Разработка участка по получению магнитопласта на основе полиамида-6 методом литья под давлением (стр. 2 из 6)
Рис.3 Схема сэндвич-литья двухслойного изделия
Соинжекционное литье (рис.4) 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.
Рис.4 Схема двухканального (а) и трехканального (б) соинжекционного литья под давлением с использованием двух- и трехинжекционных узлов
Литье в многокомпонентные формы (Multi-component injection molding) позволяет получать изделия с четким разделением цветов, а также детали гибридной конструкции (рис.5), 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 (1 и 2), постоянно сомкнутые с инжекционными узлами I и II. В пуансоне формы имеются подвижные вставки 3, перемещаемые пневмоприводами 4. 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.
 |
Рис.5. Схема многокомпонентного литья
Ротационное литье (не путать с ротационными ЛМ) является разновидностью описанного выше способа, поскольку позволяет решать те же задачи (рис.6), однако требует использования съемной вставки. После оформления центральной части изделия (узел I) вставка извлекается, а в образовавшийся объем инжектируется расплав из узла П. В цикл производства изделия ротационным литьем введена дополнительная операция размыкания формы и удаления (установки) вставки, что не способствует высокой производительности метода.
| Съемная вставка |
Рис. 6 Схема ротационного литья
2. Описание технологического процессаПри получении магнитопластов методом полимеризационного наполнения предложена следующая схема производства.
Капролактам в виде кристаллов, размером 2 мм из емкости для хранения поз.1 поступает в смеситель поз.5. Туда же из бункера поз.2 подается вода. В смеситель также добавляется уксусная кислота из емкости поз.3. Компоненты поступают в смеситель с помощью весовых дозаторов. Смешение проводится в среде инертного газа – азота для предотвращения окисления смеси. Смеситель обогревается горячей водой, температура в смесителе 90°С. Капролактам расплавляется, смешивается с добавками и с помощью насоса поз.7 подается в следующий смеситель поз.6. Из герметичной емкости для хранения поз.4 в смеситель поз.6 с помощью весового дозатора подается феррит Ba. Смешение происходит также в инертной среде, при той же температуре. Затем подготовленная смесь поступает в автоклав поз.11, где происходит полимеризация капролактама на поверхности и в объеме наполнителя при температуре 250°С. После завершения процесса полимеризации из полученного материала формуется жилка, диаметром 2 мм, при продавливании через фильеру, которая проходит через ванну поз.17 с холодной умягченной водой. С помощью тянущих валков поз.15 и направляющих поз.14 жилка направляется на резательный станок поз.18.
Синтезированный ПКА – полимерная основа магнитопласта – содержит большое количество НМС. Поэтому полученный после резки гранулят поступает в промежуточный бункер поз.20, а затем – в промыватель-экстрактор поз.25 для удаления НМС. Экстракция проводится горячей водой (температура воды 80°С) не менее 4-5 раз. Остаточное содержание НМС составляет около 2%. Промывные воды далее после экстракции направляются насосом поз.10 на регенерацию: вначале на установку для улавливания феррита Ba поз.9, снабженную магнитом, а затем – на фильтр поз.8 для удаления несполимеризовавшегося капролактама. В качестве материала фильтра можно использовать композиционные ионообменные волокнистые массы. Затем насосом поз.12 чистая вода возвращается в цикл.
Отмытый гранулят транспортером поз.24 направляется в промежуточную емкость с дозатором поз.13, а затем – в барабанную сушилку поз.16 для удаления избыточной влаги, поглощенной на стадии экстракции. Сушка проводится при температуре 105°С с помощью горячего воздуха. После завершения сушки материал собирается в бункере для хранения с весовым дозатором поз.23.
Изготовление изделий из магнитопласта осуществляется методом литья под давлением при температуре пластикации до 300°С, удельном давлении литья 1400 кгс/см2 на термопластавтомате поз.19 с последующим намагничиванием на установке поз.21 с применением импульсных магнитных полей. На термопластавтомат материал также поступает с помощью транспортирующего устройства поз.22.
3. Параметры технологического процесса
· Соотношение компонентов:
Таблица 1
| Капролактам | 20% |
| Вода | 1% от М капролактама |
| Фосфорная кислота | 1% от М капролактама |
| Сплав Nd-Fe-B | 80% |
· Температура полимеризации:
Т = 250 ± 5°С
· Время полимеризации:
t = 3 часа
Параметры изготовления изделий
· Температура литья: Т = 230 ± 5°
· Давление литья: Р = 140 МПа
Время выдержки под давлением: t выд = 14 сек
4. Выбор и краткая характеристика основного применяемого оборудования
Первоначально метод литья под давлением был освоен промышленностью на оборудовании, применявшемся для прессования. Затем появился новый вид оборудования: одно- и многопозиционные литьевые машины, имеющие существенные конструктивные отличия от прессов.
Процесс переработки осуществляется на серийно выпускаемых промышленностью литьевых машинах, состоящих из двух частей: механизма пластикации – впрыска и механизма запирания формы. Первая из этих частей служит для дозирования материала, его пластикации и впрыска расплава в форму. Вторая часть предназначена для крепления литьевой формы, её перемещения и удержания в сомкнутом состоянии[22].
Литьевые машины в соответствие с конструкцией механизма пластикации подразделяются на машины с поршневой и червячной пластикацией.
У литьевой машины с поршневой пластикацией механизм пластикации – впрыска состоит из гидроцилиндра с поршнем, литьевого (инжекционного) поршня, пластикационного цилиндра и устройства дозирования.
Значительный прогресс в области литья под давлением был связан с использованием червячной предварительной пластикации расплава. В машинах этого типа червяк выполняет одновременно функции пластицирующего и дозирующего рабочего органа и впрыскивающего поршня [21]. Литьевой машиной такого типа является Термопластавтомат модели ДК3330.Ф1 [23].
Термопластавтомат модели Д-3328 предназначен для изготовления изделий методом литья под давлением из термопластичных масс с объёмом впрыска до 63 см3 и температурой пластикации до 300 0С. К таким материалам относится полистирол, полиэтилен, ацетилцеллюлозный этрол, поликапроамид и другие.
В автомате предусмотрена предварительная шнековая пластикация материала. Вращение шнека осуществляется от гидромотора и регулируется бесступенчато. Привод узлов смыкания и впрыска электрогидравлический.
Впрыск материала в сомкнутые формы производится под давлением до 1400 кгс/см2.
На автомате могут изготавливаться одна или несколько деталей одновременно, в зависимости от конфигурации, веса и площади литья.
Предусматривается возможность изготовления изделий с металлической арматурой.
Исходный материал, подлежащий переработке, должен быть гранулированным. Размер гранул не должен превышать Ø 5 мм.
Термопластавтомат ДК3330.Ф1 является горизонтальной машиной колонного типа с разъёмом литьевых форм в вертикальной плоскости, с гидромеханиским приводом узла смыкания и гидравлическим впрыском (табл.2).
Таблица 2
Технические характеристики термопластавтомата ДК3330.Ф1
| Характеристика | Значение |
| 1 | 2 |
| Литьевой узел | |
| Диаметр шнека, мм | 40 |
| Давление литья, МПа | 178 |
| Рабочий объем, см3 | 178 |
| Скорость литья, см3/с | 117 |
| Пластикационная способность по ПС, кг/ч, не менее | 60 |
| Мощность обогрева цилиндра пластикации, кВт | 7,0 |
| Узел запирания | |
| Устилие запирания, кН | 1150 |
| Длина хода плиты, мм | 320 |
| Высота устанавливаемого инструмента, мм | 160-320 |
| Ход выталкивателя, мм | 85 |
| 1 | 2 |
| Расстояние между колонными в свету, мм: | |
| горизонтальное | 400 |
| вертикальное | 320 |
| Привод | |
| Рабочее давление, МПа | 15,0 |
| Мощность электродвигателя, кВт | 18,5 |
| Масса машины, кг | 3500 |
| Габаритные размеры, мм: | |
| длина | 4200 |
| ширина | 1100 |
Автомат может работать на автоматическом, полуавтоматическом и наладочном режимах.