Разработка участка по получению магнитопласта на основе полиамида-6 методом литья под давлением (стр. 1 из 6)

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

государственный технический университет

технологический институт

Кафедра химической технологии

Курсовая работа по ОПОП

на тему:

«Разработка участка по получению магнитопласта на основе полиамида-6 методом литья под давлением»

Выполнил:

Проверил:

2008

Введение

Магнитопласты (МП) применяются в целом ряде изделий: в электродвигателях, магнитных системах топливных фильтров, в качестве сепараторов, газовых и тепловых счетчиках, акустических системах, медицинских приборах и др., благодаря сочетанию магнитных, прочностных и технологических свойств [1-4].

МП выпускаются как на основе термореактивных, так и термопластичных связующих.

Исходя из выбранной технологии переработки, определяются требования, предъявляемые к полимерному связующему и МП на его основе по реологическим, магнитным, прочностным характеристикам, а также температурному диапазону эксплуатации изделий.

Использование реактопластов в качестве связующих для МП оправдано только в тех случаях, когда другие полимеры не обеспечивают необходимые требования к технологии их изготовления и эксплуатации. Основной недостаток реактопластов – длительная стадия высокотемпературного отверждения. Поэтому в производстве МП наиболее широко используются полимеры, перерабатываемые высокопроизводительными методами: литьем под давлением, экструзией и прессованием.

В настоящее время ориентировочное потребление полимерного оборудования в России составляет порядка 1400-1500 штук в год.

Новое оборудование производится, в основном, в странах Юго-Восточной Азии (Южная Корея, Тайвань, Китай), западных странах (Германия, Австрия, Италия и др), а также в России (ГП «Красмашзавод», ОАО «Термопластавтомат», г. Хмельницкий).

В данном проекте предлагается получать магнитопласты методом литья под давлением.

В настоящее время при создании термопластавтоматов (ТПА) на фирмах используются современные, зачастую оригинальные технические решения, обеспечивающие высокие технические и эксплуатационные параметры при минимальных габаритах оборудования, эксплуатационных затратах и максимальном энергосбережении. Для управления ТПА используются микропроцессорные командоконтроллеры 4-х моделей: НКОМ300, HICOM500 и HICOM600 (без обратной связи); обеспечивается бесступенчатое изменение параметров работы машины от 0 до 100%, память, самодиагностика, напоминания оператору об ошибках, блокировки безопасности, распечатка параметров и производственных показателей. Хорошо отработаны в производстве горизонтальные гидравлические ТПА нескольких серий (модификаций) усилием смыкания от 25 до 3000 тонн и объемом впрыска от 43 до 17680 см.

Целью данного проекта является разработка участка по получению магнитопласта на основе полиамида-6 методом литья под давлением.

1.Информационный обзор

1.1 Литье под давлением

Литьем под давлением производят штучные изделия. Этот способ является наиболее распространенным в переработке большинства промышленных термопластов. Но его также используют для изготовления деталей из некоторых разновидностей реактопластов. К основным достоинствам литья под давлением относятся: универсальность по видам перерабатываемых пластиков, высокая производительность в режиме автоматизированного процесса, высокая точность получаемых изделий, возможность изготовления деталей весьма сложной геометрической формы, недостижимой при использовании любых других технологий. Кроме того, литьем под давлением производят изделия армированные, гибридные, полые, многоцветные, из вспенинающихся пластиков и др. Метод позволяет формовать изделия массой от долей грамма до десятков килограммов.

Особенностью метода является его цикличность, что, в общем, сдерживает производительность этого процесса, по сравнению с непрерывными технология.

Принципиально, суть технологии литья под давлением состоит в следующем (рис.1). Расплав полимера подготовлен и накоплен (l = пот) в материальном цилиндре литьевой машины (в данном случае - червячного типа) к дальнейшей подаче в сомкнутую форму (позиция а). Далее, материальный цилиндр смыкается с узлом формы, а пластикатор (в данном случае - невращающийся червяк) осевьым движением со скоростью V_ос. перемешает расплав в форму (позиция б). В результате осевого движения червяка форма заполняется расплавом полимерного материала, а пластикатор с вращается в крайнее левое (на рисунке) положение (позиция в, l = 0). Далее расплав в форме застывает (или отверждается - в случае реактопластов) с образованием твердого изделия (позиция г). Материальный цилиндр продолжает оставаться в сомкнутом с ситемой формы положении. В этой ситуации червяк начинает вращаться c w_ч = nom, подготавливает и транспортирует расплав в переднюю зону материального цилиндра и при этом отодвигается назад. После накопления требуемого объема расплава (расстояние l = пот) вращение червяка прекращается (w_ч = 0). Он занимает исходное к дальнейшим действиям положение После завершения процесса затвердевания (отверждения) пластмассы форма размыкается, и изделие удаляется из нее (позиция д). Для облегчения съема изделия материальный цилиндр может к этому моменту отодвинуться от узла формы. Далее цикл литья под давлением повторяется.

Из изложенного следует ряд принципиальных положений, которые определяют не только технологию процесса, но и устройство оборудования и оснастки. К ним относятся следующие:

1. Конструкция литьевой машины обязательно включает: блок подготовки расплава и его подачи в форму (инжекционный узел); блок запирания (и размыкания) формы в виде прессового устройства с ползуном (узел смыкания); блок привода, обеспечивающего все виды движения подвижных устройств оборудования и оснастки; устройство управления литьевой машиной, реализующее требуемую последовательность взаимодействия блоков, силовых и кинематических узлов, а также температурные, скоростные, нагрузочные параметры, обеспечивающие оптимальный режим работы оборудования.

2. Литьевые машины являются сложными и недешевыми устройствами, насыщенными современными техническими решениями.

Применение литьевых машин для реализации технологии литья под давлением требует квалифицированного технико-экономического обоснования, главные элементы которого: крупнотиражность и геометрическая сложность изделия, доступность и достаточность по технологическим, физико-механическим и эксплуатационным свойствам полимерного материала.

1.2. Методы литья под давлением

Инжекционный метод - требуемый объем расплава (доза) накапливается в материальном цилиндре ЛМ и затем под высоким давлением (100-200 МПа) впрыскивается, инжектируется, в форму за короткий, измеряемый секундами, интервал времени. Это наиболее распространенный способ. Он позволяет получать изделия сложной конфигурации, с различной толщиной стенок, как из термопластов, так и из термореактивных пластиков, допускает использование многогнездных форм с различной литниковой системой. Особенность технологии - объем изделий с литниками не превышает паспортного объема впрыска используемой ЛМ.

Интрузионный метод - применяется при червячном способе пластикации для получения толстостенных изделий. Его суть - вращением червяка расплав в режиме экструзии подается в пресс-форму и заполняет ее, после этого червяк останавливается и осевым движением подпитывает форму, компенсируя естественную усадку остывающего расплава. Особенность подобного способа - объем изделия может превышать паспортный объем впрыска ЛМ, но развиваемое в литьевой форме давление невелико, вследствие чего геометрия изделия не должна быть сложной, гнездность формы ограничена, получение тонкостенных изделий затруднено, кроме того, необходимо учитывать термостабильность полимера.

Инжекционно-прессовый метод используется для получения изделий значительных по площади прессования, когда заполнение формы сопровождается существенным падением давления расплава в ее периферийных частях, что вызывает эффект разнопрочности изделия. Сущность технологии состоит в том, что давление на расплав в форме создается не только усилием инжекции (рис.2, а), но и за счет прессового механизма узла смыкания (рис.2, б). С этой целью применяются литьевые формы, конструкция которых допускает перемещение пуансона и после смыкания 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 так, как показано на рис.3. 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 (рис.3) материал из узла I под высоким давлением и с высокой скоростью инжектируется в форму, образуя наружное покрытие изделия (рис.3,а). Затем внутренний объем изделия заполняется материалом из узла II (рис.3, б), после чего в работу повторно включается узел I, добавляющий остатки расплава в форму и «запечатывающий» изделие (рис.3, в).