- Види лиття під тиском Про даному методі переробки полімерів
- Області застосування лиття під тиском
- Принцип роботи термопластавтомата
- Особливості роботи з литтєвий оснащенням
- Параметри уприскування полімерного матеріалу при ЛПД
- Особливості вибору термопластавтомата
- Спеціальні види лиття під тиском
- Робота на вертикальному термопластавтомате
- Каскадне лиття (з запірними клапанами)
- інжекційне пресування
- інтрузія
- Бікомпонентних і мультикомпонентних інжекція
- Лиття з газом
Види лиття під тиском Про даному методі переробки полімерів
Зварювальні роботи під тиском (ЛПД) поряд з екструзією є найбільш поширеним і вивченим методом переробки пластмаси в готові продукти або напівфабрикати. На відміну від екструзії, даний метод дозволяє відразу отримати деталь заданих розмірів і практично будь-якої геометрії (з деякими обмеженнями - див. Нижче). Лиття знаходять застосування головним чином при виробництві виробів з термопластів, однак і для реактопластов цей спосіб переробки час від часу зустрічається. Якщо обладнання для переробки термопластів називається Термопластавтомат (ТПА), то реактопласти переробляє на реактопластавтомати, які конструктивно відрізняються від ТПА. У загальному вигляді обладнання для цього способу виробництва часто називають просто «ливарна машина».
Тиск лиття, що розвивається термопластавтоматами, знаходиться в діапазоні 80-140 МПа (800-1400 бар), однак провідні компанії та фахівці з виготовлення оснастки (форм) не рекомендують навантажувати пресформи тиском істотно вище 100 МПа.
Переробка пластику литтям під тиском здійснюється на термопластавтоматах поршневого або гвинтового (шнекового) типу, причому перший тип ТПА до недавнього часу вважався застарілим і вийшли з ужитку. Однак після 2010 року у виробників термопластавтоматів повернувся інтерес до поршневого упорскуванню пластмаси, як найбільш точному процесу. Однак, як правило, сучасне обладнання є шнековим, а вузол впорскування ТПА складається з пари шнек-матеріальний циліндр.
Малюнок 1. Сучасний Термопластавтомат
Області застосування лиття під тиском
Зварювальні роботи застосовується понад півстоліття і дозволяє здійснювати масове виробництво пластикових деталей вагою від сотих часток грама до десятків кілограмів. Найменшими продуктами можуть бути, наприклад, мікроскопічні лінзи, компоненти невеликих механізмів і т.п. Найбільшими - різні ємності, в тому числі баки і ящики об'ємом в кілька кубометрів, пластикові піддони, елементи конструкцій і т.п.
Вироби, одержувані описуваних способом переробки, крім своїх очевидних явних переваг, мають кілька обмежень. Крім очевидного ліміту по габаритним геометричним розміром, обумовленим обмеженими розмірами прес-форми, існує і кілька менш помітних. Наприклад, товщина стінки будь-якого продукту як правило не перевищує декількох міліметрів. Це важливо для економіки процесу, тому що збільшення товщини стінки призводить до різкого подовження виробничого циклу і відповідного зростання собівартості та зниження продуктивності. Дане обмеження знімається при використанні спеціального методу - лиття з газом (див. Нижче). З іншого боку - тиску литого обладнання може не вистачити для випуску занадто тонкостінних, або дуже протяжних деталей. Крім того, виріб повинен бути технологічним, тобто відповідати описуваному методу. Конструкція його повинна припускати більш-менш равнотолщінную структуру, рівномірне заповнення розплавом полімеру і нескладне, в більшості випадків автоматичне вилучення з порожнини пресформи.
Принцип роботи термопластавтомата
Ливарна машина здійснюють завантаження гранульованого (набагато рідше порошкобразного) полімеру з завантажувального бункера сировини в зону завантаження матеріального циліндра. Потім шляхом нагрівання і пластикации (перемішування) розплавленої маси шнеком здійснюється його перехід в вязкотекучее (близьке до рідкого) стан. Після набору необхідної дози полімеру Термопластавтомат за допомогою створюваного гідроциліндром зусилля виробляє инжекцию (впорскування) розплавленого пластику в пресформ. Потім в її порожнині відбувається витримка виливка під тиском і стадія охолодження (для реактопластів - затвердіння).
В ході останнього етапу виробничого циклу машина розмикає форму і виштовхує готовий продукт, рідше вироби виймаються оператором (напівавтоматичний режим). Сучасні виробничі одиниці включають крім термопластавтомата так само різні засоби автоматаціі, зазвичай звані «роботами». Сучасні роботи беруть участь в зніманні виливки з області пресформи, також вони можуть закладати в порожнину оснащення етикетки, закладні деталі, а, крім того, брати участь в «подальшу долю» отформованной деталі, наприклад в її постобробці, укладанні і упаковці.
Особливості роботи з литтєвий оснащенням
При переробці термопластів температура пресформи не повинна бути вище температури склування полімеру або температури його кристалізації, тому обов'язково застосовують охолодження пресформи або її термостатирование. При переробці реактопластів, навпаки, форму нагрівають за допомогою різних способів до температури, вище точки затвердіння термореактивного пластика.
Малюнок 2. Форма встановлена на ТПА
При виготовленні прес-форм важливо пам'ятати про необхідність організації вентиляційних каналів (випарується), через які розплавлена маса своїм тиском повинна витісняти повітря з порожнини техоснащення. Відсутність випарується призводить до численних важко переборним дефектів готових пластикових виробів.
Прес-форми для лиття пластмас можуть бути гарячеканальні і холодноканальние. Гарячеканальні пресформи - більш сучасні, характеризуються відсутністю або мінімальною кількістю відходів (літників), більш швидким часом виробничого циклу, стабільним технологічним процесом і меншою кількістю шлюбу. Горячеканальних система передає тиск упорскування в область пресформи з мінімальними втратами. При цьому гарячеканальні пресформи не рекомендується застосовувати для переробки деяких нетермостойкіе пластиків, наприклад жорстких композицій ПВХ.
Малюнок 3. Прилад управління гарячим каналом
Параметри уприскування полімерного матеріалу при ЛПД
Тиск, що розвивається при уприскуванні ТПА, залежить від декількох параметрів:
- в'язкості розплавленого полімеру,
- особливостей літніковойсистеми, зокрема наявності холодного або гарячого каналу,
- конструкції пресформи,
- конструкції пластикового вироби та місця впуску розплаву.
Тиск в прессформе при уприскуванні розплавленої полімерної маси зростає в міру заповнення формотворною порожнини і подальшої витримки виливка. При цьому, як правило, величина заданого тиску витримки досягає 30-50 відсотків від заданої величини параметра. Ці параметри на сучасних термопластавтоматах задаються в системі управління і реалізується за допомогою гідравлічної (рідше найсучаснішою - електричної) системи литтєвий машини.
Особливості вибору термопластавтомата
При виборі ТПА для лиття пластмас під тиском насамперед враховують обсяг дози, тобто кількість розплаву полімеру, необхідного для випуску кожного конкретного виробу. Також важливо зусилля змикання ТПА, сила стиснення необхідна для фіксації прес-форми під час стадії уприскування і витримки. При неправильному виборі зусилля змикання форма буде відкриватися. Третім найважливішим параметром є геометрія області закріплення оснастки на ТПА, а саме розмір плит машини і відстань між колонами, а також «висоту пресформи». Ці величини визначають максимальний і мінімальний розмір литтєвий форми для установки на конкретний Термопластавтомат.
Крім зазначених найважливіших основних параметрів за вибором ТПА використовують кілька більш спеціальних, які докладно описані в спеціальній галузевій літературі. Наприклад, величина максимальної швидкості інжекції, вантажопідйомність плит ТПА (перш за все рухомий плити), співвідношення довжини шнека до його діаметру L / D, наявність режиму интрузии і т.п. Також важливо оснащення термопластавтомата різними вузлами і опціями. Для високошвидкісних машин застосовуються гідроакумулятори вприскування та інших переміщень. Для підключення роботів та інших допоміжних пристроїв контролер ТПА слід оснастити роз'ємами Euromap 12 або Euromap 67. Застосовуються датчики фактичного тиску розплаву, датчики падіння отформованной деталі та інші.
Спеціальні види лиття під тиском
Як правило, ЛПД полімерних матеріалів відбувається на горизонтальному термопластавтомате з використанням стандартної автоматичної пресформи холодноканального або горячеканальних типу. Розглянемо деякі види незвичайного застосування технології лиття пластмас під тиском, які в сумі складають кілька відсотків від усього обсягу ринку описуваного виду переробки пластиків.
Робота на вертикальному термопластавтомате
Ця технологія відрізняється від загальновживаних тим, що застосовується ТПА вертикального типу, а форма відкривається також в вертикальному напрямку. Метод хороший для дрібносерійного виробництва, тому що можливо застосовувати більш прості і недорогі у виготовленні пресформи. Також широко застосовується вертикальне ЛПД при використанні заставних елементів (як правило металевих). Головним недоліком, властивим такому лиття є складна автоматизація процесу - вироби не можуть випадати з вертикальних прессформ і їх доводиться витягувати вручну або роботом.
Каскадне лиття (з запірними клапанами)
Цей вид переробки завойовує все більшу популярність з огляду на те, що при відносно невисоких вкладеннях можна радикально поліпшити якість виробів, що випускаються. Каскадний уприскування можливий тільки з застосуванням горячеканальних прессформ особливого типу і відрізняється від стандартного наявністю горячеканальной системи з запірними клапанами. Управління клапанами може бути пневматична, гідравлічне та новітнє - електричне та здійснюється за допомогою спеціальних приладів. Каскад дозволяє управляти инжекцией полімеру в форму за бажанням оператора ТПА. Таким чином можна уникнути спаев, слідів течії полімерного матеріалу, Пригара та багатьох інших видів шлюбу при ЛПД.
інжекційне пресування
Цей технологічний процес відрізняється від стандартного тим, що уприскування полімерного матеріалу роблять в злегка розкриту пресформ (в цьому випадку доречно використовувати саме таку назву оснастки) за невеликий час до її остаточного змикання. Остаточне ущільнення полімеру і формування готового продукту здійснюються при повному змиканні пресформи. Способом инжекционного пресування виготовляють різні вироби як з термопластів, так і реактопластів. Метод застосуємо у разі недостатніх характеристик ТПА для даної виливки, зокрема зусилля змикання. Також якість при такому пресуванні на термопластавтомате в меншій мірі залежать від орієнтації макромолекул при уприскуванні (анізотропії), що може підвищити якість продукту в частині меншою усадки (якщо необхідно), кращих механічних властивостей і меншого жолоблення.
інтрузія
Інтрузією називається процес часткового заповнення формотворною порожнини в режимі екструзії за рахунок обертального руху шнека. Зазвичай він застосовується для виробництва важких, матеріаломістких виробів з пластиків. Таким чином можна застосовувати термопластавтомати з недостатнім для даного вироби об'ємом упорскування, тому що форма заповнюється не тільки за рахунок поступального, а й за рахунок обертального руху шнека в початковому положенні. Для интрузии важливо, щоб полімерний матеріал був досить текучим, а літніковие канали досить великого перерізу. Також важливо відзначити, що режимом интрузии оснащуються не всі ТПА, необхідно перевірити його наявність в специфікації машини.
Бікомпонентних і мультикомпонентних інжекція
Суттю бікомпонентних і мультикомпонентного лиття на ТПА є застосування двох або декількох видів полімеру, або одного і того ж пластика, але різних кольорів, для виробництва одного виробу на одному термопластавтомате. Як правило, в разі такого виду лиття застосовуються термопластавтомати з двома і більше вузлами пластикации (пари шнек - матеріальний циліндр). Спочатку в форму впорскується перший компонент, потім в ній той чи інший спосіб відкриваються додаткові порожнини і відбувається доінжекція другого компонента і т.д. У рідкісних випадках компоненти поступаються одночасно. При застосуванні бі- і мульти-компонентного (багатоколірного) лиття пластмас під тиском технологічне оснащення стає значно складніше. Як правило застосовуються форми з двома і більше роздільними горячеканальних системами. Що стосується можливостей перемикання з одного компонента на інший, то застосовують або поворотні механізми безпосередньо в прессформе, або так званий «поворотний стіл» в складі бікомпонентних литтєвий машини.
Лиття з газом
Для литого виробництва дуже товстостінних виробів з полімерів практично єдиним достойним технологією є інжекція з газом. Переробка пластиків цим способом проводиться на стандартних машинах, але з використанням адаптованих прессформ і спеціального модуля для генерації газового уприскування, підключеного до термопластавтоматів. Суть процесу в загальному випадку зводиться до доставки неповної дози полімерного матеріалу в формоутворювальну порожнину з подальшим впусканням стисненого під тиском 5-20 МПа газу в масу розплаву через спеціальні інжектори. Газ ущільнює пластик «зсередини» і притискає його до стінок форми. Таким чином виходить повністю відформована деталь з пустотами всередині. Уприскування з газом може застосовуватися зокрема для компенсації утяжин при великій різнотовщинності вироби. Крім того, важливо, що ЛПД з газом проводиться при зниженому тиску розплаву в формі, що дозволяє використовувати ТПА з меншими зусиллями змикання, ніж при стандартному процесі.
Крім описаних вище існує безліч видів більш спеціальних технологій описаного виду переробки, наприклад, лиття при низькому тиску, PIM і RIM технології, технології «сендвіч» і «моносендвіч», робота на «карусельних» машинах і т.д.
ПластЕксперт рекомендує:
Стаття про те
, Як вибрати виробника пресформи для лиття пластмас?
Оголошення про покупку і продаж устаткування можна подивитися на
Обговорити гідності марок полімерів і їх властивості можна на
Зареєструвати свою компанію в каталозі підприємств