Технология литья полимеров под давлением и ее особенности

Белорусский национальный технический университет

Факультет технологий управления и гуманитаризации

Кафедра «Организация упаковочного производства» 
 
 

Курсовая  работа

По дисциплине «Технология переработки полимеров»

Тема «Технология  литья полимеров под давлением  и ее особенности» 
 
 

Исполнитель: студентка  группы 108318    

Руководитель, профессор                          Карпунин И.И.           
 
 
 
 

Минск 2010 г

Содержание

- введение……………………………………………………………………………...……3

- общая информация…………………………………………………………………..4

- инжекционно-раздувное  формование……………………………………..5 
- литье вспененных полимеров………………………………………………….8

- инжекционно-газовое  литье………………………………………………..…13

- многокомпонентное  литье под давлением…………………………….18

- основные дефекты,  возникающие при литье полимеров  под давлением и рекомендации  по их устранению…………………………21

- заключение………………………………………………………………………………27

- список литературы…………………………………………………………………..28

- приложение………………………………………………………………………………29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Литье под давлением  – это самый распространенный способ получения изделий из полимерных  материалов. Он применяется как в  производстве небольших деталей, например, шестеренок для часов, так и для  изготовления изделий большого размера ( мусорные баки, автомобильные бамперы). В большинстве случаев изготовленные по этой технологии изделия не требуют дополнительной обработки.

Литье под давлением  включает в себя пластикацию гранулированного или порошкообразного материала ( формовочной  массы) и его перемещение под  высоким давлением и на высокой  скорости в формующую полость  литьевой формы где он застывает  за счет охлаждения или «сшивки», что  позволяет извлечь готовое изделие из формы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Общая информация

Литье под давлением  представляет собой периодический  процесс переработки полимеров. Полимерное сырье пластицируется в  обогреваемом цилиндре узла пластикации, а затем посредствам выступающего в качестве поршня шнека впрыскивается  в формующую полость литьевой формы. В процессе выдержки под давлением  в полости формы расплав застывает, и по прошествии определенного времени  охлаждения извлекается в виде готового изделия.

Технологические этапы  литья под давлением (узел смыкания, узел впрыскивания и узел литья) представлены на циклической диаграмме пресса.

Смыкание литьевой формы

Выдвижение мундштука

Дозирование

Впрыск

Выдержка под давлением

Время охлаждения

Отвод мундштука  назад

Размыкание формы

Извлечение изделия 
 
 

Инжекционно-раздувное  формование

Машины, используемые для  инжекционно-раздувного формования

Для изготовления изделий  методом инжекционно-раздувного формования используют соответствующие машины.

Само понятие инжекционно-раздувного формования говорит о том, что  в данном случае речь идет о сочетании  двух технологий: литье под давлением  и формования с раздувом.

Достоинства обоих  способов переработки дополняют  друг друга, то есть точность литья под давлением и возможность придания изделиям различных конфигураций, характерная для формования с раздувом. Кроме того, данный метод обладает преимуществом практически безотходного производства. Инжекционно-раздувное формование преимущественно используется для изготовления вращательно-симметричных полых изделий, например, бутылок, стаканчиков.

Установки для инжекционно-раздувного формования  состоят из узла впрыска и узла раздува. Используются два различных метода, которые получили названия одноступенчатого и двухступенчатого. Одноступенчатый метод (рис 8.71) подразумевает изготовление в машине посредствам литься под давлением, так называемой заготовки, которая затем, раздуваясь в раздувной станции, превращаясь в полое изделие. При этом отпадает необходимость повторного разогрева заготовки до температуры раздува. Кроме того, машины, используемые для одноступенчатого метода работы, характеризуются тактовым рабочим циклом.

В отличие от изложенного  варианта при применении двухступенчатого метода заготовка производится в  литьевой машине, затем проходит этап промежуточного хранения, и лишь потом  в другой машине

превращается в  полое изделие с помощью процесса раздувания.

 

В одноступенчатом  методе узел пластикации расположен напротив блока смыкания с крепежными плитами формы и узла перемещения  заготовки. Обычно предлагаемые машины отличаются друг от друга типом узла перемещения. Приведение его в действие может осуществляться механически или гидравлически.

В  условиях промышленного  производства положительно зарекомендовали  себя многопозиционные установки, оборудованные, например, горизонтальным вращающимся  столом (рис.8.72).

Этот стол служит для приема инжекционно-раздувных  дорнов. Тактовое вращательное движение на 120⁰ выполняется механизмом переключения. Стол опускается или поднимается гидравлически.

Инжекционно-раздувные  формы

Инжекционно-раздувные  формы состоят из двух узлов, а  именно из раздувной и литьевой форм. К литьевой форме относится так называемый керн, который в процессе раздува выступает в качестве раздувного дорна. Другая задача керна состоит в подаче заготовки к узлу раздува.

Как правило, формы изготавливаются из стали.

Наряду с формообразующими элементами в состав каждого инжекциооно-раздувной  формы входит устройство, предназначенное  для извлечения изделия из нее. Оно  состоит из снимающей плиты и  выталкивателя, срабатывающего от сжатого  воздуха.

Еще одной  составной частью формы являются участки термостатирования, которые  могут быть изолированы друг от друга  и управляться отдельно. На рис.8.73 приведен пример разделения формы на зоны термостарирования. Зона 1 служит для охлаждения горлышка бутылки  и ввиду ее интенсивного охлаждающего действия, изолируется от прочих компонентов формы посредствам воздушных каналов. В зоне 2 – корпус формованного изделия. Здесь должна обеспечиваться оптимальная температура раздувания и формования. На участке литника ( зона 3) вновь необходимо интенсивное охлаждение, которое способно противодействовать нагреву формы за счет прилегающего мундштука. Зона 4 служит для поддержания определенной температуры керна, который может быть, как нагрет, так и охлажден.

Литье вспененных полимеров

Машины, используемые для  литья вспененных термопластов

Для переработки  вспененных термопластов были разработаны специальные машины. Вновь разработанные литьевые машины, работающие при пониженном давлении (рис.8.74) схожи со стандартными литьевыми машинами высокого давления, однако для них характерны другие внешние размерные параметры. Помимо этого, подобные машины оборудованы другими узлами смыкания. Ввиду малых давлений внутри литьевой формы размеры ее крепежных плит достаточно велики, пути размыкания продолжительны, а усилие смыкания незначительно. Узел смыкания, как правило, срабатывает гидромеханически, то есть функции смыкания и размыкания отделяются от функций удержания в закрытом состоянии. Узел впрыска позволяет работать с высокой скоростью, предотвращает преждевременное образование газа-порообразователя расплава и обеспечивает точную дозировку полимерного сырья. Необходимая скорость впрыска, равная приблизительно 500 мм/сек, достигается при помощи насосных или аккумуляторных машин. Перемещение насосной машины обеспечивается подаваемым гидравлическим насосом потоком масла, так что скорость впрыска напрямую зависит от подачи насоса, что предполагает высокую мощность его привода.

Высокая скорость впрыска  аккумуляторной машины достигается  с помощью предварительно накопленного в аккумуляторе давления масла. Необходимый  объем масла подается в накопитель, где спрессовывает определенный объем газа, например, азота. При использовании привода подобного типа достаточно незначительной мощности насоса.

Наряду с описанными типами машин существуют линии, на которых  возможно сочетание узлов впрыска  и смыкания различных размеров.

Для увеличения числа  изделий на круглых столах были смонтированы многогнездные формы. В результате получились так называемые ротационные системы, в которых используются, например, до десяти узлов смыкания, а полимерное сырье подается из одного узла впрыска (пластикации).

Литье вспененных термопластов

Изделия, полученные литьем вспененных термопластов 
, отличается от монолитных изделий меньшим весом и большой толщиной стен(5 мм и толще), что обеспечивает лучшую жесткость и незначительные внутренние напряжения. Благодаря этому у таких изделий отсутствует тенденция к короблению. Качество поверхности изделий, изготовленных с использованием данного метода, практически не отличается от монолитных литых изделий. Изделия с пористой структурой используются в мебельной промышленности, радио- и приборостроении, в индустрии отдыха  и туризма, в автомобилестроении и при изготовлении полимерного сырья, которое содержит порообразователи. Окончательное заполнение литьевой формы происходит за счет расширения порообразователя. Течение пресса подразделяется на пять этапов:

1. Пластикация и дозировка расплава полимера.
2. Впрыск накопленной дозы.
3. Вспенивание внутри формы.
4. Охлаждение изделия.
5. Извлечение изделия из формы.

В большинстве случаев термопластичная формовочная масса уже содержит порообразователь, так что в процессе пластикации шнек захватывает гранулят, расплавляет его, а затем подает расплав в инжекционный цилиндр. В цилиндре расплав выдерживается под давлением, превышающем давление порообразователя. Мундштук с клапаном предотвращают нежелательное вытекание расплава перед началом впрыска. Процесс заполнения формы состоит из двух этапов:

1. Впрыск расплава, объем которого меньше объема формы, с высокой скоростью впрыска.
2. Расширение газа-порообразователя, ведущее к окончательному заполнению формы. В ходе последующего периода охлаждения от изделия отводится тепло до тех пор, пока наружная поверхность не затвердеет до такой степени, что сможет противостоять давлению порообразователя внутри изделия. На ряду с методом литья вспененных термопластов для переработки термопластичного полимерного материала, содержащего порообразователи, существуют и другие методы. Их общая цель – улучшение структурных свойств и свойств поверхности готового изделия

Литьевые  формы

Для изготовления материалов из вспененных материалов используют литьевые формы,  которые  несколько отличаются от обычных. Ввиду  более низкой выталкивающей силы металла форм на ряду со сталью могут  быть использованы и такие материалы, как смола, алюминий, цинковые или  медные сплавы. Решающими критериями в этом вопросе являются количество изделий и требования, предъявляемые к их размерной точности.

Использование цветных металлов дает преимущества лучшей обрабатываемости и более  высокой теплостойкости. С положительной  стороны зарекомендовало себя сочетание  стали и цветных металлов, при  использовании, которого стандартная  форма изготавливается из стали, а ее оформляющие детали из медно-цинковых или алюминиевых сплавов.

Критерием качества изделий из вспененных термопластов является состояние их поверхности. В отличие от  обычных изделий, полученных литьем под давлением в формах с зеркально блестящими поверхностями, при изготовлении изделий из вспененных материалов желательно использовать частично структурированные поверхности (например, имеющие структуру древесины), шероховатые поверхности или формы, подвергнутые пескоструйной обработке.