Холодноканальные формы

Этот тип форм наиболее распространен в литье под давлением. До 90%изделий, получаемых на ЛМ, приходится на холодноканальную технологию.

Достоинства подобных литьевых форм:

сравнительно невысокая стоимость;

простота изготовления и обслуживания;

сравнительно невысокая стоимость ремонтно-восстановительных операций;

универсальность по виду перерабатываемых полимеров.

Принципиальное устройство холодноканальной формы показано на рис. 22.3.

Рис. 22.3 Схема устройства холодноканальной литьевой формы

Формообразующимидеталями являются матрица 1, пуансон 2 и литниковая втулка 6, выталкиватели 9и 10. Все эти детали в той или иной мере соприкасаются с расплавленным полимером, участвуют в оформлении отливки и являются технологическими, то есть непосредственно участвующими в технологии процесса.

Конструктивныедетали, то есть такие, которые обеспечивают взаимодействие элементов литьевой формы, ее прикрепление к ползуну и стойке узла смыкания, терморегулирование формы и др., — это центрующая шайба 5, плиты 3и 4, пластина 7и направляющие колонки 8с втулками. В матрице и пуансоне выполнены цилиндрические каналы 11для охлаждающей жидкости.

Вентиляционные каналы соединяют оформляющую полость с атмосферой. Они служат для удаления воздуха и летучих веществ из объема, заполненного расплавом. Максимальная глубина каналов определяется материалом изделия и составляет от 0,04 до 0,06 мм. Число каналов выбирается конструктивно. Нередко, особенно в случае тонкостенных изделий, газообразные вещества из формующей камеры удаляются через зазоры в сопрягаемых элементах формы.

При работе плита 3прикрепляется болтами к передней стойке ЛМ и штифуется, а плита 4таким же способом прикрепляется к ползуну. Поэтому матричная часть формы неподвижна, а пуансонная (2, 4, 7, 9, 10)перемещается возвратно-поступательно, открывая (размыкая) и запирая (смыкая) форму. При отходе пуансона влево шток 10 упирается в неподвижную заднюю стойку ЛМ (рис. 22.3),вследствие чего узел выталкивателя смещается относительно пуансона 2, его штоки 9упираются в изделие илитник и выбрасывают их из формы.

Литниковая системапредставляет собой совокупность каналов, по которым расплав полимера доставляется от узла пластикации к оформляющим гнездам литьевой формы. Полимер, заполняющий каналы литниковой системы, образует технологические отходы производства, усложняющие и удорожающие его, поэтому объем литников минимальный. Кроме того, конструкция литниковой системы должна обеспечивать одновременность заполнения формующих гнезд, легкое отделение формуемого изделия от литника и не должна быть причиной образования в изделии стыков, спаеки дефектов поверхности.

Литниковая система с затвердевающим в ней расплавом состоит из тpex основных элементов (рис. 22.4): центрального 1, распределительных (разводящих) 2,3ивпускного 4литников. Центральный литник располагается в литниковой втулке (рис. 22.4, поз. 6), разводящие и впускные литники — могут быть выполнены как в матраце, так и в пуансоне формы.

Рис. 22.4 Схема холодноканальной литниковой системы

По оси центрального канала в пуансоне выполняется углубление, так называемый копильник 5, в котором скапливаются непроплавленные частицы расплава, присутствующие, как правило, на фронте потока расплава (пробка из конусной части канала сопла и пр.).

Контрольные вопросы к лекции

1. Каково назначение мундштуков литьевой машины?

2. Какие разновидности мундштуков литьевых машин существуют?

3. Какова особенность конструкции мундштуков открытого типа (свободного истечения)?

4. Каковы особенности конструкции запирающихся мундштуков?

5. Какие разновидности клапанов запирающихся мундштуков существуют?

6. Какие требования предъявляются к работе механизма запирания формы литьевой машины?

7. Что представляет собой традиционный узел смыкания литьевой машины?

8. Какова функция литьевой формы в процессе получения полимерных изделий методом литья под давлением?

9. По каким основным признакам классифицируют формы для литья под давлением?

10. Каковы достоинства и недостатки холодноканальных форм литьевых машин?

11. Каковы особенности конструкции холодноканальных литьевых форм?

12. Что представляет собой литниковая система холодноканальной литниковой формы?

Дефекты литьевых деталей из полимерных материалов и способы их устранения

Дефекты структуры деталей из полимерных материалов (ПМ), изготовленных литьем под давлением, не только нарушают декоративные свойства (прозрачных деталей), но и часто приводят к ухудшению механических характеристик ПМ.

К характерным внутренним дефектам литьевых деталей из ПМ (исключая несплошности) относятся струйность, холодные пробки, эффект грампластинки и холодные спаи.

Струйность (иначе - свободная струя) представляет собой дефект в виде застывшей струи расплава, отличающейся по цвету от остального материала.

Такой дефект образуется, когда фронт расплава формируется не на впускном литнике. Особенно часто это происходит, когда поток расплава, поступая в пресс-форму для толстостенной детали, непосредственно не вступает в контакт со стенкой пресс-формы или каким-либо препятствием. «Пролетая» сквозь литник, расплав остывает на относительно холодной оформляющей поверхности, а затем на него наслаивается следующий поток расплава, при этом между слоями не формируется однородной связи. Эти дефекты могут оказаться полностью или частично скрытыми внутри отформованной детали.

Помимо ясно различимых визуально поверхностных дефектов это явление также ведет к возникновению остаточных напряжений в детали и также к ее короблению при охлаждении, что в целом отрицательно сказывается на ее качестве.

В большинстве случаев предотвратить появление струйности только путем изменения технологических параметров литья невозможно. Для этого необходимо тщательно продумать расположение и геометрическую форму литниковой системы.

Холодные пробки представляют собой частицы застывшего расплава вблизи центрального литника, которые могут быть, как видимы снаружи, так и скрыты внутри детали.

Этот дефект появляется, когда расплав остывает в сопле материального цилиндра или в центральном литнике из-за их недостаточной температуры. Поскольку первая порция расплава поступает в пресс-форму в области литника, то дефект образуется именно здесь. Способы предотвращения холодной пробки могут быть связаны как с оптимизацией температурного режима, так и с конструктивными мероприятиями (рис. 23.1).

Рис. 23.1Плохо продуманный участок перехода от сопла к пресс-форме (слева) приводит к образованию холодной пробки. Увеличение площади обогрева сопла и соответственно повышение его температуры позволяет избежать этого дефекта, а конусность отверстия впрыска в сопле облегчает отрыв пробки (справа).

Бороздки (эффект грампластинки) представляют собой протяженные выступы на поверхности деталей, расположенные в направлении, поперечном направлению течения расплава ПМ в пресс-форме, и чаще всего - в конце пути потока расплава.

Первопричиной возникновения этого дефекта является низкая скорость впрыска и течения расплава, вследствие чего расплав слишком быстро застывает на поверхности формы и тормозит движение потока, фронт которого искажается (рис. 23.2). Образующиеся при этом бороздки, очень напоминающие мелкие бороздки граммофонной пластинки, уже не могут быть разглажены при выдержке под давлением. Предупреждению этого дефекта будут способствовать конструкторско-технологические мероприятия, направленные на увеличение текучести расплава ПМ и скорости его впрыска.

Рис. 23.2 Искажение фронта потока из-за слишком малой скорости впрыска может вызвать появление дефектов в виде бороздок на поверхности детали (эффект грампластинки).

Холодный спай представляет собой место встречи в пресс-форме двух подохлажденных потоков расплава ПМ (рис. 23.3), в результате чего это место в литьевой детали становится ослабленным. Холодный спай выглядит на поверхности литьевой детали как царапина или канавка. Расположение таких дефектов всегда соответствует направлению движения потоков расплава.

Рис. 23.3Встреча двух потоков расплава ПМ позади оформляющих знаков приводит к образованию холодного спая - тем менее выраженного, чем ближе угол слияния потоков к 0°. Холодный спай заканчивается там, где на дальнейшем пути течения оба потока объединяются в один поток.

Эти дефекты появляются там, где происходит разделение и слияние потока расплава, например, при обтекании расплавом оформляющего знака в пресс-форме (рис. 23.3). При наличии в ПМ красителей на таких участках происходит изменение цвета из-за различий в направлениях ориентации расплава. Чем меньше угол, под которым происходит слияние фронтов отдельных частей потока, тем менее заметна будет линия холодного спая.

В большинстве случаев путем конструктивно-технологических мероприятий не удается полностью избежать появления холодных спаев, однако можно сделать эти дефекты менее бросающимися в глаза или «перенести» их в менее напряженное и (или) менее заметное место детали.

К характерным поверхностным дефектам литьевых деталей из ПМ относятся свили.

Поверхностные дефекты литьевых деталей из полимерных материалов (ПМ) в виде свилей сильно ухудшают декоративные свойства деталей, что приводит к их отбраковке и, соответственно, к экономическим потерям. Основными причинами происхождения свилей в деталях из ПМ, полученных литьем под давлением, являются повышенная влажность и термическая деструкция ПМ, неравномерное смешивание ПМ с красителем и присутствие коротковолокнистого наполнителя. Ниже, на основании опыта, накопленного компанией Demag Plastics Group, приводятся наиболее вероятные причины возникновения подобных дефектов и способы их предупреждения.

Свили из-за влаги (точнее - из-за повышенной влажности ПМ) выглядят как блестящие длинные полосы на поверхности литьевых деталей и характерны для достаточно влагоемких ПМ - полиамидов (ПА), АБС-пластика, полиметиилметакрилата (ПММА). САН-пластика (сополимера стирола и акрилонитрила), полибутилентерефталата (ПБТ). При плавлении недостаточно подсушенных ПМ в материальном цилиндре термопластавтоматов (ТПА) наблюдается образование пузырьков водяного пара, которые в процессе литья выходят на поверхность детали и лопаются, вызывая появление U-образных полос.

Зачастую трудно различить, какие свили на поверхности готовой детали вызваны присутствием влаги в расплаве, а какие - обугливанием. Для определения причины образования полос имеется простой тест. Расплав нужно впрыскивать сквозь литьевое сопло очень медленно. При этом появление пузырьков на поверхности жгута при медленном выдавливании расплава будет ясным указанием на присутствие воды в ПМ. Обычно в таком случае для того, чтобы избежать появления свилей, достаточно бывает соответствующей сушки гранул ПМ.

Свили от красителя в виде неравномерно окрашенных полос или плавных переходов от одного цвета к другому на поверхности литьевых деталей из ПМ возникают в результате неравномерного смешивания красителя с основным ПМ и/или термического разложения красителя. При этом причинами термической деструкции красителя могут быть не только повышенная температура расплава ПМ и/или длительное время его пребывания в ТПА, но и резкое повышение температуры в результате выделения тепла от внутреннего трения в расплаве при его быстром впрыске сквозь узкое сечение литниковых каналов литьевой формы. Полосы могут располагаться как вблизи, так и вдали от центрального литника, а иногда, причем очень отчетливо, проявляются после обтекания потоком расплава острых кромок. Кроме того, при подборе красителя необходимо убедиться в его физической и химической совместимости с основным полимером и другими компонентами ПМ.

Свили от пригаров на поверхности литьевых деталей являются следствием термической деструкции расплава ПМ и выглядят как серебристые или разной насыщенности коричневые полосы.

Коричневые полосы разной интенсивности окраски вызваны окислением или термическим разложением расплава, а серебристые полосы свидетельствуют о наличии повышенного внутреннего трения в расплаве ПМ в зонах шнека, затвора обратного потока, сопла материального цилиндра, литниковых каналов малого сечения или острых кромок оформляющей полости литьевой формы. Часто термическая деструкция ПМ происходит в том случае, когда ТПА в течение длительного времени простоял с нагретым материальным цилиндром.

Если полосы обнаруживаются только в районе центрального литника, то это, как правило, связано с тем, что в горячем распределительном литнике или в литьевом сопле не поддерживается оптимальный температурный режим.

Из-за термической деструкции расплава ПМ его текучесть может увеличиться настолько, что произойдет перелив деталей.

Свили от стекловолоконвозникают в результате нарушения их равномерности распределения в расплаве ПМ. Поверхность стеклонаполненных литьевых деталей из ПМ может быть различной - от матовой или шероховатой до частично блестящей с металлическим отливом, особенно в местах холодных спаев, где происходит слияние потоков расплава, огибающих оформляющие знаки в пресс-форме.

Когда впрыск расплава со стекловолокном производится медленно, a темпеpaтypa пресс-формы невелика, и расплав быстро отвердевает на оформляющей поверхности пресс-формы, возможен выход стекловолокна на поверхность детали с ухудшением ее текстуры.

В месте объединения двух потоков расплава (холодный спай) ориентация волокон в направлении, перпендикулярном направлению течения, приводит к неравномерности структуры, появлению хорошо видимого шва и, кроме того, ухудшению прочностных характеристик детали. Это явление еще более отчетливо проявляется в тех случаях, когда режим подготовки расплава в материальном цилиндре ТПА не оптимален и не удается добиться равномерного распределения стекловолокон и расплаве ПМ, поэтому необходимо согласование всех технологических параметров.

Следует заметить, что и упорядоченная ориентация расплава ПМ может вызывать появление дефектов на поверхности деталей в виде полос, напоминающих стеклянные волокна

Дата добавления: 2014-05-17; просмотров: 688; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!