Литье под давлением с предварительным сжатием расплава осуществляют на литьевой машине, сопловый блок которой снабжен краном. При закрытом кране производят сжатие расплава полимера в нагревательном 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 полимерного материала скорость течения литьевого 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.
Инжекционное прессование отличается от обычного литья под давлением тем, что впрыск дозы расплавленного полимерного материала производят в неполностью сомкнутую форму. Уплотнение материала осуществляют при окончательном смыкании формы (прессование). Метод позволяет получать как очень тонкостенные, так и толстостенные детали из термо- и реактопластов. Изделия, изготовленные этим методом, имеют меньшую анизотропию (зависимость физических свойств вещества от направления) механических свойств и меньшую усадку.
Литье под давлением с наложением механических колебаний применяют для изготовления изделий из полимерных материалов, расплавы которых обладают ярко выраженными свойствами псевдопластичных жидкостей. Воздействие механических колебаний вызывает резкое снижение вязкости таких расплавов, в результате чего уменьшается время заполнения формы и происходит более равномерное распределение давление по длине оформляющей полости.
Интрузия – метод формования толстостенных изделий на винтовых литьевых машинах, объем впрыска которых может быть значительно меньше объема формуемого изделия. В процессе заполнения формы литьевая машина работает в режиме экструдера, нагнетая расплав полимера через широкие литниковые каналы в оформляющую полость при сравнительно невысоком давлении; после заполнения формы винт (шнек) под действием гидроцилиндра движется как поршень вперед и подает в форму под более высоким давлением количество расплава, необходимое для оформления детали и компенсации усадки материала.
Pim-Технология
Новый процесс формирования сложных изделий, изготавливаемых из керамических или металлических порошковых материалов. Технология литья под давлением порошковых материалов все чаще используется при изготовлении сложных деталей промышленного или бытового назначения. Наряду с другими технологическими процессами формовки, такими, как прецизионное литье, литье порошковых материалов широко применяется при осевом или изостатическом формовании. Детали, изготовленные из керамического или металлического порошкового материала, находят применение в автомобилестроении, станкостроении, при производстве магнитов, в текстильной промышленности, в часовой промышленности, для производства товаров народного потребления, в прецизионных механизмах, в медицине, стоматологии и фарфоровой промышленности. В принципе, все материалы, представленные в форме спекаемого порошка могут быть смешаны с соответствующим пластикатом и переработаны на литьевой машине. В качестве наиболее часто встречающихся следует упомянуть металлические порошки, а также порошковые оксиды, карбиды и силикаты. Для переработки металлических или керамических порошковых материалов требуется осуществить перемешивание порошкового основания и пластиката, обеспечив таким образом гомогенизацию смеси, после чего (с помощью специального экструдера) получить гранулированный материал. Этот гранулят, иными словами сырье, подготовленное для литья под давлением, пластифицируется в цилиндре пластикации ТПА (термопластавтомата), а затем впрыскивается в прессформу. Из полученной детали сначала удаляется пластикат — связующее вещество, после чего полученная заготовка подвергается термической обработке в специальных печах спекания. Литье металлических и керамических материалов становится экономически эффективным, когда сложные детали высокой точности исполнения требуется производить в больших количествах. Строгая последовательность литьевого рабочего цикла и стабильность процесса позволяют производить первичные заготовки из порошковых материалов. Детали с внутренними резьбами, выемками сложной формы и высоким качеством поверхности могут производиться быстро и качественно на термопластавтоматах в ручном или автоматическом режимах.
Мультикомпонентное литье.
Задачей мультикомпонентного литья является автоматическое производство изделий из более, чем одного полимерного компонента в рамках одного рабочего цикла. В данном процессе каждый цвет или компонент четко разграничен друг от друга; последующий компонент впрыскивается поверх предыдущего — как это имеет место в случае изготовления автомобильной оптики или рамочных компонентов с интегрированными элементами индикации. Мультикомпонентное (многоцветное) литьё может предусматривать два, три или четыре компонента. При этом значительно увеличивается сложность конструкции пресс-формы. Для сложных конфигураций стыковки компонентов часто используют пресс-формы с поворотными модулями.
Индексный поворотный механизм, необходимый для этих типов задач, может представлять собой как модуль, интегрированный в пресс-форму, так и устройство, смонтированное на самой машине. В зависимости от конструкции пресс-формы, можно поворачивать либо целую половину формы, либо лишь одну внутреннюю плиту формы.
Многослойное литье относится к специальным видам, иногда называемым соинжекционными. Это название отражает общую особенность этих методов — обязательное участие в процессе двух, а в некоторых случаях и трех инжекционных узлов, в каждом из которых пластицируется полимерный материал с индивидуальными свойствами. Таким образом, появляется возможность получать многоцветные изделия, изделия, состоящие из различных видов пластмасс (поверхность из ПЭВП, а основной объем из вспененного полистирола), использовать вторичное полимерное сырье для внутренних, неответственных частей деталей, производить изделия гибридной конструкции и пр. Многослойное литье осуществляется несколькими способами.
Сэндвич-литье заключается в попеременной подаче в литьевую форму полимерных расплавов из двух пластикаторов. При использовании червячных пластикаторов процесс может выглядеть следующим образом. Два инжекционных узла присоединяются к соплу, в конструкции которого предусмотрено переключающее устройство. Как правило, это управляемый игольчатый клапан (ИК). Клапан попеременно или одновременно соединяет с литьевой системой формы пластикационные узлы. По схеме материал из узла под высоким давлением и с высокой скоростью инжектируется в форму, образуя наружное покрытие изделия. Затем внутренний объем изделия заполняется материалом из узла II, б), после чего в работу повторно включается узел I, добавляющий остатки расплава в форму и «запечатывающий» изделие.
Соинжекционное литье требует применения сопла специальной конструкции, называемого также разделительной головкой. Эта технология позволяет получать изделия с числом слоев больше двух, с полным или частичным разделением цветов.Литье в многокомпонентные формы (Multi-component injection molding) позволяет получать изделия с четким разделением цветов, а также детали гибридной конструкции (рис. 10.33), в которых из каждого полимерного материала исполнена центральная или периферийная часть. В этом случае инжекционные узлы выполняют традиционные функции, а конструкция детали определяется устройством литьевой формы. На представленной схеме литьевая форма имеет две литниковых системы, постоянно сомкнутые с инжекционными узлами I и II. В пуансоне формы имеются подвижные вставки, перемещаемые пневмоприводами. Вставки оформляют тот или иной конструкционный элемент изделия. Особенность этого метода состоит в том, что работа узлов инжекции происходит изолировано друг от друга. Поэтому если узел II в приведенном примере работает в режиме инжекции, то узел I может действовать в интрузионном режиме, благодаря чему объем части изделия, формуемой из полимера I, может иметь весьма значительный размер.
Ротационное литье является разновидностью описанного выше способа, поскольку позволяет решать те же задачи, однако требует использования съемной вставки. После оформления центральной части изделия (узел I) вставка извлекается, а в образовавшийся объем инжектируется расплав из узла II. В цикл производства изделия ротационным литьем введена дополнительная операция размыкания формы и удаления (установки) вставки, что не способствует высокой производительности метода.
Литье с газом является самым экономичным методом получения визуально-толстостенных изделий. При литье крупногабаритных изделий (бамперы, панели приборов, корпуса телевизоров, мониторов и т.д) литье с газом позволяет получать качественное изделие, уменьшая требования к усилию замыкания литьевой машины. При литье с газом применяются обычные литьевые машины, и это является одной из причин популярности таких технологий. Одно из преимуществ литья газом — возможность использования литьевых машин с существенно меньшим усилием замыкания, что дает большой экономический эффект при литье крупногабаритных изделий.При традиционном литье под давлением уплотнение полимера в формующей полости происходит за счет давления, создаваемого в гидроцилиндре узла впрыска литьевой машины (стадия выдержки под давлением). Давление передается в удаленные области отливки через остывающий полимер, при этом на утолщениях, напротив ребер или бобышек появляются утяжки. Неравномерное уплотнение является причиной неравномерности усадочных процессов, что ведет к короблению, вызывает высокие остаточные напряжения.
При литье с газом уплотнение полимера происходит за счет давления газа (обычно 50-200 атм), поэтому процесс уплотнения проходит легче (даже при небольшом давлении газа), чем в обычном литье под давлением. В качестве газа применяется азот, который имеет низкую цену, инертен и доступен. Источником газа являются баллоны с азотом (при небольших объемах производства) или специальные генераторы азота. Литье с газом позволяет получить изделия с хорошим качеством поверхности, без утяжек и коробления, с минимальным уровнем остаточных напряжений, т.е. с высокой стабильностью размеров.Технология литья с газом позволяет получить ряд преимуществ, таких как:- Высокое качество поверхности изделия (отсутствуют утяжки);- Снижение времени цикла;- Возможность применения ТПА с меньшим усилием смыкания;- Экономия материала.Множество вариантов технологий литья с газом можно разделить на 2 типа.
К первому типу относятся технологии, в которых газ подается в расплав полимера, образуя внутренние полости («gas-assisted injection molding» (GAIM или GAM) или «gas innendruck technik» (GIT или GID)).
В технологии второго типа газ подается в полость формы и создает внешнее давление на изделие («external gas molding»). Оба типа технологий могут быть реализованы на одном и том же оборудовании.Существует несколько разновидностей технологий с подачей газа в расплав полимера (первый тип), которые могут быть классифицированы по особенностям проведения технологического процесса, по месту подачи газа, по типам получаемых изделий:
1. Литье с неполным впрыском полимера — (blow up process, short shut process);
2. Литье с полным впрыском с применением прибыли — 100%-ное заполнение формующей полости расплавом перед подачей газа (overflow process/side cavity process/spill-over process а также plastic expulsion process);
3. Литье с полным впрыском с вытеснением расплава полимера в материальный цилиндр литьевой машины (push back process);
4. Литье с локальной подачей газа в область изделия для устранения утяжек (compensation process);
5. Литье со смещением знаков прессформы (core-pull process).В технологии литья с внешним давлением газа (второй тип) процесс проводится как в обычном литье под давлением с той лишь разницей, что после впрыска полимера в полость формы подается газ. Газ подается между обратной (нелицевой) стороной изделия и стенкой формы. Процесс позволяет получить высокое качество лицевой поверхности изделия, при этом поверхность обратной стороны изделия, на которую непосредственно действует давление газа, оказывается неровной. Полость формы в этом процессе должна быть надежно уплотнена для предотвращения утечек газа