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

6. 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. 

4001-4

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.

 

2.1 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

130

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)

80

Не рекомендуется

2 – 203)

Люстран ABS/

Новодур

 

80

 

3 – 6

 

2 – 3

 

1 – 2

Люстран SAN

80

2 – 3

1 – 2

1 – 2

Макролон

120

4 – 12

2 – 4

2 — 3

Покан 6)

120

4 — 8

2 – 3

2 – 3

Триакс 1)

80

Условно пригодны 4)

2 – 4 (20)3)

Макробленд PR

110

4 — 12

2 – 4

2 – 3

Макробленд ЕС

120

4 — 12

2 – 4

2 – 3

Петлон

130

3 — 4

3

3

Тедур

150

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).

2.2 Чистка машин; смена исходного материала для технических термопластов

Смена материала

 

Апек

Байбленд

Десмопан

Дуретан

Люстран АВS/Новодур

Люстран SAN

Макролон

Покан

Триакс

Макробленд

Петлон

Тедур

• Опорожнить инжекционный цилиндр

• Промыть цилиндр новым материалом или смесью нового материала с гранулятом для чистки цилиндра или специальным средством для чистки цилиндра 1)

• При смене цвета следует по возможности переходить от светлых тонов к темным

• В особых случаях 2) следует прочистить механизм пластикации литьевой машины (см. раздел «Чистка»)

Приостановка производства

(длительные перерывы и выходные дни)

 

Байбленд

Десмопан

Дуретан

Люстран АВS/Новодур

Люстран SAN

Покан

Триакс

Макробленд PR

Петлон

Тедур

• Опорожнить иижекциониый цилиндр 3)

• Вывести шнек в переднее конечное положение

• Отключить машину и обогрев

 

Апек

Макролон

Макробленд EC

• Опорожнить инжекционный цилиндр

• Установить обогрев цилиндра на 160-180°С и прогреть при этой температуре 4)

• Оставить включенным обогрев загрузочной воронки

1) См. также информацию по технике применения ATI 1102 «Средства чистки при переработке термопластов литьем под давлением «

См. также информацию по технике применения ATI 1102 «Средства чистки при переработке термопластов литьем под давлением «2) • При переходе с высоковязкого к очень низковязкому материалу

• При переходе с высоковязкого к очень низковязкому материалу•При переходе с материала, образующего граничный слой, к материалу не образующему такого слоя

•При предусмотренном производстве прозрачных литых изделий

3) В случае некоторых марок FR (невоспламеняющиеся марки) тем же типом материала без огнезащитных средств

В случае некоторых марок FR (невоспламеняющиеся марки) тем же типом материала без огнезащитных средств4) Исключения в случае механизма пластикации с защитой от износа

Исключения в случае механизма пластикации с защитой от износа

Прекращение производства

 

Апек НТ

Байбленд

Десмопан

Дуретан

Люстран АВS/Новодур

Люстран SAN

Макролон

Покан

Триакс

Макробленд

Петлон

Тедур

• Промыть инжекционный цилиндр соответствующими высоковязкими литьевыми массами (полиэтилен, полипропилен, полиметилметакрилат, сополимер стирола и акрилонитрила, полистирол) или гранулятом для очистки цилиндра.

• Отключить машину или — в случае Макролона, Макробленда и Апека — поступить так же, как при приостановке производства.

• Ручная очистка в большинстве случаев не требуется.

Чистка

 

Апек НТ

Байбленд

Десмопан

Дуретан

Люстран АВS/Новодур

Люстран SAN

Макролон

Покан

Триакс

• Чистка/промывка в связи со сменой материала без особо трудноудаляемых загрязнений узла пластикации (см. раздел «Смена материала»).

• Чистка при трудноустраняемых загрязнениях (например, прилипший граничный слой):

— Очистить узел с помощью средства для чистки цилиндра 1).

— При необходимости дополнительно промыть агрегат высоковязким полиэтиленом или полипропиленом.

— Разобрать узел и почистить еще горячие детали проволочной щеткой с последующей полировкой ветошью и полировальной пастой. Не применять шлифовальной бумаги!

— Можно также чистить демонтированные детали в вихревых ваннах с окисью алюминия, в масляных ваннах и ваннах с соответствующими растворителями (иногда с применением ультразвука).

• Внимание! Последующая дробеструйная обработка стеклянными или стальными шариками повреждает поверхность стальных деталей.

1) См. также информацию по технике применения ATI 1102 «Средства чистки при переработке термопластов литьем под давлением».

См. также информацию по технике применения ATI 1102 «Средства чистки при переработке термопластов литьем под давлением».

  

3.1 Определение диаметра шнека, дозы впрыска и пути дозирования 1)

Практика показала, что для производства литых изделии c определенной дозой впрыска целесообразно применять шнеки только определенного диапазона размеров (диапазона диаметров), а именно такие шнеки, дозирующий путь которых составляет от 1 до 3 диаметров. И наоборот: шнеки определенного диаметра должны применяться только для изделий с определенным диапазоном веса или объема впрыска.

При выходе за нижний или верхний предел этого диапазона возникает опасность ухудшения качества, например, уменьшение молекулярной массы или дефекты поверхности литых изделий в результате вовлечения воздуха (см. рис. 4).

Нижеследующая номограмма наглядно демонстрирую взаимосвязь между дозой впрыска и целесообразным диаметром шнека.

Эту номограмму можно применять для определения диаметра шнека (типоразмера литьевой машины) и предусмотренного веса изделий при переработке термопластов на машинах для литья под давлением. Она построена на основе знании оптимального дозировочного хода (дозировочный диапазон от 1D до 3D) в случае трехзонных шнеков с соотношением L/D от 18:1 до 22:1 (см. также рис. 3).

1) См. также информацию по технике применения ATI 1 103 (на немецком и английском языках) “Корреляция между диаметром шнека, объемом дозы, плотностью и весом дозы”, в которой содержится крупномасштабное изображение поясняемой ниже номограммы.

См. также информацию по технике применения ATI 1 103 (на немецком и английском языках) “Корреляция между диаметром шнека, объемом дозы, плотностью и весом дозы”, в которой содержится крупномасштабное изображение поясняемой ниже номограммы.

 

 

 3.3 Определение усилия замыкания формы

Общая формула: 

Усилие замыкания формы >= Подъемная сила в форме (кН) =Спроецированная поверхность (см 2) *

Среднее давление (подъемная сила) внутри формы (бар) |100

Фактически необходимое усилие замыкания формы зависит главным образом от обеих указанных в формуле величин. Кроме того, на это усилие замыкания влияют также такие факторы как жесткость машины и формы, геометрия изделия, допустимая деформация, условия переработки и сама литьевая масса.

Поэтому приведенные в таблице а) эмпирические показатели являются всего лишь ориентировочными.

• Спроецированная поверхность = Сумма всех находящихся под давлением поверхностей подъема, спроецированных на плоскость зажимных плит формы.

Пример: шайба в виде усеченного конуса.

• Среднее давление внутри формы (подъемная сила)а) Эмпирически определенные показатели

Апек НТ Высокотемпературный поликарбонат 300 – 500 бар
Байбленд (ПК + АБС) 250 – 400 бар
Десмопан ТПУ 300 – 700 бар 1)
Дуретан ПА 250 – 700 бар 1)
Люстран ABS/Новодур АБС 250 – 350 бар
Люстран SAN Сополимер стирола и акрилонитрила 250 – 350 бар
Макролон ПК 300 – 500 бар
Покан ПБТ 250 – 700 бар 1)
Триакс (АБС + ПА) 250 – 500 бар
1) B случае очень легкотекучих типов материала может потребоваться повышение давления для предотвращения образования перепонок

B случае очень легкотекучих типов материала может потребоваться повышение давления для предотвращения образования перепонок

 

б) Показатели, определенные реологическими расчетамиЕсли при расчете литого изделия давление в полости формы при заполнении принимается равным 700 бар, то в соответствии с нижеследующим графиком среднее усилие подъема в случае аморфных термопластов может составить примерно 500 бар.

 

3.4 Геометрия шнека 1)При переработке термопластов фирмы БАЙЕР хорошо зарекомендовали себя трехзонные шнеки с соотношением длины и диаметра (L/D) от 18:1 до 22:1 и соотношением высот профиля витков от 2:1 до 2,5:1.

Получаемые данные могут быть внесены в таблицу:

Диаметр шнека D (мм) Глубина винтового канала H (мм)
Зона загрузки Зона выдавливания Отношение глубин винтового канала
3040

60

80

90

120

150

>150

4,35,4

7,4

9,1

10,0

12,0

14,0

14,0

2,12,6

3,4

4,0

4,2

5,0

5,6

5,6

2,0 : 12,1 : 1

2,2 : 1

2,3 : 1

2,4 : 1

2,4 : 1

2,5 : 1

2,5 : 1

Таблица 4: Глубины винтового канала и отношения глубин винтового канала

Глубины винтового канала для промежуточных диаметров червяка D1 можно вычислить по уравнению:

H1 = H0 (D1 / D0)0,7

Где H1 — искомое значение, а D0 и H0 — ближайшие значения согласно Таблице 4.

При переработке частично кристаллических термопластов Дуретан и Покан в случае шнеков диаметром > 80 мм лучше всего применять пониженную глубину винтового канала в зоне загрузки.

1) См. также информацию но технике применения ATI 173: «Шнеки литьевых машин для переработки термопластов фирмы БАЙЕР».

См. также информацию но технике применения ATI 173: «Шнеки литьевых машин для переработки термопластов фирмы БАЙЕР».

 

3.5 Сопла

Для переработки следует применять по возможности открытые сопла. В случае легкотекучих материалов применяются также запирающиеся сопла. Однако, в зависимости от конструкции они могут чаще приводить к возникновению таких проблем как разложение материала, образование сгустков, нарушения работы машины и т.п. (см. ниже).

 

Ориентировочные значения:     Отверстие сопла = отверстие литника минус 0,5 — 1,0 мм

 

    Отверстие сопла = отверстие литника минус 0,5 — 1,0 мм

Такие традиционные запорные системы как:

• сопло с шиберным затвором,
• сопло с игольчатым затвором,
• сопло со стержневым затвором
…редко создают трудности в случае стержневых запорных систем с гидравлическим приводом. При их применении следует обращать особое внимание на возможное нарушение соосности канального отверстия в стержне (в открытом состоянии).

Пружинные игольчатые системы требуют высокого давления впрыска и приводят к кратковременному высокому сдвигу материала. Этот недостаток устраняется в системах с двусторонним гидравлическим или пневматическим приводом, а также в соплах с шиберным затвором с механическим приводом.

Надежность всех игольчатых и шиберных запорных систем сильно зависит от удобопроходимой конструкции расплавопровода (отсутствие мертвых зон, отсутствие делений потока).

Во всех запорных системах необходимо так подогнать подвижные приводные элементы с люфтом, чтобы обеспечивалась смазка расплавом и создавалась возможность вывода наружу умышленно создаваемой незначительной утечки.3.6 Защита от износа

Узел пластикации машин для переработки термопластов (особенно термопластов с наполнителями или пигментами) подвергается износу как и в случае всех рабочих машин. Различают два вида износа: абразию и коррозию. Эти два вида износа могут выступать либо отдельно, либо совместно.

Процессы износа деталей машины часто становятся заметными лишь в поздней стадии, когда наступают нарушения работы машины. Однако они часто проявляются гораздо раньше, вызывая изменение цвета поверхности литой детали или другие дефекты. Иногда эти дефекты скрываются внутри литой детали, т. е. на поверхности их обнаружить пока еще нельзя. Высокие издержки возникают не только в результате износа, непригодности к работе таких элементов машины как шнеки, цилиндры и обратные клапаны, но также и в результате выпуска брака и уменьшения степени использования машин из-за простоев и ремонтов.

Детали шнеков и цилиндров из так называемой стандартной азотированной стали часто уже не выполняют все возрастающих требований. Важную роль играет также и геометрическое исполнение деталей. Сегодня на рынке предлагаются «защищенные от износа» плавильные агрегаты, которые гораздо лучше выполняют предъявляемые требования. Опыт показывает, что в результате их применения удельные издержки на износ деталей машины (отнесенные к единице пропускной способности) можно сократить в 3 — 6 раз и даже больше. При этом еще не учитываются дополнительные улучшения экономичности производства в результате сокращения брака, уменьшения времени простоя машин, лучшего постоянства качества и т. д. В случае защищенных от износа и коррозии агрегатов, подбор сорта стали и метода обработки поверхности может в решающей степени зависеть от того, какой из этих двух механизмов износа преобладает в данном случае. Как правило, рекомендуется «универсальное» исполнение, учитывающее оба вида износа. Советы по соответствующему подбору материала приведены в следующей таблице1).

1) см. также ATI 458 «Защита от износа при литье под давлением»

см. также ATI 458 «Защита от износа при литье под давлением»

Подбор материалов для защищенных от износа литьевых агрегатов (универсальная защита от коррозии и абразии).

Цилиндры

1. Центробежное нанесение подходящего бронировачного слоя, чаще всего на основе Ni-Co-Cr-W-B, практически не содержащего железа; нелигированные и легированные углеродистые стали для несущей трубы.

2. Использование нанесенных центробежным способом втулок; несущая труба из азотированных сталей, например:

34 Cr Al Ni 7 (1.8550)

31 Cr MoV9 (1.8519)Шнеки

1. Высокохромистые легированные стали сквозной закалки (диаметр до ок. 60 мм, длина 1500 мм), иногда дополнительно подвергнутые ионизационному азотированию, например:

Х 155 Cr V Mo 12 1 (1.2379)

X 165 Cr Mo V 12 (1.2601)

X 210 Cr 12 (1.2080)

X 220 Cr Mo 12 2 (1.2378)

X 210 Cr W 12 (1.2436)

2. Стеллитные закаленные витки с ионизационно азотированными хромистыми сталями для всех диаметров, например:

Х 35 Cr Mo 17 (1.4122) улучшенная

X 22 Cr Ni 17 (1.4057) улучшенная

3. Стеллитные закаленные витки с хромированием тела шнека. торцов, например:

31 Cr MoV9 (1.8519)Головка цилиндра

1. Высоколегированные хромистые стали, подвергнутые ионизационному азотированию (см. п. 2 в разделе «Шнеки»).

2. Стандартные азотированные стали твердого хромирования например:

31 Cr Mo V 9 (1.8519)Обратный клапан

1. Верхушка и нажимное кольцо

Гребень витка червяка всегда бронирован сплавами на основе Cr-Ni-B добавками карбида.

1.1 высоколегированные хромистые стали, при необходимости ионизационно азотированные (см. п. 2 в разделе «Шнеки»).

1.2 высоколегированные хромистые стали сквозной закалки (см. п. 1 в разделе «Шнеки»).2. Запорное кольцо

Высоколегированные хромистые стали с хорошей вязкостью, подвергнутые сквозной закалке или улучшенные — ионизационно азотированные, например:

Х 155 Cr V Mo 12 1 (1.2379)

X 40 Cr Mo V 5 1 (1.4122)

X 35 Cr Mo 17 (1.2344)

3. Все конструктивные элементы из:

Высокопрочных материалов или бронированные или покрытые физико-химическими способами нанесения из паровой фазы (CVD-/PVD).Уплотнительные поверхности: сопло, головка и обратный клапан

Частой причиной проблем износа являются неисправные уплотнительные поверхности в блоке пластикации. Подаваемый расплав претерпевает нежелательные изменения в щелях (мертвые зоны, время пребывания и температура), захватывается последующим потоком расплава и может затем приводить к образованию темных шлиров, местных помутнений и хлопьев.

• При сборке блока пластикации следует проверять сплошное прилегание уплотнительных поверхностей, пользуясь шабровочной пастой (наносимой возможно более тонким слоем).

• Необходимо соблюдать всегда более подробные указания изготовителей литьевых машин по правильной сборке таких отдельных узлов как головка цилиндра и сопло.

 

4.1 Температура формы и расплаваДиапазоны температур формы и расплава, указанные в нижеследующей таблице, действительны в каждом случае для всего ассортимента литьевых типов соответствующего термопласта (за исключением специальных продуктов) и могут поэтому служить только в качестве ориентировочных значений. Как правило, температура расплава легкотекучих типов выбирается из нижней зоны, а для вязкотекучих типов — из верхней зоны температур. При длительном времени пребывания в цилиндре пластикации, вызываемом длительными циклами или низкой степенью использования литьевого объема, необходимо уменьшать температуру расплава, чтобы исключить термическое разрушение материала.

 

Термопласт

Температура формы ( OC)

Температура расплава ( OC)

Апек

100 – 150

310 – 340

Байбленд

70 – 100

240 — 280

Десмопан

20 – 50

190 — 245

Дуретан A

Дуретан AKV

Дуретан B

Дуретан BKV

70 – 90

80 – 120

70 – 90

80 – 120

260 — 290

270 — 300

240 — 270

260 — 280

Люстран

Новодур

Люстран SAN

60 – 80

60 – 80

60 – 80

220 — 260

220 — 260

220 — 260

Макролон

Макролон GF

80 – 100

80 – 130

280 — 320

310 — 330

Макробленд PR

Макробленд EC

60 – 70

60 – 100

250 — 280

280 — 330

Петлон

130 – 140

260 – 280

Покан

Покан GF

80 – 100

80 – 100

250 — 270

250 — 270

Тедур

140 – 170

320 – 360

Триакс

60 – 90

250 – 280

Таблица 5: Рекомендуемая температура формы и расплава

Необходимо учитывать, что в зависимости от геометрии шнека и условий работы (число оборотов, реактивное давление, время дозирования и т. д.) температура расплава часто значительно отличается от заданной температуры цилиндра. При возникновении проблем, зависящих от температуры, рекомендуется проводить измерение температуры расплава (см. раздел 4. 3).

При переработке материалов в рекомендуемых условиях могут выделяться незначительные количества продуктов расщепления.

Согласно листку по технике безопасности необходимо обеспечивать соблюдение приведенных значений допустимой концентрации веществ на рабочем месте путем достаточного местного отсоса и вентиляции, чтобы не подвергать опасности здоровье и самочувствие операторов машин.

Не разрешается значительно превышать предписанную температуру переработки, потому что это может приводить к сильному парциальному разложению полимеров и выделению летучих продуктов разложения.

Так как завышенные температуры в большинстве случаев являются следствием неправильного управления или неполадок в системе обогрева, необходимо уделять особое внимание этим вопросам и осуществлять постоянный контроль.

 

4.2 Термостатирование формы

Термостатирование формы оказывает решающее влияние на качество литых изделий. Особенно такие свойства, как внутреннее напряжение, коробление, соблюдение допусков на размеры, вес, а также качество поверхности, в решающей степени зависят от термостатирования формы. Температура стенки формы оказывает очень сильное влияние также и на время охлаждения .

Соблюдение заданных технологических параметров, в частности, допусков на размеры, зависит от четко установленной температуры формы. Применяемые для этих целей термостатирующие приборы могут, как правило, лишь в ограниченной мере обеспечить величину и постоянство температуры. Во-первых, при каждом процессе впрыска температура поверхности формы возрастает в результате контакта с расплавом на 5 — 15 °С. До следующего процесса впрыска рост температуры снижается в результате отвода тепла. Поэтому при постоянной циклической работе возникает периодическое колебание температуры (так называемый пилообразный профиль температуры). Но прежде всего температура формы возрастает в течение определенного времени при пуске производства, пока не создадутся условия равновесия между подводом и отводом тепла. Эта температура может на 10 — 30 °С превышать показатели, установленные на термостатирующем приборе. На нее налагаются — иногда очень значительные — регулировочные колебания термостатирующего прибора.

Температура равновесия и время до достижения термического равновесия зависят от расхода термостатирующей среды или же от сопротивления течению. Последняя величина определяется количеством термостатирующих каналов и изменений направления течения в форме (последовательное соединение нескольких термостатирующих цепей). С другой стороны, насос термостатирующего прибора часто не обеспечивает давления, необходимого для достаточного расхода термостатирующей среды (10 — 15 л/мин), или же клапан, ограничивающий давление, задает очень низкую величину максимального давления. В результате этого в форме возникает “ползучее течение” и — следовательно -недостаточный теплообмен. Свидетельством слишком низкого расхода является разница температур на входе и выходе: она должна быть менее 4°С.

Важной предпосылкой для быстрого достижения температуры формы и ее надежного регулирования является достаточная тепло- и хладопроизводительность применяемых термостатирующих приборов. На нижеследующей диаграмме показаны ориентировочные значения теплопроизводительности, зависящей от размеров и температуры формы.

 

Масса литьевой формы

Мощность обогрева

ок. 100 кг

ок. 1000 кг

ок. 2000 кг

от 3 до 6 кВт

от 6 до 9 кВт

от 9 до 12 кВт

Таблица 6: Ориентировочные значения требуемых мощностей обогрева для поддержания температуры формы в рабочих пределах (60 — 110 oС)

Ориентировочные значения требуемой мощности охлаждения (она измеряется при 60 — 70 oС):
— при использовании масла в качестве теплоносителя — примерно равна мощности обогрева,
— при использовании воды — примерно на 70% выше мощности обогрева.

Мощность насоса:
При противодавлении 10 бар, объемная подача должна составлять ок. 15 л/мин. Это является целесообразным, так как гидравлическое сопротивление каналов для термостатирования часто весьма значительно.

 

4.3 Датчик температуры расплава

Для измерения температуры формы и расплава имеются датчики, которые можно подключать к каждой машине для литья под давлением (например, датчик для измерения температуры расплава).

 

4.4 Давление литья и выдержка под давлением; скорость впрыска

Необходимое при переработке давление литья и выдержка под давлением, а также скорость впрыска зависят от вида материала и изделия. Давление литья и выдержки устанавливается как гидравлическое давление. Эти величины следует выбирать настолько высокими, чтобы в форме достигалось внутреннее давление, необходимое для заполнения формы и для предотвращения вмятин (впадин). В зависимости от скорости впрыска, температуры расплава и геометрии сопла они могут сильно различаться в случае одной и той же формы.

Скорость впрыска определяется размером и формой изделия и должна быть, как правило, высокой. Достаточно высокое давление литья должно в течение всего процесса литья обеспечивать поддержание скорости впрыска на уровне не менее выбранного заданного значения. Падение скорости в конце процесса впрыска свидетельствует о слишком низком давлении литья или слишком высокой заданной скорости.

Для исключения дефектов поверхности вблизи места литника (матовое пятно, холодная пробка, расслоение) может оказаться полезным сильное снижение скорости в начале процесса литья (градация скорости). Профиль распределения скоростей по всему пути шнека может обеспечить постоянную скорость фронта течения (оптимизация процесса заполнения формы). Часто для решения проблем течения (вовлечение воздуха, линии стыка, пузыри, натеки, шлиры, дизельный эффект) полезными оказываются эмпирически определенные профили распределения скоростей.

Уменьшение скорости непосредственно перед переключением на выдержку под давлением может сгладить профиль давления и способствует предотвращению обратного течения расплава.

Небходимое для полного заполнения формы внутреннее давление, так называемое «давление заполнения», является мерилом вязкости расплава (при условии, что соответствующее время заполнения выдерживалось постоянным); оно может служит в качестве инструмента для контроля производственного процесса. Важной является также правильная установка времени переключения на выдержку под давлением, чтобы избежать переполнения. 

Выдержка под давлением служит для компенсации объемной усадки на стадии охлаждения в форме. Величина этого давления зависит от качественных требований, предъявляемых к изделию, например, выдержанность размеров, очень низкие внутренние напряжения или состояние поверхности (впадины, отпечатки); как правило, это давление устанавливается как можно более низким.

Выдержка под давлением должна длиться до тех пор, пока литниковая система не «замерзнет» (предотвращение обратного течения расплава при сбросе давления). Соответствующее минимальное время выдержки под давлением — именуемое также временем затвердевания -можно определить методом контроля веса литого изделия (рис. 17) или по характеристике кривой внутреннего давления в форме (рис. 18).

4.5 Частота вращения шнека; реактивное давление (противодавление)Частота вращения шнека должна подбираться таким образом, чтобы окружная скорость шнека (Vu) находилась между 0, 05 и 0, 2 м/сек; не следует превышать 0, 3 м/сек. Более высокие окружные скорости могут вызвать проблемы проработки.

Реактивное давление для содействия равномерному расплавлению составляет обычно 100 ± 50 бар (гидравлическое давление в большинстве случаев от 5 до 15 бар). Основные правила:

• Для улучшения гомогенности расплава:

повысить противодавление.

• Неравномерный обратный поток (эффект штопора):

повысить противодавление.

• Временное прекращение подачи:

уменьшить противодавление.

• Слишком длительное время дозирования:

уменьшить противодавление.

 4.6 Время охлаждения

На продолжительность цикла существенное влияние оказывает продолжительность охлаждения. С помощью нижеследующей номограммы можно оценить продолжительность охлаждения, необходимое для плоских деталей.

Пример: Температура расплава uм = 250 oC, температура стенки формы uw = 50 oC, средняя температура извлечентя из формы uE = 75 oC, эффективный коэффициент теплопроводности аэфф = 0,085 мм2/сек, толщина стенки детали S = 2 мм.

Температура расплава м = 250 C, температура стенки формы w = 50 C, средняя температура извлечентя из формы = 75 C, эффективный коэффициент теплопроводности а = 0,085 мм/сек, толщина стенки детали S = 2 мм.

Результат:

tk = 9 секунд

 

Термопласт

Теплопроводность
(мм2/сек)

Средняя температура извлечения из формы ( OC)
(Ориентировочные значения)

Апек

0,100

150

Байбленд

0,090

110

Дуретан

0,070

100

Новодур

0,080