Основні різновиди лиття пластмас під тиском
Лиття під тиском застосовують переважно для виготовлення виробів з термопластів. Здійснюють під тиском 80-140 МПа (800-1400 бар) на ливарних машинах поршневого або гвинтового типу, що мають високий ступінь механізації та автоматизації. Ливарні машини здійснюють дозування гранульованого матеріалу, переклад його в в'язкотекучий стан, упорскування (інжекції) дози розплаву в ливарні форми, витримку в формі під тиском до його затвердіння або затвердіння, розмикання форми і виштовхування готового виробу. При переробці термопластів ливарні форми термостатируют (температура її не повинна перевищувати температури склування або температуру кристалізації), а при переробці реактопластів нагрівають до температури затвердіння. Тиск лиття залежить від в'язкості розплаву матеріалу, конструкції литтєвий форми, розмірів літніковойсистеми і формованих виробів. Лиття при надвисоких тисках (до 500 МПа) зменшує залишкові напруги в матеріалі, збільшує ступінь орієнтації кристалізуються полімерів, що сприяє зміцненню матеріалу і забезпечує більш точне відтворення розмірів деталей.
Тиск в литтєвий формі при заповненні розплавом полімеру підвищується поступово (в кінці витримки під тиском досягає 30-50% від тиску лиття) і розподіляється по довжині оформляє порожнини нерівномірно внаслідок високої в'язкості розплаву і швидкого її наростання при охолодженні або затвердінні.
Лиття під тиском дозволяє виготовляти деталі масою від часток грама до кількох кілограмів. При виборі машини для формування виробу враховують обсяг розплаву необхідний для його виготовлення, і зусилля змикання, що вимагається для утримання форми в замкнутому стані в процесі заповнення розплавом оформляє порожнини.
Для вирівнювання тиску і поліпшення умов заповнення форми застосовують лиття під тиском з попередніми стиском розплаву, інжекційне пресування, лиття під тиском з накладенням механічних коливань і ін. Методи.
Лиття під тиском з попередніми стиском розплаву здійснюють на литтєвий машині, сопловий блок якої забезпечений краном. При закритому крані виробляють стиснення розплаву полімеру в нагрівальному циліндрі машини до тиску лиття. Після відкриття крана розплав під високим тиском з великою швидкістю заповнює порожнину литтєвий форми і додатково нагрівається за рахунок роботи сил тертя. Для запобігання механодеструкція полімерного матеріалу швидкість течії литтєвого розплаву по ливникових каналах іноді обмежують. Попереднє стиснення розплаву дозволяє в 1,5-2 рази зменшити час заповнення форми і збільшити шлях течії розплаву до моменту його застигання, що дозволяє відливати довгомірні тонкостінні деталі.
Інжекційне пресування відрізняється від звичайного лиття під тиском тим, чтовприск дози розплавленого полімерного матеріалу виробляють в неповністю зімкнуту форму. Ущільнення матеріалу здійснюють при остаточному змиканні форми (пресування). Метод дозволяє отримувати як дуже тонкостінні, так і товстостінні деталі з термо- і реактопластів. Вироби, виготовлені цим методом, мають меншу анізотропію (залежність фізичних властивостей речовини від напрямку) механічних властивостей і меншу усадку.
Лиття під тиском з накладенням механічних коливань застосовують для виготовлення виробів з полімерних матеріалів, розплави яких володіють яскраво вираженими властивостями псевдопластичні рідини рідин. Вплив механічних коливань викликає різке зниження в'язкості таких розплавів, в результаті чого зменшується час заповнення форми і відбувається більш рівномірний розподіл тиск по довжині оформляє порожнини.
Інтрузія - метод формування товстостінних виробів на гвинтових ливарних машинах, обсяг вприскування яких може бути значно менше обсягу виробу, що формується. В процесі заповнення форми ливарна машина працює в режимі екструдера, нагнітаючи розплав полімеру через широкі ливникові канали в оформляють порожнину при порівняно невисокому тиску; після заповнення форми гвинт (шнек) під дією гідроциліндра рухається як поршень вперед і подає в форму під більш високим тиском кількість розплаву, необхідне для оформлення деталі і компенсації усадки матеріалу.
Pim-Технологія. Новий процес формування складних виробів, що виготовляються з керамічних або металевих порошкових матеріалів. Технологія лиття під тиском порошкових матеріалів все частіше використовується при виготовленні складних деталей промислового або побутового призначення. Поряд з іншими технологічними процесами формування, такими, як прецизійне лиття, лиття порошкових матеріалів широко застосовується при осьовому або ізостатичному формуванні. Деталі, виготовлені з керамічного або металевого порошкового матеріалу, знаходять застосування в автомобілебудуванні, верстатобудуванні, при виробництві магнітів, в текстильній промисловості, в годинниковій промисловості, для виробництва товарів народного споживання, в прецизійних механізмах, в медицині, стоматології та фарфорової промисловості. В принципі, всі матеріали, представлені у формі, що спікається порошку можуть бути змішані з відповідним пластикатом і перероблені на литтєвий машині. В якості найбільш часто зустрічаються слід згадати металеві порошки, а також порошкові оксиди, карбіди і силікати. Для переробки металевих або керамічних порошкових матеріалів потрібно здійснити перемішування порошкового підстави і пластикату, забезпечивши таким чином гомогенізацію суміші, після чого (за допомогою спеціального екструдера) отримати гранульований матеріал. Цей гранулят, іншими словами сировину, підготовлене для лиття під тиском, пластифицируется в циліндрі пластикации ТПА (термопластавтомати), а потім впорскується в пресформ. З отриманої деталі спочатку віддаляється пластикат - сполучна речовина, після чого отримана заготівля піддається термічній обробці в спеціальних печах спікання. Лиття металевих і керамічних матеріалів стає економічно ефективним, коли складні деталі високої точності виконання потрібно виробляти у великих кількостях. Сувора послідовність литтєвого робочого циклу і стабільність процесу дозволяють виробляти первинні заготовки з порошкових матеріалів. Деталі з внутрішніми різьбами, виїмками складної форми і високою якістю поверхні можуть проводитися швидко і якісно на термопластавтоматах в ручному або автоматичному режимах.
Мультикомпонентних лиття. Завданням мультикомпонентного лиття є автоматичне виробництво виробів з більш ніж одного полімерного компонента в рамках одного робочого циклу. В даному процесі кожен колір або компонент чітко розмежовано один від одного; наступний компонент впорскується поверх попереднього -як це має місце в разі виготовлення автомобільної оптики або рамкових компонентів з інтегрованими елементами індикації. Мультикомпонентних (багатобарвне) лиття може передбачати два, три або чотири компоненти. При цьому значно збільшується складність конструкції пресформи. Для складних конфігурацій стикування компонентів часто використовують пресформи з поворотними модулями.
Індексний поворотний механізм, необхідний для цих типів завдань, може являти собою як модуль, інтегрований в пресформ, так і пристрій, змонтований на самій машині. Залежно від конструкції пресформи, можна повертати або цілу половину форми, або лише одну внутрішню плиту форми.
Лиття з газом - відповідний спосіб виготовлення товстостінних виробів із пластмас. При лиття великогабаритних виробів, таких як бампери і панелі приладів автомобілів, корпуси телевізорів, моніторів, лиття пластмас з газом дозволяє отримувати високоякісні деталі, застосовуючи менші зусилля змикання термопластавтоматів. При лиття з газом, як правило, використовують стандатние ливарні машини, що і є секретом популярності даної технології. Лиття з газом дозволяє використовувати ТПА з невеликим зусиллям змикання, що призводить до відмінних економічних результатів при литті великих виробів.
Зазвичай, при лиття під тиском, ущільнення полімеру в прессформе відбувається за рахунок тиску, створюваного на стадії витримки полімерного матеріалу під тиском в гидроцилиндре вузла вприскування термопластавтомата. Якщо виріб товстостінні, то найчастіше на стовщеннях - в конструкційних вузлах вироби, наприклад, навпаки ребер жорсткості або закраин, з'являються утяжіни. Нерівномірний ущільнення полімеру призводить до нерівномірності усадочних процесів, а, отже, до викривлення готового продукту і викликає підвищені залишкові напруги.
У разі застосування лиття пластмас з газом, ущільнення полімеру досягається головним чином не за рахунок за рахунок тиску витримки, а за рахунок тиску газу (50-200 атм). Як газу найчастіше використовують азот, який відносно дешевий і доступний. Крім того, азот інертний до більшості хімічних сполук. Газ в формоутворювальну порожнину пресформи надходить або з балонів, або з генераторів азоту. Технологія лиття пластмас з газом допомагає виробляти вироби з високою стабільністю розмірів, гарною якістю поверхні, мінімумом утяжин і викривлення, і все це при значній економії полімерного матеріалу.
Головним чином, існують два різновиди технологій лиття з газом.
1) Технології, в яких газ подається в розплавлений полімер і формує порожнини всередині розплаву (міжнародна назва - GAIM або GAM).
2) Технології, в яких газ подається в порожнину форми для отримання стороннього тиску на виливок (міжнародна назва - external gas molding).
Обидва варіанти є свої області застосування, але майже завжди можуть бути застосовані на одному і тому ж обладнанні.
У свою чергу, технології з подачею газу в розплав полімеру (перший тип) поділяються на кілька різновидів, які можуть бути класифіковані за особливостями проведення технологічного процесу, за місцем подачі газу, за типами одержуваних виробів:
1. Зварювальні роботи з газом, використовуючи неповний уприскування матеріалу - (міжнародна назва - blow up process, short shut process);
2. Зварювальні роботи з газом з повним уприскуванням полімерного матеріалу - повне заповнення формотворною порожнини полімером перед подачею газу (міжнародна назва - overflow process / side cavity process / spill-over process);
3. Зварювальні роботи з газом з повним уприскуванням з подальшим витісненням розплаву назад в циліндр литтєвий машини (міжнародна назва - push back process);
4. Зварювальні роботи з газом, використовуючи точковий впорскування газу в деякі області вироби для уникнення утяжин (міжнародна назва - compensation process);
5. Зварювальні роботи з газом зі зміщенням знаків пресформи (міжнародна назва - core-pull process).
Принцип другого типу технології лиття з газом полягає в тому, що після впорскування пластика в порожнину форми подається газ. В іншому лиття виробляється в звичайному режимі. Газ в цьому випадку подається між стороною вироби, протилежної лицьової і стінкою пресформи. Дана технологія також дозволяє отримати хорошу лицьову поверхню виробу, проте в цьому випадку страждає поверхню зворотного боку виробу, з боку якої діє тиск газу, яка виходить нерівною. Крім того, в цьому випадку існують високі вимоги до якості обробки змикаються поверхонь полуформ, які повинні точно прилягати одне до одного для уникнення витоків газу.