреплять как в подвижной полуформе, так и в неподвижной. Но, если закрепить в неподвижной, то изделие не будет двигаться вместе с подвижной плитой, а, если закрепить в подвижной, то при последующем выталкивании выталкиватели 2 и при большом натяге по поверхности, Рис. 1 Расположение отливки в полуформе можно ожидать смятие изделия по плоскости А. Для устранения этого 3. линии холодных спаев не должны недостатка можно применить 2 знака, располагаться в местах действия высоких как показано на рисунке, но большая нагрузок на изделие в условиях его поверхность контакта должна быть эксплуатации. слева. Следы от выталкивателей не должны располагаться на видовых поверхностях изделия. Т. о. видовая поверхность изделия должна формоваться в неподвижной полуформе.

Линии холодных спаев образуются в результате слияния 2 -х потоков расплава при обтекании с 2 -х сторон конструктивных элементов формы, оформляющих отверстий. Линия холодного спая является дефектной, т. к. передние фронты расплава подвержены термоокислительной деструкции. В процессе течения они, имея высокую температуру, контактируют с кислородом воздуха. Кроме того, расплав при поверхностных слоях этих фронтов имеет повышенную вязкость, т. к. охлаждён формой и при слиянии фронтов проникновение макромолекул из одного в другой затруднено, т. е. количество проходных макромолекул снижено. Всё это снижает прочность материала в области холодных спаек. 4. для изделий конструктивного назначения, т. е. работающих при относительно высоких нагрузках, желательно, что бы направление ориентации макромолекул совпадало с направлением действия растягивающих нагрузок в сфере эксплуатации. Например, нужно отформовать изделие: втулка с буртиком.

Рис Пример неправильного ориентирования изделия в форме 1. изделие 2. неподвижная полуформа 3. плита подвижной полуформы для крепления оформляющего инструмента и образования изделия 4. плита подвижной полуформы для направления движения выталкивания 5. знак неподвижный относительно подвижной полуформы для образования отверстия в изделии. 6. выталкиватель трубчатый для выталкивания изделия 7. выталкиватель стержневой цилиндрический для выталкивания литниковой системы и извлечения центрального литника из канала 8. цапфа для извлечения центрального литника 9. плоскость смыкания формы

Формующий инструмент на схеме не показан. Изделие формуется в плите 3. Неправильно! Нарушен 1 й принцип ориентации изделия в форме. При выталкивании произойдёт смятие бурта и поломка выталкивателя. Правильно! Располагать бурт в плоскости смыкания. Примером рациональной ориентации макромолекул является насадка, подбирающая льноуборочного комбайна. Рис. Нарушение ориентации изделия При вращении барабана палец совершает сложные поступательно-качательные движения в отверстии накладки с ударами. Рис. Насадка, подбирающая льноуборочного комбайна. 1 барабан цилиндрический трубчатый 2 – накладка из полимерного материала 3 – палец стальной пластинчатый подбирающий валок

Варианты формования накладки Трёхгнёздный с Гобразными разводящими литниками. Двугнёздный: Одногнёздный: Рис. Варианты формования накладки 1. центральный литник 2. разводящие 3, впускные (4 шт) Вариант 1: расплав не успевает ориентироваться, т. к. длина течения расплава велика. Случай 2: расплав ориентируется, но линии ЛХС расположены в области действия максимальных нагрузок. Этот вариант наиболее целесообразен, т. к. длителен путь течения, явно выражена ориентация и ЛХС расположены в области минимальных нагрузок.

Пример конструктивного оформления литьевой формы. Рис. Конструктивное оформление литьевой формы Из рисунка видно, что форма состоит из плит 1, 2, 3, 5, 6, элементов выталкивающей системы 9, 10, 11, 13; знака 8; литниковой системы 14; подвижной полуформы, включающей в себя призму 4, ширина призмы зависит от толщины плит 12 и пути движения выталкивающей системы. На рисунке проиллюстрировано нахождение ширины формы. Здесь условно примем для последующего выполнения практической работы расстояние от изделия до окончания неподвижной полуформы 50 мм. Ширина плит для крепления выталкивателей и знаков – 30 мм, ширина свободных плит 25 мм (условно).

Последовательность работы формы. В практических работах предлагается задать: изобразить рабочую часть формы в 3 -х стадиях: 1. в сомкнутом состоянии, 2. в состоянии перед началом выталкивания, 3. в конце выталкивания. Приведён пример эскизов формы для ЛПД изделия типа втулка с буртиком. Рис. Пример эскиза формы для ЛПД изделия типа втулка с буртиком. Для принятия решения о координации изделия относительно плоскости смыкания необходимо определить охватывающие и охватываемые поверхности, а так же направление течения расплава для определения положения ЛХС. В данном случае поверхности с размерами D, D 1 являются охватываемыми, а поверхности с размерами d, d 1 – охватывающие.

Поэтому конструктивные элементы формы, оформляющие отверстия изделия должны, по возможности, находиться в подвижной полуформе. Здесь необходимо показать плоскость смыкания, направление выталкивания, расположение впускного литника, линии течения расплава и расположение. 1 Рис. Литьевая форма 1 – подвижный знак При направлении выталкивания Изобразим форму всей рабочей части перед началом выталкивания.

Рис. Литьевая форма В этом положении знак вышел из соответствующего отверстия изделия и появилась возможность его выталкивания. Эта схема (в 3 -м положении) используется для определения пути движения подвижной полуформы Sпп и пути движения выталкивателя относительно полуформы. Для этой схемы: Sпп = 5+50+L+5+(L-l)= 60+2 L- l Sвыт = 5+ (L-l)+ l = 5+ L

Способ изготовления ЛПД изделий с проточками по окружности (по периферии изделия) Рис. 1 Изделие с проточками Такие изделия относятся к изделиям с пониженной технологичностью, т. к. для их изготовления в автоматическом режиме необходимо усложнить конструкцию литьевой формы. Определение максимально возможной гнёздности литьевой машины. Параметр гнёздности зависит, прежде всего, от: • программы выпуска. Чем выше программа, тем больше гнёздность. • от характеристик изделий. • от характеристик литьевых машин. В различных производственных ситуациях тот или иной параметр приобретает первостепенное значение.

Если литьевой материал отсутствует, то первостепенным параметром попрежнему является программа выпуска с учётом характеристик изделия. Здесь стоит учитывать предполагаемую стоимость материала и формы. Чем больше объём изделия, его площадь в плоскости смыкания и выше сложность конструктивная, тем дороже будут машина и форма. Строго говоря, определение гнёздности является многофакторной оптимизационной задачей, критерием минимальной себестоимости изделия. Решается эта задача конкретно только машинным способом, приблизительно она может быть решена технологически. Если имеется литьевая машина, формы, естественно нет, то максимально возможная гнёздность может быть ограничена только возможностями литьевой машины, т. о. в нашей практике могут решаться 2 задачи: по известной гнёздности, назначенной технологом или в соответствии с уже имеющейся формой нужно подобрать наиболее дешёвую литьевую машину или по имеющейся литьевой машине подобрать максимально возможную в данной ситуации гнёздность. Параметры литьевой машины, ограничивающие гнёздность. —Максимальный объём впрыска —Максимального усилия запирания —Площадь рабочей поверхности плиты.

В данном расчёте параллельно учитывается ещё один ограничивающий параметр – это конструктивное ограничение, связанное со сложностью изделия. Эти ограничения могут быть, тогда они учитываются, а может их и не быть. Максимально возможная гнёздность по максимальному объёму впрыска. β 1 - коэффициент, который зависит от структуры материала (коэффициент использования максимального объёма впрыска). Для аморфных материалов: β 1= 0, 7 -0, 8 (в том числе связующих), для кристаллических: β 1= 0, 6 -0, 7. Аморфные термопласты: ПВХ, ПС, ПК, ПММА. Qmax – максимальный объём впрыска, см 3. Wu – объём изделия, см 3. K 1 – коэффициент влияния объёма литниковой системы на объём отливки. В данном случае он показывает какая доля объёма литников приходится на 1 изделие, в долях единицы. Если рассматривается конкретное изделие и скомпонована предполагаемая отливка, то этот коэффициент можно определить относительно точно.

Если расчёт проводится для номенклатуры изделия по каждому изделию. (например, при проектировании участка, цеха, предприятия) принимают рекомендательные значения. Чем выше объём изделия, тем меньше K 1. Коэффициенты, установленные из анализа реальных производств ЛПД. Существуют конструкции литьевых форм с горячеканальной обогреваемой литниковой системой, где материал в литниковых каналах всегда находится в ВТС. В этом случае K 1 отсутствует, т. е. материал не тратится на литниковую систему, а при размыкании изделие отделяется в области впуска. Wu K 1 до 0, 5 1, 5 0, 5 -2 1, 3 2 -10 1, 2 10 -20 1, 1 20 -30 1, 05 30 -50 1, 03 50 -250 1, 02 250 -500 1, 01 свыше 500 1, 005

Максимально возможная гнёздность по максимальному усилию запирания. Nmax – максимальное усилие запирания, [к. Н]. Nmax как и другие параметры машины содержаться в технической документации на неё фирмы производителя. Можно использовать рекламные источники дилеров по продаже. Рупл – давление уплотнения. Фактически это некое интегральное давление внутри оформляющей полости и литниковых каналов, генерирующее распирающее усилие, т. е. усилие, противодействующее усилию запирания в полости смыкания формы.

Pл = Pпот. + Pупл. Так как по длине течения расплава давление уплотнения уменьшается, так как возрастают потери давления, следовательно, параметр P в формуле есть некое среднее интегральное давление в полости. Для различных материалов оно различно, и должно иметь значение, обеспечивающее качество изделия, т. е. малую усадку, отсутствие раковин, неровностей поверхностей, недоливов и прочее. В принципе параметр P может быть близок к нулю, но тогда качество изделия не гарантировано. К 2 – коэффициент, учитывающий влияние площади литниковой системы на площадь изделия в плоскости смыкания формы. В практической работе К 2 = К 1; Fпр. - площадь проекции, на которую воздействует давление уплотнения, т. е. это площадь проекции изделия на плоскость смыкания формы (сквозные отверстия вычитаются из значения площади), см 3.

Максимально возможная гнёздность по площади рабочей поверхности плиты литьевой машины. Fпл – площадь рабочей поверхности плиты, см 2 А и В – расстояние между колоннами, Fо – площадь прямоугольника, описанного вокруг проекции изделия на плоскость смыкания формы. На практике, если известно изделие и скомпоновано отливка, т. е. определено относительное расположение гнёзд в плоскости смыкания, параметр n. F определяется более точно пользуясь схемой расположения гнёзд. Приближённая формула предполагает, что площадь пространства между гнёздами равно суммарной площади описанных прямоугольников, причём прямоугольник подбирают таким образом, что бы они были минимальной площади. Эта формула применяется для номенклатуры изделий и проектирования производства.

Влияние конструктивных ограничений на максимально возможную гнёздность. Рис. 1 Форма в сомкнутом положении Конструктивными ограничениями, влияющими на гнёздность, являются элементы изделия, требующие поперечного движения знаков и кареток формы. Конструктивные элементы изделия в данном случае – это сквозные и глухие отверстия, оси которых не совпадают с направлением движения подвижной полуформы, а так же проточки и пазы по периферии изделия. Для формования таких отверстий применяют подвижные поперечные знаки, для формования проточек и пазов – каретки. В процессе размыкания перед выталкиванием каретки расходятся, после чего появляется возможность для выталкивания изделия.

1. изделие в виде шкива клиноремённой передачи 2. каретки 3. знак неподвижный 4. выталкиватель трубчатый 5. неподвижная полуформа 6. плоскость смыкания кареток 7. центральный литник Рис. 2 Форма в положении перед выталкиванием

Случаи конструктивных ограничений 1. Одно поперечное отверстие или несколько поперечных отверстий в одном направлении 1. плита литьевой машины 2. колонны 3. изделие в разрезе 4. знаки подвижные поперечные L- габаритный размер изделия в направлении движения знака; В - расстояние между колоннами в направлении движения знаков. В этом случае максимальное количество гнёзд по конструктивным ограничениям рассчитываем по формуле: n ко = 1, 3 В / L

2. Два знака в каждом изделии движутся в различном направлении в одной плоскости, но не соосно. n ко = 0, 65 В/L Таким же образом определяется параметр nко в случае кареток, а так же глухих отверстий, расположенных соосно (на одной оси). 3. Два отверстия расположены под углом. n ко = 4 n ко = 2 n ко = 1

По результатам расчета гнёздности можно подобрать марку литьевой машины, а так же типоразмер шнека на данную машину, эксплуатация которых будет наиболее эффективна. Для этого определяют коэффициент использования литьевой машины. Причём, эти коэффициенты определяют по каждому ограничивающему параметру, и затем средний коэффициент использования данной машины. Сравнивая величины этих коэффициентов для различных литьевых машин, выбирают максимальный и, соответственно, литьевую машину, для которой характерен такой коэффициент, а так же типоразмер шнека. Если количество гнёзд формы для ЛПД данного изделия априорно принято, то коэффициенты использования данной машины определяют по следующим формулам: КQ = n/n. Q *100 % КN = n/n. N *100 % КS = n/n. S *100 % КК 0 = n/n. К 0*100 % Кср. = КQ + КN + КS + КК 0 / 4

Устройство и принцип действия вертикальной литьевой машины с плунжерным пластификатором. 1. материал; 2. гильза материального цилиндра 3. сопло 4. нагреватели материального цилиндра 5. нагреватели сопла 6. плунжер 7. загрузочный бункер 8. траверса верхняя (неподвижная) 9. плита крепления гильзы материального цилиндра 10. плита крепления верхней полуформы 11. плита крепления нижней полуформы 12. ограничитель движения плиты 9 вниз 13. ограничитель движения плиты 10 вниз 14. колонны цилиндрические 15. верхняя полуформа 16. нижняя полуформа 17. --19 изделие 18. выталкиватель 19. литник центральный. На схеме показана рабочая часть литьевой машины, в целом же литьевая машина состоит из гидроагрегата, соответственно машины и пульта управления. Гидроагрегат в свою очередь включает в гидробак, гидронасос и гидроагрегаты в виде клапанов и золотников. Гидронасос приводится в движение от электродвигателя, а клапаны и золотники от пульта управления.

С помощью пульта можно реализовать цикл в ручном режиме и в режиме наладки. Электронный блок служит для управления машиной в полуавтоматическом режиме. В общем случае существуют режимы работы литьевой машины: автоматический, полуавтоматический, ручной и режим наладки. Вертикальная литьевая машина не может работать в автоматическом режиме, т. к. необходима её остановка для съёма изделий. Автоматический режим: реализуется изготовление партий изделия будет изготовлена без участия оператора. Для начала 1 -го цикла необходимо на пульте управления термопластавтомата установить автоматический режим и нажать кнопку смыкания формы. В полуавтоматическом режиме после выталкивания машина останавливается, оператором проводятся вспомогательные операции, например съём изделий, чистка и смазка формы, затем для начала следующего цикла необходимо нажать кнопку смыкания формы. Ручной режим принимается в индивидуальном производстве при изготовлении малых партий изделия, а так же при наладке тех. процесса, как правило, после наладочного режима. В этом режиме каждая операция выполняется полностью после кратковременного нажатия на пульте управления.

Имеются кнопки: — смыкание формы (усилие запирания автоматическое) — подвод сопла — впрыск — набор дозы — отвод сопла — размыкание Может быть кнопка выталкивания, но только в том случае, когда плита выталкивающей формы приводится в движение от дополнительного гидроцилиндра. В конструкции вертикальной литьевой машины имеется 1 гидроцилиндр с помощью которого выполняются все операции. Исходное состояние: форма разомкнута, все плиты находятся в нижнем положении и их положение определяется упорами, закреплёнными на колоннах. Сопло разомкнуто относительно формы, гильза с материалом в нижнем положении поскольку плунжер не перемещается, потому что он неподвижно закреплён на верхней неподвижной траверсе. После нажатия кнопки «смыкание формы» начинает вращаться гидронасос, подавая давление в гидроцилиндр, расположенный в нижней части машины. Гильза цилиндра закреплена на корпусе машины, а шток движется вверх, перемещая по колоннам нижнюю подвижную плиту вместе с полуформой.

Далее происходит смыкание и две плиты с формой между ними перемещаются вверх. Далее происходит смыкание сопла с верхней полуформой и реализуется кооперативное движение формы и гильзы материального цилиндра, закреплённой на соответствующей плите. Поскольку плунжер неподвижен, то реализуется впрыск. При этом давление впрыска, усилие запирания и усилие прижатия сопла к форме обеспечивается пружинами. После выдержки под давлением (выдержка без давления отсутствует) включается соответствующий золотник и под действием пружин, а так же веса плит и формы, все части машины возвращаются в исходное положение в следующей последовательности: гильза материального цилиндра переходит в в нижнее положение, гранулят загружается из бункера, т. к. плунжер оказывается выше гильзы, далее размыкается сопло, размыкается форма и происходит выталкивание. Форма может иметь плиту выталкивателей или выталкиватели могут перемещаться автономно, упираясь на собственный упор или неподвижную плиту. Далее следует съём вручную или сдувание мелких изделий с помощью пневматического пистолета. При необходимости, если перерабатывается хрупкий материал – чистка оформляющего инструмента сжатым воздухом и при необходимости смазка оформляющих поверхностей с помощью распылявающего баллона со специальным составом.

Смазка проводится когда затруднено выталкивание, изготовлены формообразующие детали для предотвращения коробления (пластического коробления) изделий при выталкивании, ухудшение качества поверхностей изделия, в особенности видовых. Рис. 1 Вертикальная литьевая машина 1. гидроцилиндр 2. гидробак 3. гидронасос 4. электродвигатель 5. гидрораспределитель 6. электронный блок управления давления в полуавтоматическом режиме, а также стабилизации температуры материального цилиндра на значении, установленном оператором. 7. пульт управления в ручном режиме и в режиме наладки 8. заборный патрубок гидрожидкости 9. сливной патрубок 10. трубопроводы подачи гидрожидкости в плунжерную и штоковую полость гидроцилиндра 11. плита опорная 12. выталкиватель конструкции формы (закреплён в ней) 13. электросвязи.

Достоинства машины: — Малые габариты в плане (при виде сверху) — Дешевизна — Простота конструкции — Малые затраты на обслуживание. Недостатки: — Невозможность работы в автоматическом режиме — Вероятность интенсивной термодеструкции — Низкая степень гомогенизации — Низкая точность дозирования объёма впрыска. Интенсивная термодеструкция обусловлена конструкцией пластикатора. Пластикация протекает во время выдержки под давлением части материала, которые загружаются одноразово в цилиндр. Но как правило, в цилиндре находится расплав объёмом больше, чем объём впрыска, поэтому время может быть равно не одному циклу, а нескольким циклам. Такое длительное время может вызвать термодеструкцию в пристенных областях расплава в гильзе. Необходимость длительной выдержки материала для нагрева обусловлена низкой эффективностью процесса пластикации. Объём расплава имеет цилиндрическую форму и тепловой поток направлен по периферии цилиндра к центру.

При этом расплав не перемешивается, т. о. факторы, влияющие на термодеструкцию: отсутствие перемешивания и необходимость длительной выдержки расплава в материальном цилиндре. Отсутствие гомогенизации обусловлено относительным поступательным перемещением плунжера и гильзы, отсутствие градиента скоростей перемещения различных объёмов материала. Градиент скоростей является движущим фактором гомогенизации. Рис. 1 Распределение скоростей потока V 1 = V 2 = V 3 =…. Vn Поперечный разрез шнекового пластикатора.

δ – расстояние между векторами скоростей V 1 и V 2 VА – скорость линейного перемещения точек на стержне шнека VВ – то же самое на вершине нарезки шнека VС – то же самое на поверхности гильзы. Из схемы следует, что максимальное перемешивание будет в зазоре между гильзой и вершиной нарезки, более того здесь будут развиваться сдвиговые деформации. Вместе с тем grad скоростей VА и VВ также будет значителен, что обуславливает интенсивную гомогенизацию при работе шнекового пластикатора.

Рис. 2 шнековый пластикатор Рис. 3 Конструкция материального цилиндра вертикальной литьевой машины ( сопло изготовленное совместно с «торпедой» ). 1. гильза материального цилиндра 2. участок торпеды с винтовой нарезкой каналов. Нарезка на верхнем участке противоположна по направлению относительно нижнего участка 3. круговые проточки 4. радиальные каналы 5. осевой канал 6. сопло

Перемешивание материала в межвитковом пространстве шнекового пластикатора происходит не только в окружном направлении, за счет неравенства скоростей в точках А, B, С, но и в продольном, вдоль оси шнека. Как видно из рисунка гранулы мигрируют в расплаве. При этом в межвитковом пространстве одновременно присутствуют как объемы расплава, так и объемы гранул. Перемешивание в осевом направлении за счет наклепа витка нарезки под углом α. Для частичного устранения недостатка по гомогенизации применяют в конструкции материального цилиндра вертикальной литьевой машины сопло изготовленное совместно с «торпедой» . Во время впрыска расплав вначале расплав движется по каналам верхней нарезки, перемешивается в верхней отстойной зоне, затем по каналам нижней нарезки вторично перемещается в нижнюю отстойную зону и далее по радиальному и осевому капилярам направляется в центральный литник. Перемешивание материала в межвитковом пространстве шнекового пластикатора происходит не только в окружном направлении за счёт неравенства скоростей но и продольно вдоль оси шнека.

Как видно из рисунка, гранулы мигрируют в расплаве, при этом в межвитковом пространстве одновременно присутствуют как объёмы расплава, так и объёмы гранул. Перемещение в осевом направлении возникает за счёт наклона витка нагрузки под углом α. Для частичного устранения недостатка по гомогенизации применяют конструкции материального цилиндра вертикальной литьевой машины, сопло, изготовленное совместно с «торпедой» (см. рис). Недостаток применения «торпеды» : она представляет собой больше местное сопротивление течению расплава. За счёт этого возникают большие потери давления и снижается давление уплотнения, а значит качество изделия. Потери давления обусловлены большими нагрузками на гидросистему, т. к. при впрыске шток гидроцилиндра должен преодолеть противодейтвующие нагрузки, обусловленные: —массой 3 -х перемещающихся плит —массой формы —обеспечить усилие запирания —обеспечить усилие прижатия сопла к литниковой втулке центрального литника —преодолеть входовые потери и потери течения в каналах и проточках торпеды —преодолеть сопротивление зоны гранул, а это сопротивление обусловлено развитием противодействующих сил на границе контакта со стенками гильзы цилиндра.

Р – усилие, развиваемое со стороны плунжера Рα – усилие, возникаемое на контакте гранул (перпендикулярно касательной в точке контакта – через центры контактируемых частиц) Рα раскладывается на две силы: Рп и Рн. Рп – сила, обуславливающая перемещение гранул. Рн – нормальная сила по отношению к стенке цилиндра. Учитывая коэффициент трения μ между гранулами и поверхностью гильзы генерируется сила трения Fтр. Она направлена в противоположную сторону относительно силы Р. ∑Fтр≤Р при всех условиях движения гранул не будет при впрыске и если ∑Fтр≥Р движение гранул при впрыске в цилиндре прекратиться. Они только будут упруго и пластически деформироваться в верхних областях гильзы в непосредственной близости к плунжеру. Величина дозы регулируется расстоянием относительного перемещения гильзы и плунжера при впрыске. Это перемещение складывается из перемещения, обусловленного выходом расплава и величиной суммарной деформации гранул (упругой и пластической). Sn = Sраспл + S∑д

В цилиндре перед соплом находится перемещаемый расплав, а выше над расплавом – гранулы. Величина Sn регулируется при настройке технологических процессов. Целью достижения оптимальной величины Sраспл, которое обеспечивает дозу без недолива и без облоя. В реальном производстве параметр деформации гранул S∑д не устойчив и имеет значительные отклонения от цикла к циклу. В связи с неустойчивыми температурными параметрами как самой машины, так и в цехе. С непостоянством деформативных свойств гранул, с непостоянством объёма загружаемого материала и пр. Тогда при постоянстве параметра Sn, установленного при наладке величина дозы Sраспл также является нестабильной. В горизонтальной литьевой машине гранулы перед лобовой поверхностью шнека отсутствует, поэтому дозирование является точным в связи с тем, что расплав является практически несжимаемым по отношению к насыпной массе гранул.

• • • Виды брака при ЛПД Облой; Утяжины и раковины; Коробление; Изменение цвета; Линии холодных спаев; Дефектная зона (микротрещины в области впускного литника); Пятнистость на просвет; Вздутие; Пятнистость на просвет; Недолив.

Причины возникновения того или иного вида брака могут быть технологическими, материаловедческими и конструктивными, т. е. для устранения брака можно изменять технологические параметры, ввести изменения в состав материала или ввести изменения в конструкцию формы или изделия. Обязанность инженера в области производства изделий из полимерных материалов назначить мероприятия по устранения брака с наименьшими затратами. С этой точки зрения предпочтительнее назначить технологические мероприятия, затем материаловедческие и только после этого, если устранение брака не достигнуто – назначить конструктивные мероприятия. Для разработки этих мероприятий нужно физически проанализировать технологический процесс и определить причины возникновения того или иного вида брака.

Облой Технологические причины облоя: Слишком высокий объем впрыска; слишком низкое усилие запирания; слишком высокое давление литья; слишком высокая температура материального цилиндра и температура формы. Материаловедческие причины облоя: Причины, приводящие к снижению вязкости, т. е. переизбыток пластификатора, низкая молекулярная масса, большое содержание смазки (функциональных добавок), низкое содержание наполнителя а ПКМ. Конструктивные причины облоя: Перекос полуформы при смыкании; некачественное выполнение плит, образующих плоскость смыкания; деформативность плит формы, например, в связи с их малой толщиной, недостаточной термообработкой, вследствие этого, под действием давления литья, плиты могут иметь прогиб в центральной части и в области центрального литника.

Коробление Происходит в связи с развитием внутренних напряжений, а причиной возникновения внутренних напряжений является неравномерное во времени охлаждение изделия в оформляющей полости. Технологические причины: —Чем больше усадка, тем больше коробление —Слишком высокая Тмц —Слишком низкое давление литья —Слишком низкое время нахождения под давлением τвпд —Слишком высокая скорость впрыска. Материаловедческие причины: —Снижение усадки путём замены материала —Введение или повышение содержания наполнителя, т. к. чем больше содержание связующего, тем больше усадка. Применение материалов с высоким модулем упругости, но в этом случае напряжение не релаксирует, т. е. не «выражается» в виде деформаций, а «замораживается» внутри материала. Но в этой ситуации прочность изделия снижается и в случае внешнего силового воздействия изделие может разрушиться, т. к. внешнее напряжение складывается с внутренними и сумма этих напряжений может превысить предел прочности материала, поэтому с повышением модуля упругости параллельно повышают прочность материала, например вводя в него армирующий наполнитель (например волокнистый).

Конструктивные причины: Улучшить качество в системах охлаждения в первом приближении; добиться равномерного охлаждения отливки в плоскости смыкания т. о. , чтобы условия охлаждения всех гнёзд были одинаковыми. В предельном случае организовать зонное охлаждение, когда периферийные области при более высокой температуре, в области впускного литника – при более низкой. Это обеспечит равномерность охлаждения в пределах одного гнезда. Снизить разогрев материала за счёт трения в форме. Повысить чистоту поверхности каналов. Ввести смазки, но главное увеличить диаметр впускного литника. Ликвидировать вероятность захлопывания расплава, организовав неплотности для выхода воздуха. В плоскости смыкания обычно фрезеруют канавки с очень малой глубиной. С относительно высокой вязкостью расплав не заходит в эти канавки.

Недолив Наиболее часто встречается при наладке технического процесса. В общем случае, причинами любого вида брака могут быть технологические, материаловедческие и конструктивные. Технологические причины недолива: Низкая температура формы; низкая температура материального цилиндра; низкий объем впрыска; низкое давление литья. Существуют материалы теплостойкие и термостойкие с громоздкой структурой макромолекул и большой вязкостью расплава. Переработка таких материалов методом ЛПД невозможна без предварительного нагрева формы. Наиболее известный из таких материалов – поликарбонат. Вначале форму нагревают до номинальной температуры (120 -160 °С), затем запускают технологический процесс и включают охлаждение формы, поскольку она начинает нагреваться от расплава (250 -260°С).

Материаловедческие причины недолива: Связаны с повышенной вязкостью расплава, следовательно, с большими потерями давления. Это может быть следствием слишком низкого ПТР, который в свою очередь является следствием слишком высокой молекулярной массы. Низкое содержание в материале пластификаторов и эластификаторов, а также смазок и слишком большое содержание наполнителя. Мероприятия: ввести функциональную добавку (пластификаторы и смазки). Пластификатор снижает внутреннее трение между объёмами при течении; смазки – снижают внешнее трение расплава о стенки литниковых каналов и оформляющих полостей. Целесообразно снизить содержание наполнителя. В технических условиях на реальных предприятиях критерием величины вязкости расплава является характеристика, называемая показатель текучести расплава (ПТР). Вязкость корректно измеряется коэффициентом эффективной вязкости η. Это критерий сопротивления течению расплава в каналах и оформляющих полостях, т. е. сопротивление деформирования расплава под действием развиваемых давлений.

Ухудшение качества поверхности. Может выражаться в рельефных разводах или в виде серого налёта различных тонов. Природа серого налёта – это взаимодействие перегретого пара с поверхностью детали. Причина – повышенное содержание влаги в объёме материала, а так же на поверхности частиц сырья. Кроме того, в случае высокой влажности воздуха материалы могут полимолекулярно адсорбировать влагу на поверхности в несколько мономолекулярных слоёв. Поверхностная энергия этих материалов настолько велика, что они способны притягивать молекулы воды через несколько слоёв. В этом случае на изделии могут образоваться как следы влаги, так и рельеф течения расплава. После впрыска вода интенсивно испаряется, попадает в пространство между материалом и поверхностью оформляющей полости, деструктируют поверхностные слои, образуя белый налёт и искажает рельеф поверхности. Для устранения этого недостатка гидрофобные материалы перед ЛПД надо сушить, желательно в вакууме. Для удаления влаги с поверхности частицы сырья подсушивают, т. е. сушат на бункере или в бункере, организуя подогрев и перемешивание. Если сушилка установлена на бункере или рядом с ним, можно организовать взвешенный витающий слой материала в горячем воздухе. Воздух с большим напором подаётся снизу, частицы поднимаются в горячем воздухе.

На качество поверхности может оказывать влияние качество поверхностей оформляющего инструмента (оформляющих деталей). Каково качество этих деталей, таково качество поверхностей изделия. Причиной появления рельефа на поверхности, например следов течения расплава является тепловое состояние расплава и формы, а также величина давления уплотнения; дефект вероятен, если слишком низки температуры расплава внутри формы. Мероприятие, устраняющие дефект: повысить скорость впрыска, увеличить давление литья, одновременно с повышением Тмц. Повышение давления литья увеличивает давление уплотнения, которое в свою очередь создаёт давление внутри изделия и прижимает его поверхность к поверхности оформляющей полости, обеспечивая чистоту поверхности изделия в соответствии с формообразующими поверхностями.