Технологический справочник для операторов литьевых машин
Оглавление
1. Обзор ассортимента
2. Подготовка к работе
2.1 Сушка
2.2 Чистка машин; смена исходного материала для технических термопластов
3. Выбор машин и оборудования
3.1 Определение диаметра шнека, дозы впрыска и пути дозирования
3.2 Пригодные к использованию и возможные пути дозирования
3.3 Определение усилия замыкания формы
3.4 Геометрия шнека
3.5 Сопла
3.6 Защита от износа
4. Условия переработки
4.1 Температура формы и расплава
4.2 Термостатирование формы
4.3 Датчик температуры расплава
4.4 Давление литья и выдержка под давлением; скорость впрыска
4.5 Частота вращения шнека; реактивное давление
4.6 Время охлаждения
4.7 Оптимизация заданных параметров машины; контроль производства
4.8 Соотношение длины пути течения и толщины стенки детали
4.9 Литье под давлением с отводом газов из цилиндра
5. Переработка регенерата; вторичное использование отходов
Дефекты литья под давлением и меры по их устранению
Литье под давлением – это технологический процесс, в ходе которого исходный материал впрыскивается в специальную пресс-форму, после чего линейно застывает, то есть возле холодных стенок формы застывание происходит быстрее, чем в центре.
Для литья пластмасс под давлением обычно используют гранулы термопластов, термоэластопластов или термореактивов. Этот вид изготовления изделий из пластмассявляется одним из самых распространенных, что обусловлено. Его простотой и дешевизной для массового производства.
Литье под давлением осуществляется на специальном оборудовании — термопластавтоматах, которые контролируются электроникой и автоматикой. Литье резины под давлением или другого термореативного материала осуществляется в реактопластавтоматах.
Литье под давлением применяют преимущественно для изготовления изделий из термопластов. Осуществляют под давлением 80-140 МПа на литьевых машинах поршневого или винтового типа, имеющих высокую степень механизации и автоматизации.Литьевые машины осуществляют дозирование гранулир. материала, перевод его в вязкотекучее состояние, впрыск (инжекцию) дозы расплава в литьевую форму, выдержку в форме под давлением до его затвердевания или отверждения, размыкание формы и выталкивание готового изделия.
При переработке термопластов методом литья под давлением литьевую форму термостатируют (температура ее не должна превышать температуры стеклования или температуры кристаллизации), а при переработке реактопластов нагревают до температуры отверждения. Давление литья зависит от вязкости расплава материала, конструкции литьевой формы, размеров литниковой системы и формуемых изделий. Литье при сверхвысоких давлениях (до 500 МПа) уменьшает остаточные напряжения в материале, увеличивает степень ориентации кристаллизующихся полимеров, что способствует упрочнению материала и обеспечивает более точное воспроизведение размеров деталей.
Рис. 1. Литьевая машина: 1 -материальный цилиндр; 2 — нагревательные элементы; 3-винт (шнек); 4-каналы охлаждения; 5-бункер для материала; 6-гидродвигатель; 7-редуктор; 8-гидроцилиндр узла впрыска; 9-манометр; 10, 17-неподвижные плиты; 11 — направляющие колонки; 12-литьевая форма; 13-подвижная плита; 14-колесно-рычажный механизм; 15-гидро-цилиндр узла смыкания; 16-гайки; 18-упор; 19-сопло.
Давление в литьевой форме при заполнении расплавом полимера повышается постепенно (в конце выдержки под давлением достигает 30-50% от давления литья) и распределяется по длине оформляющей полости неравномерно вследствие высокой вязкости расплава и быстрого ее нарастания при охлаждении формы. Литье резины под давлением и реактопластов происходит, наоборот, при нагреве литьевой прессформы.
Литье под давлением позволяет изготовлять детали массой от долей грамма до нескольких килограммов. При выборе машины для формования изделия учитывают объем расплава, необходимый для его изготовления, и усилие смыкания, требующееся для удержания формы в замкнутом состоянии в процессе заполнения расплавом оформляющей полости.
Для выравнивания давления и улучшения условий заполнения формы применяют литье под давлением с предварит.сжатием расплава, инжекционное прессование, литье под давлением с наложением механический колебаний и др. методы.
Литье под давлением с предварительным сжатием расплава осуществляют на литьевой машине, сопловый блок которой снабжен краном. При закрытом кране производят сжатие расплава полимера в материальном цилиндре машины до давления литья. После открытия крана расплав под высоким давлением с большой скоростью заполняет полость литьевой формы и дополнительно нагревается за счет работы сил трения. Для предотвращения механодеструкции пластмасс скорость течения расплава по литниковым каналам иногда ограничивают. Предварительное сжатие расплава позволяет в 1,5-2 раза уменьшить время заполнения формы и увеличить путь течения расплава до момента его застывания, что позволяет отливать длинномерные тонкостенные детали.
Настоящая статья дает оператору литьевой машины возможность быстрого ознакомления с переработкой следующих марок технических термопластов:
| Апек® | Полиарилат Высокая теплостойкость, высокая ударная вязкость образцов без надреза и с надрезом, хорошая атмосферная и огне- стойкости, высокая прозрачность, усиленные стекловолокном типы. Применение: Детали электрооборудования автомобилей, подверженные действию высоких термических нагрузок, светотехника, электрическая и электронная промышленность, медицинские и бытовые приборы. |
| Апек® HT | (PC-HT) Поликарбонат, высокоустойчивый к термической деформации |
| Байбленд® | (PC+ABS) Поликарбонат + Сополимер акриловой кислоты, стирола и акрилонитрила Благоприятная комбинация механических и термических свойств, теплостойкость (между АБС и Поликарбонатом), высокая ударная вязкость при обычных и низких температурах, жесткость, стабильность размеров, наличие огнестойких типов и типов усиленных стекловолокном, в наличие продукты для изготовления структурных пен. Применение: Детали внутренней отделки салона и наружние видовые детали автомобилей, вычислительная техника, электротехника и электроника. |
| Десмопан® | (TPU) Термопластичный полиуретан |
| Дуретан® | Полиамид-6, Полиамид-66, Полиамид/Сополимер Высокая жесткость и твердость, хорошая ударная вязкость, способность выдерживать высокие динамические нагрузки, прочность на истирание и износостойкость, хорошая теплостойкость и ударная вязкость на холоде, корозионая стойкость, стойкость к действию большинства химикатов (например, бензина и бензола), отличные технологические свойства, усиленные стекловолокном и наполненные стеклосферами или минеральными материалами типы. Применение: Электротехника и электроника, автомобилестроение (наружние видовые детали, детали салона и подкапотные детали), машиностроение, мебельная промышленность, изделия для зимнего спорта, игрушки, упаковка (пленки и емкости), профили, шланги и трубы. |
| Люстран® ABS/Новодур® | Сополимер АБС Предпочтительный материал для корпусов и защитных панелей с хорошей ударной вязкостью, прочностью, жесткостью и химической стойкостью, отличным качеством поверхности. Простая переработка за счет очень хорошей текучести, экструзионные типы, усиленные стекловолокном марки. Применение: Автомобилестроение (наружние видовые детали, детали салона), бытовые приборы и радиоаппаратура, офисная техника, фототехника, игрушки. |
| Люстран® SAN | (SAN) Сополимер стирола и акрилонитрила |
| Макролон® | Поликарбонат Высокая прочность и ударная вязкость, высокая теплостойкость, отличные диэлектрические свойства, физиологическая безвредность, наличие огнестойких марок, стабильность размеров, отличная светопропускаемость прозрачных типов, наличие усиленных стекловолокном рецептур, марки для вспенивания, экструзии, хорошие реологические свойства для литья. Применение: Электротехника и электроника, компакт-диски, панели для остекления, светотехника, фототовары, офисное оборудование, предметы домашнего обихода, бутылки, медицинская и лабораторная техника, сектор спорта и здоровья. |
| Покан® | Полибутилентерефталат Высокая теплостойкость, хорошая химическая стойкость и устойчивость к образованию усталостных трещин, высокая жесткость и твердость, отличные антифрикционные свойства, высокая прочность на истирание, хорошая стабильность размеров, хорошая технологичность, короткая продолжительность цикла литья, пригодность для совместной окраски детали вместе с кузовом автомобиля, наличие огнестойких марок и марок усиленных стекловолокном, стеклосферами или минеральными материалами. Применение: Автомобильная промышленность, электротехника, электроника, бытовые приборы, вычислительная техника, светотехника. |
| Триакс® | (ABS + PA) Смесь АБС и Полиамида |
| Макробленд PR® | Поликарбонат + Полибутилентерефталат Модифицированная в отношении ударной вязкости смесь, сопоставима с Макролоном, однако имеет большую прочность и ударную вязкость при низких температурах, повышенную прочность к образованию усталостных трещин при воздействии химикатов и топлива, несколько пониженная жесткость и теплостойкость Применение: Подверженные ударам детали кузова автомобилей. |
| Макробленд EC® | Поликарбонат / Сополимер Прочность и теплостойкость как у Макролона, значительно лучший показатель ударной вязкости при низких температурах, менее чувствителен по сравнению с Макролоном в отношении образования усталостных трещин в топливах. Применение: Автомобильная промышленность, защитные шлемы, сектор зимнего спорта. |
| Петлон® | Полиэтилентерефталат Такие же характерые свойства, как у Покана, однако возможна кратковременная повышенная температурная пиковая нагрузка (до 245oС), повышенная жесткость. Применение: Электротехника, электроника, машиностроение, светотехника, автомобилестроение. |
| Тедур® | Полифениленсульфид, усиленный стекловолокном и смесью стекловолокна с минеральным наполнителем Очень высокая теплостойкость и температура длительной эксплуатации, очень высокая жесткость и твердость, огнестойкость (без огнезащитных добавок), химическая стойкость, гидролитическая стойкость, очень хорошая технологичность за счет исключительно хорошей текучести. Применение: Электротехника, электроника, машиностроение, автомобилестроение, химическое оборудование, пригоден для заливки электронных компонентов и схем. |
Сушка
Недопустимо высокая влажность расплава пластмасс может приводить к дефектам поверхности (волнистость поверхности шлиры) и плохим свойствам литых изделий (гидролитическая деструкция). Так как большинство пластмасс впитывают слишком большое количество воды из-за неплотной упаковки при хранении и перевозке, необходимо просушивать их перед переработкой.
| Технический термопласт | Допустимая остаточная влажность в весовых процентах |
| Апек 1) Байбленд 2) Десмопан Дуретан Люстран АВS/Новодур Люстран SAN Макролон 1) Покан Триакс Макробленд PR Петлон Тедур | 0,02 от 0,02 до 0,05 0,07 0,1 0,2 0,2 0,02 0,04 0,1 0,02 0,03 0,04 |
| 1) С помощью испытания улетучиваемости по Томазельти (TVI-Test) можно просто и быстро получить достаточно достоверные данные о степени сухости термопластов Апек НТ,Макролон и Макробленд 3). С помощью испытания улетучиваемости по Томазельти (TVI-Test) можно просто и быстро получить достаточно достоверные данные о степени сухости термопластов Апек НТ,Макролон и Макробленд.2) В случае Байбленда FR (огнестойкий) необходимо стремиться к достижению нижнего предела влажности. В случае Байбленда FR (огнестойкий) необходимо стремиться к достижению нижнего предела влажности.Таблица 1: Допустимая влажность гранулята при нормальных условиях переработки. — ATI 8024 (Информация по технике применения на немецком и английском языках): «Определение степени сухости Макролона методом TVI-Test»; — Наша практическая информация PI 053 «Сушка», номер для заказа KU 46.053, рекомендуемая в качестве литературного источника. |
Влажность гранулята измеряется по схеме, подобной методу Карла Фишера, или другим подходящим методом. При несоблюдении допустимых пределов влажности материал готовых изделий может содержать дефекты, несмотря на оптически безукоризненную поверхность. Это касается таких термопластов как Апек HT, Байбленд, Макролон и Покан.
С помощью теста для определения летучих по Томасетти (TVI-Test) при небольших аппаратурных затратах и малых затратах времени можно с достаточной точностью узнать степень сушки Макролона, Макробленда и Апека.
| Технический термопласт | Температура сушки (OC) | Время сушки (час.) | |||
| Конвекционная сушилка (50% свежего воздуха) | Воздушная cушилка (сушилка с интенсивной циркуляцией) | Сушилка, работающая на сухом воздухе | |||
| Апек | 4 – 12 | 2 – 4 | 2 – 3 | ||
| Байбленд5) Байбленд FR1) | 100 – 110 75 – 110 | 3 – 4 | 2 – 3 | 1 – 2 | |
| Десмопан | 100 – 110 | 1 – 2 | 1 – 2 | 1 – 2 | |
| Дуретан 1), 6) | Не рекомендуется | 2 – 203) | |||
| Люстран ABS/ Новодур | 3 – 6 | 2 – 3 | 1 – 2 | ||
| Люстран SAN | 2 – 3 | 1 – 2 | 1 – 2 | ||
| Макролон | 4 – 12 | 2 – 4 | 2 — 3 | ||
| Покан 6) | 4 — 8 | 2 – 3 | 2 – 3 | ||
| Триакс 1) | Условно пригодны 4) | 2 – 4 (20)3) | |||
| Макробленд PR | 4 — 12 | 2 – 4 | 2 – 3 | ||
| Макробленд ЕС | 4 — 12 | 2 – 4 | 2 – 3 | ||
| Петлон | 3 — 4 | ||||
| Тедур | 3 — 4 | 3 – 4 | 3 – 4 | ||
| Вышеприведенные данные относятся к упакованному материалу, хранящемуся при комнатной температуре. 1) См. информацию по технике применения: См. информацию по технике применения:ATI 749, ATI 805, ATI 809, ATI 945, ATI 966, ATI 976, ATI 3004. 2) Готовый к применению гранулят расфасовывается на заводе-изготовителе. В зависимости от условий хранения необходимо следить за допустимой влажностью гранулята. Готовый к применению гранулят расфасовывается на заводе-изготовителе. В зависимости от условий хранения необходимо следить за допустимой влажностью гранулята.3) В зависимости от начальной влажности. В зависимости от начальной влажности.4) В зависимости от влажности сухого воздуха. 5) В случае волокнонаполненных типов обращать внимание на особые условия в информационных материалах по технологии применения. 6) Поставляется частично во влагонепроницаемых упаковках в виде готового к переработке материала. Сушка требуется лишь в том случае, если произошло поглощение влаги гранулятом после вскрытия упаковки. Таблица 2: Рекомендуемые условия сушки. В зависимости от влажности сухого воздуха. В случае волокнонаполненных типов обращать внимание на особые условия в информационных материалах по технологии применения. Поставляется частично во влагонепроницаемых упаковках в виде готового к переработке материала. Сушка требуется лишь в том случае, если произошло поглощение влаги гранулятом после вскрытия упаковки. | |||||
Вышеприведенные данные относятся к упакованному материалу, хранящемуся при комнатной температуре. Необходимыми условиями являются также безупречная работа приборов и соблюдение рекомендуемой температуры.
Вместо наиболее часто применяемой сушки гранулята можно также удалять влагу непосредственно но время плавления материала в механизме пластикации литьевой машины, используя так называемые «узлы дегазации». По сравнению с сушкой гранулята этот метод может обеспечить технические, организационные и экономические преимущества, но при этом следует считаться также и с некоторыми ограничениями и недостатками.
Сегодня этот метод применяется главным образом при производстве в основном темных изделии и при редкой смене материала и цвета.1)
| 1) См. также специальное издание “Литье под давлением с дегазацией – практическая реализация лабораторной концепции” (номер для заказа KU 41.914). См. также специальное издание “Литье под давлением с дегазацией – практическая реализация лабораторной концепции” (номер для заказа KU 41.914). |