Усовершенствование технологии получения изделий из полиамида методом литья под давлением (стр. 6 из 10)
- по способу пластикации - на одно-, двухчервячные, поршневые и червячно-поршневые;
- по особенностям пластикации - на ЛМ с совмещенной и раздельной пластикацией (предпластикацией);
- по количеству пластикаторов - с одним, двумя и более пластикационными узлами;
- по числу узлов запирания формы (узлов смыкания) - одно-, двух- и многопозиционные (ротационные, карусельные);
- по конструкции привода - электро- и гидромеханические, электрические;
по расположению оси цилиндра узла пластикации и плоскости разъема литьевой формы - горизонтальные, вертикальные, угловые [30].
Угловые ЛМ используются для литья крупных изделий с затрудненным извлечением из формы. Возможны два типа таких машин:
— с горизонтальным пластикатором и вертикальным разъемом формы;
— с горизонтальным разъемом формы и вертикальным узлом инжекции.
Вертикальные ЛМ наиболее удобны при производстве некрупных, в том числе армированных, деталей (обычно до 0,5 кг) в съемных формах.
Наибольшее распространение получили горизонтальные одночервячные с совмещенной пластикацией ТПА. Они обеспечивают объемы впрыска от 4 см до 70 000 см3 при усилии запирания формы от 25 до 60 000 кН. Принципиальная схема такого ТПА представлена на рис. 5.
18 19 20 21 22
Рис. 5. Схема термопластавтомата с червячной пластикацией
Все функциональные блоки и устройства ТПА располагаются на жесткой раме (рис.5, поз. 22). Гранулированный полимерный материал из бункера 1 поступает в материальный цилиндр 2, захватывается вращающимся шнеком 3 и транспортируется в направлении мундштука 8. При этом гранулированный материал нагревается уплотняется в пробку и под действием тепла от трения о поверхность винтового канала червяка и поверхность цилиндра, а также за счет тепла от наружных зонных электронагревателей 4 пластицируется, то есть расплавляется под давлением, и, пройдя через обратный клапан 6, накапливается в зоне дозирования материального цилиндра, под действием возникающего при этом давления червяк отодвигается вправо, смещая плунжер 25 и хвостовик с имеющимся на нем (условно) концевым выключателем 26. Установкой ответного выключателя на линейке 27 регулируют отход червяка и, следовательно, подготовленный к дальнейшим действиям объем расплава в зоне дозирования и мундштука 8. После срабатывания концевых выключателей 26 и 27 вращение червяка прекращается — требуемая доза расплава подготовлена. Далее, гидроприводом 5 пластикационный, называемый также и инжекционным, узел сдвигается влево до смыкания мундштука с литниковой втулкой, установленной в стойке 9. К этому моменту завершает смыкание частей прессформы 11 и 12 прессовый узел ЛМ. Он представляет собой, по сути, горизонтальный рычажно-гидравлический пресс, состоящий из передней 17 и передней 9 плит-стоек, соединенных, как правило, четырьмя колонна 10 и 14, по которым смещается вправо (смыкание) и влево (размыкание) ползун 13. Ползун приводится в движение от рычажно-гидравлического механизма 15, 16.
После приведения всех блоков в исходное состояние создается давление в гидроприводе 25 осевого движения червяка, который, действуя аналогично поршню, инжектирует расплав полимера из материального цилиндра в пресс-форму, где и образуется изделие. Наконечник 7, установленный на червяке, способствует уменьшению образования застойных зон после впрыска. В период формообразования изделия червяк приводится во вращение для подготовки следующего объема впрыска.
После охлаждения расплава до заданной температуры форма раскрывается, и изделие с помощью выталкивателей или применением робототехнических устройств удаляется из рабочей зоны литьевой машины.
Все подвижные узлы ЛМ обеспечиваются энергоносителем от главного привода, состоящего из электродвигателя 18, насосного блока 19, установленного в маслосборнике, и системы трубопроводов высокого 20 и низкого 21 давления. Для вращения червяка в данной схеме служит гидродвигатель 24 с зубчатой передачей 23.
К достоинствам машин описанного типа относят высокую производительность, универсальность по видам перерабатываемых материалов, удобство управления и обслуживания, а также надежность в эксплуатации.
Определенный недостаток таких ЛМ, впрочем, как и всех термопластавтоматов с совмещенной пластикацией, состоит в существенных потерях при осевом движении червяка от трения материала о стенки цилиндра, что затрудняет достижение высоких скоростей впрыска.
Одночервячные ТПА с усилием запирания от 2500 кН до 4000 кН являются наиболее востребованными машинами. В России подобные ТПА выпускают ГП «Красмашзавод» (г. Красноярск), ОАО «Савма» (г.Кимры), ОАО «Тульский НИТИ» (г. Тула), СП «Сувенир» (г.Ульяновск), Концерн «Точлитмаш» (г.Тирасполь) [31,32]. Из перечисленных предприятий серийное производство ТПА освоено ГП «Красмашзовод», технические характеристики продукции которого представлены в таблице 2.
Таблица 2
Технические характеристики термопластавтоматов серии 221 производства ГП «Красмашзавод»
| Характеристика | ДК-160 | ДК-250 | ДК-400 |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Усилие запирания формы, кН | 1600 | 2500 | 4000 |
| Высота устанавливаемого инструмента, мм | 200-400 | 250-500 | 380-800 |
| Наибольший ход подвижной плиты, мм | 400 | 500 | 710 |
| Диаметр шнека, мм | 50 | 60 | 70 |
| Расстояние между колоннами в свету, мм: горизонтальное вертикальное | 500 400 | 500 500 | 710 710 |
| Объем впрыска, см3 | 300 | 630 | 1250 |
| Объемная скорость впрыска, см3 /с | 210 | 300 | 350 |
| Давление литья, МПа | 160 | 170 | 170 |
| Пластикационная способность по полистиролу, кг/ч | 135 | 250 | 270 |
| Установленная мощность обогрева цилиндра, кВт | 10,8 | 17,5 | 26 |
| Установленная мощность главного привода, кВт | 22 | 30 | 44 |
| Число сухих циклов, мин-1 | 40 | 31 | 20 |
| Масса, кг | 5800 | 8500 | 19500 |
| Габариты в плане, мм | 46001300 | 54001200 | 84002000 |
| Высота над уровнем пола, мм | 1975 | 2200 | 2600 |
Широкомасштабное внедрение прогрессивных термопластов требует дальнейшего совершенствования технологии их переработки от подготовительной операции - сушки до финишной термообработки. С целью совершенствования и интенсификации процесса сушки термопластов была разработана [33,34] технология сушки в фонтанирующем слое с одновременным облучением ИК лучами. При конвекционно - лучевом теплообмене обеспечивалось объемное и быстрое удаление влаги из обрабатываемых термопластов до требуемых значений остаточной влажности, что позволяет исключить основные виды брака в деталях, образцах (пузыри, расслоения, трещины «серебра», включения - продукты термоокислительной деструкции), увеличивая их эксплуатационный ресурс в 2-4 раза. При этом производительность сушки возрастает в 10-20 раз.
Анализ литература показал, что базальтовые волокна относятся к перспективному классу наполнителей для ПКМ, так как обладают комплексом уникальных свойств: высоким уровнем физико-механических и химических свойств, долговечностью, стабильностью свойств при длительной эксплуатации в различных условиях. Базальтовые волокна экологичны, не выделяют опасных для здоровья людей веществ в воздушной и водной средах, негорючие, в настоящее время они полностью заменили канцерогенный асбест во всех областях его применения.
Для изготовления ПКМ довольно часто в качестве связующих применяют термопласты, в частности ПЭ, поэтому композиционные материалы на его основе находят все большие области применения. Широкое применение ПЭ объясняется сочетанием его ценных свойств со способностью перерабатываться при температуре 120 — 280°С всеми известными высокопроизводительными методами, применяемыми при переработке термопластов. Кроме того, полиэтилен — один из самых дешевых полимеризационных пластиков.
2. Экспериментальная часть
2.1. Объекты и методы исследования
Сырьем для производства БП служит ПЭВД марки 21008-75 со светостабилизирующей, термостабилизирующей и антикоррозийной добавкой (табл.3).
Таблица 3
Характеристика полиэтилена марки 21008-75
| № | Наименование показателя | Норма для полиэтилена | |
| I сорт | II сорт | ||
| 1 | Плотность, г/см3 | 0,949 | 0,955 |
| 2 | Показатель текучести расплава, г/10мин | 5,0 | 10,0 |
| 3 | Разброс показателя текучести расплава в пределах партии, %, не более | ±10 | ±15 |
| 4 | Количество включений, шт, не более | 15 | 50 |
| 5 | Массовая доля золы, %, не более | 0,015 | 0,025 |
| 6 | Массовая доля летучих веществ, %, не более | 0,10 | 0,15 |
| 7 | Рекомендуемая область применения | Для крупногабаритных изделий с толщиной стенок от 15мм и более и малогабаритных изделий с толщиной стенок от 0,5мм и более | |
| 8 | Предел текучести при растяжении, МПа | 23,0 | 21,0 |
| 9 | Относительное удлинение при разрыве, % | 220 | 200 |
| 10 | Температура хрупкости, 0С, не выше | -80 | -80 |
| 11 | Модуль упругости при изгибе, МПа | 784,0 | 850,0 |
| 12 | Стойкость к растрескиванию, ч | 10 | 10 |
Базальтовая вата производства “Ивотского стекольного завода”, Брянская область, ТУ 21-23-247-88.