В литьевых машинах (термопластавтоматах) плавление и пластикация полимерных композиций происходит в цилиндре со шнеком. Наибольшее распространение получила конструкция шнекового пластикатора, в котором шнек может не только вращаться, но и совершать вращательно-поступательное движение за счет изменения давления в гидравлическом цилиндре. Применяются также однопозиционные и двухпозиционные машины, а также роторные линии применяются на предприятиях, имеющих ассортиментные программы, не подтвержденные частым изменениям.
Выбираем литьевую машину со шнековой пластикацией. Марка литьевой машины: машина однопозиционная для литья под давлением термопластичных материалов усилием 4000 кН- модели ДЗ 136-1000. В России производство литьевых машин было основано в 1950-1951 годах и с тех пор машины постоянно совершенствуются, т.к. современная промышленность предъявляет все более высокие требования к конструкции и технологическим возможностям литьевых машин. В настоящее время выпускают литьевые машины серии ТП с объемом отливки от двух до тридцати тысяч см3: 8,16,32,63,125, 250, 500, 1000 см. До 1966 г. выпускались машины серии ТП с объемом впрыска от 8 до 1000 см3 горизонтального типа. С 1966 г. выпускаются отечественные машины модели Д с объемом впрыска от 8 до 1000 см3 (ГОСТ 10767-64), горизонтального типа, с червячной пластикацией. Конструкцию машин постоянно совершенствуют по всем основным узлам.
Основными заводами – изготовителями литьевых машин в России являются: Одесский завод прессов и Хмельницкий завод термопластавтоматов. Из зарубежных машин наибольшее распространение на заводах нашей страны получили машины из Германии серии KUASY.
В эксплуатации находятся машины этой серии с объемом впрыска от двух до четырех см3. (16)
Литьевая машина – горизонтального типа. Инжекционная часть машины с червячной пластикацией – одноцилиндровой конструкции. Вращательное движение червяк получает от гидропривода через червячный редуктор. Число оборотов червяка регулируется от 40 до 180 об/мин. Поступательное движение червяку сообщается от гидроцилиндра впрыска.
Материальный цилиндр имеет три зоны обогрева.
Механизм запирания выполнен двухступенчатым гидравлическим. Колонны соединяют переднюю неподвижную плиту и цилиндр, образуя жесткую пространственную раму.
Литьевая машина может работать накладочном, полуавтоматическом и автоматическом режимах, а также в режиме с установкой арматуры, когда подвижная плита после движения до упора и сброс изделия отходит на некоторое расстояние назад для возврата выталкивающей системы формы в исходное положение. Электроаппаратура машин располагается в отдельном шкафу, гидрооборудование и масляный бак смонтированы в станине.
1.6 Технологические расчеты
а) материальные расчеты
Технологический процесс изготовления патронов конических состоит из ряда стадий, потери материала на которых составляют % (мнс)
I хранение и транспортировка материала - 5
II литье изделий - 3
III отделение литников – 3,8
IV дробление литников – 0,5
V гранулирование измельченных литников – 2,5, материальный баланс составит на 1000 шт патронов. Краситель и антистатик вводится в ПЭ 2% каждый. Масса одного патрона 0,056 кг, норма расхода материала 0,06 кг.
ПЭ в патроне содержится 100-2-2=96% или (56.96):100=53,76 кг.
Краситель и антистатик содержится (56-53,76):2=1,12 кг
Материальный баланс: I стадия (в кг)
приход: расход:
гранулы 55,7376 гранулы 55,4592
потери 0,2784
итого 55,7376 55,7376
II стадия (кг)
приход: расход:
гранулы 55,4592 изделия с литником 55,912
измельченные литники 2,141 потери 1,6876
итого 57,6 57,6
III стадия (кг)
приход: расход:
изделия с литником 55,912 готовые изделия 53,76
литники 2,1523
итого 55,912 55,912
IV стадия (кг)
приход: расход:
литники 2,15 измельченные литники 2,14
потери 0,01
итого 2,15 2,15
V стадия (кг)
приход: расход:
дробление отходов 2,15 гранулы 2,098
потери 0,053
итого 2,15 2,15
Удельный расход ПЭ
(100.60):56=1071кг/mпрод – удельный расход материала на 1 т готового продукта 1071 кг/m.0,96=1028 кг/m готового продукта.
Расчет оборудования.
1.Расчет оптимальной гнездности:
nо = (Aо · τохл ) : ( 3,6 · Gи · K1 ) = (101,25 кг/ч · 0,0125 г) : ( 3,6 · 0,056 кг · 1,02 ) = 6,15
nо – оптимальная гнездность
Aо – требуемое тостикац. произв. кг/ч
Aо = Aн · β2 = 135 кг/ч · 0,75 = 101,25 м/ч
Aн - номин. произв. кг/ч = 135 кг/ч
β 2 = 0,75
τохл = время охлажд.
Gи – масса изделия, кг
k1 = 1,02
2.Расчет требуемого усилия смыкания:
Pо = 0,1q · Fпр · nо · k2 · k3 = 0,1 · 32 · 106 · 0,08 · 6 · 1,1 · 1,25 = 2112 кг
q – давление точности в оформляющем гнезде, МПа
Fпр – площадь проекции изделий на площадь разъема
k2 – коэффициент, учитывающий площадь литника, k2 = 1,1
k3 – коэффициент, учитывающий использование максимального усилия смыкания на 80-90% примен. k3= 1,25
Требуемое усилие смыкания должно удовлетворять условию Pо < Pнт 2112 кН < 2451,7 кН
Pнт – номинальное усилие смыкания плит термоавтомата, кН
3.Расчет гнездности, обусловленной объемом впрыска термоавтомата:
nо = (β1 · Qп) : ( Qи· k1) = (0,65 · 570) : ( 61,8 · 1,02) = 5,8
β1 – коэффициент использов. машины = 0,6…0,7, возьмем 0,65
Qп – номин. объем впрыска, см3
Qи = m/ρ = 0,056/905 = 0,0000618 = 61,8 см3
4.Расчет гнездности, обусловленной усилием смыкание плит термопластавтомата:
np= (10Pнт) : (q· Fпр·k1·k2) = (10 · 2500· 103) : (32 · 106· 0,08· 1,1 · 1,25) = 7,1
nn= min[5,8; 7,1; 6,15] = 6
5.Расчет литниковой системы:
dр = 0,2√( V/nτυ ) = 0,2√( 510/3,14 · 20 · 550) = 0,02 м
dр – расчетный диаметр центрального литникового конуса
V – объем впрыска, см3
τ – продолжительность впрыска, с
υ – средняя скорость течения расплава = 550 см/с
длина центрального литника l < (15 ÷ 9)α
l = 8 · 0,02 = 0,16 см
6.Расчет производительности ТПА:
Q = 3600 m · n/τц = 3600 · 0,056 · 6/(17 + 47) = 18,9 кг/ч
m – масса изделия, кг
n – число гнезд в форме
τц – время цикла, с
7.Объем отливки при оптимальной гнездности:
Qо = nо · Qи· k1 · β1 = 61,8 · 6 · 1,02 · 0,65 = 245,84 см3
Qо < Qи
245,84 см3 < 450…570 см3
Qи – номинальный объем впрыска, см3:
Qо – объем отливки, см3
Qк – объем одного изделия, см3
h1 – коэффициент, учитывающий объем литниковой системы
β1 – коэффициент использования ТПА
8.Расчет числа ТПА:
Если мощность предприятия составляет 400 000 кг/год продукции, то число ТПА определяется:
400000 кг/год : 0,056 кг/m = 7142657 шт/год
400000 кг/год : 365 – (104 + 10) = 1593,6 кг/сут
400000 – годовая производительность, кг/год
0,056 – масса одного патрона, кг
365 – число суток в году
104 - число выходных дней в году
10 – число праздничных дней в году
При двухмесячной работе 8-ми часовом рабочем дне и двумя выходными производительность в год
1594 : 16 = 99,6 кг/ч
Если производительность одного ТПА составляет 18,9 кг/ч то число ТПА равно
99,6 кг/ч : 18,9 кг/ч = 5,3
Число ТПА равно 6 с учетом резерва
2.Раздел «КИП и А»
Основными технологическими параметрами контролируемыми и регулируемыми в процессе литье под давлением являются:
1) температура расплава ПЭ, т.к. полиэтилен относится к кристаллическим полимерам, которые имеют узкий интервал температуры перехода в вязкотекучее состояние, что усложняет их переработку вызывает необходимость точнее поддерживать температуру расплава. При нагревании термопласта в интекционном цилиндре должен обеспечиваться равномерный нагрев материала и отсутствие местных перегревов. Необходимо устанавливать такие приборы для регулирования и контроля температур формы. Оптимально допустимая разность температур на поверхности формы не должна превышать 5°-6°С.
2) Давление в цилиндре и форме. Под давлением норма ПЭ проходит через обогревательный цилиндр и каналы формы в полость формы давление уменьшается из-за противодействия сил трения. Давление испытываемое расплавом в форме всегда меньше создаваемого поршнем. В процессе отливки и затвердевания изделия давление еще больше уменьшается. ( 20)
Чем выше давление в процессе литья, чем ниже температура термопласта, тем меньше усадка и больше плотность материала в изделии.
3) Продолжительность цикла складывается из времени смыкания формы впрыска, выдержки под давлением и раскрытие формы. Время впрыска зависит от массы отливки формы изделия, сечения впускных каналов, текучести термопласта, температуры и давления расплава в материальном цилиндре и интенсивности охлаждения изделия в форме.
Технологические параметры процесса при существующем конструктивном оформлении не могут регулироваться непосредственно. Требуемое значение этих параметров может быть доступно путем установки определенных значений непосредственно регулируемых машинных параметров цикла.