Технология инжекционного литья изделий из термопластов

Технология инжекционного литья изделий из термопластов

Технологический процесс инжекционного литья изделий из термопластов состоит из следующих операций:

  • пластикация (плавление, гомогенизация, дозирование полимера)
  • смыкание формы;
  • подвод узла впрыска к пресс-форме;
  • впрыск расплава;
  • выдержка расплава в закрытой пресс-форме под давлением (с отводом или без отвода узла впрыска);
  • выдержка изделия в закрытой пресс-форме при охлаждении;
  • раскрытие формы, выталкивание и извлечение изделия;
  • удаление литника или литниковой системы (в случае применения пресс-формы с холодноканальной литниковой системой (ХКС)

Полимерный материал из загрузочного бункера термопластавтомата (ТПА) поступает в цилиндр пластикации, или материальный цилиндр, оснащенный системой обогрева с помощью внешних кольцевых электронагревателей по зонам, количество которых в зависимости от размера цилиндра варьируется от 3-4 до 6-8. Кроме этого нагрев перерабатываемого материала осуществляется за счет тепла трения, выделяемого при пластикации, и сдвиговой деформации (сдвигового напряжения) при течении материала через сопло. Внутри цилиндра передвижение материала осуществляется с помощью шнека, который способен как на вращательное, так и на поступательное движения от гидравлического или электрического привода.

Шнек условно делится на зоны загрузки (питания), плавления (сжатия) и дозирования.

За зону загрузки обычно принимается отрезок длины шнека от загрузочного отверстия до места появления на поверхности цилиндра или шнека слоя расплава; зона плавления – это участок шнека от начала появления расплава до полного или неполного расплавления гранул, рассредоточения оставшихся твердыми гранул в расплаве и перехода на движение расплава за счет вязкого течения; в зоне дозирования происходит окончательное плавление гранул полимера, выравнивание температуры расплава и его гомогенизация.

Разделение шнека на зоны условно, поскольку в зависимости от природы перерабатываемого полимера, температурно-скоростного режима процесса и других факторов начало и окончание определенных операций могут смещаться вдоль шнека, захватывая различные зоны или переходя из одного участка в другой. Границы зон шнека и зон обогрева цилиндра могут не совпадать.

ке

Цилиндр пластикации соединен с узлом впрыска, оборудованным в зависимости от текучести полимера соплом либо открытого типа, либо соплом с запирающимся игольчатым клапаном. Такие сопла применяются для литья низковязких полимеров, как, например, ПА для предотвращения вытекания материала в период между циклами. Сопло для лучшего контакта с литниковой втулкой пресс-формы и с целью предотвращения ее продавливания имеет сферическую поверхность.

Пресс-форма устанавливается на ТПА в пространстве между двумя его крепежными плитами – неподвижной и подвижной – на которые она крепится с помощью болтов или прижимов специальной конструкции. Для центрирования пресс-форма имеет с каждой стороны установочное кольцо, входящее в соответствующее отверстие на крепежных плитах ТПА.

Подвижная плита под действием механизма системы смыкания (механической или гидравлической) осуществляет смыкание пресс-формы с определенным усилием, препятствующим самопроизвольному размыканию пресс-формы во время впрыска материала.

Затем к пресс-форме подводится узел впрыска. Подведенное к форме сопло узла впрыска также поджимается для исключения утечки расплава.

Поступление расплава в оформляющую полость пресс-формы происходит через центральный литник, а также разводные и впускные литниковые каналы (в случае холодноканальной пресс-формы) или инжекторы (горячеканальные сопла в случае применения горячеканальной пресс-формы). Расплавленный полимер заполняет ее, и затем под действием давления впрыска сжимается, уплотняется. Так как заполнение формы происходит в течение очень короткого времени (1-3 с), эту операцию называют впрыском.

цукПосле заполнения пресс-формы расплавом происходит его охлаждение, в результате чего увеличивается плотность и уменьшается объем, занимаемый полимером. Вследствие этого в полость пресс-формы из узла впрыска подается дополнительное количество расплава, все еще находящегося под давлением (т.н. подпитка), которое частично компенсирует уменьшение объема полимера при охлаждении и уменьшает усадку изделия. Этот процесс называется выдержкой под давлением, которая продолжается до тех пор, пока не застынет расплав, находящийся в литниковой втулке или в холодноканальной литниковой системе (ХКС) пресс-формы.

После прекращения выдержки под давлением происходит дальнейшее охлаждение находящегося в пресс-форме материала, также сопровождающееся усадкой за счет термического сжатия у полимеров, имеющих аморфное строение (PS, PC, ABS< CAN), или процессов кристаллизации у полимеров, имеющих кристаллическое строение (PE, PP, POM,PA и большинство термопластичных полиэфиров).

Выдержка при охлаждении необходима для окончательного затвердевания расплава полимера и достижения определенной конструкционной жесткости изделия, исключающей его деформацию при извлечении из формы с помощью толкателей или плит съема.

Раскрытие пресс-формы происходит после окончания операции охлаждения. Подвижная часть пресс-формы уходит вместе с изделием, при этом центральный литник ХКС извлекается из литниковой втулки. При обратном движении подвижной плиты после размыкания пресс-формы срабатывает система выталкивания, обеспечивающая съем отливки. Изделие вместе с литником и литниковой системой сталкивается и падает в приемник либо, при наличии роботизированного комплекса, снимается манипулятором и переносится на транспортер или в тару.

В случае применения многоместных пресс-форм особой конструкции с отрывными впускными литниками в момент сталкивания происходит отрыв литника от изделия, что исключает необходимость последующей операции отрезки ХКС. Применение горячеканальных пресс-форм также обеспечивает отсутствие необходимости отрезки литника.

Для получения крупногабаритных и массивных изделий используют особые способы литья под давлением — интрузию и инжекционное прессование.

Интрузия – способ литья под давлением, при котором можно отливать изделия, объем которых несколько превышает номинальный паспортный объем впрыска ТПА. Для осуществления интрузии применяются ТПА червячно-поршневого типа.

Основные отличия интрузионного формования заключаются в том, что операции пластикации и впрыска совмещены, и начальная стадия заполнения пресс-формы происходит при вращающемся, но неподвижном в осевом направлении шнеке. Окончательное же заполнение пресс-формы происходит при поступательном перемещении шнека без вращения. С помощью интрузионного способа литья под давлением можно получать отливки объемом на 30-35 % больше, чем номинальный объем впрыска ТПА.

пкВ процессе интрузии 70-80% расплава подается в пресс-форму при вращении шнека. В начале технологического процесса шнек под действием штока гидроцилиндра находится в переднем положении. При вращении шнека и поступлении расплава в переднюю часть цилиндра давление перед шнеком повышается, и он отходит назад, преодолевая противодавление в гидроцилиндре. Начинается подача расплава в пресс-форму. При достижении определенного давления в гидроцилиндре шнек перестает вращаться и срабатывает как поршень, производя впрыск дополнительного количества расплава для компенсации усадки. При этом наконечник шнека запирает отверстие сопла. Далее следует выдержка под давлением, изделие охлаждается и удаляется из пресс-формы.

Режимы интрузии чаще применяют при изготовлении изделий с отношением длины пути расплава к толщине не более 70. При изготовлении толстостенных изделий, не требующих высоких давлений литья, можно применять режим экструзии. В этом режиме заполнение формы и выдержка под давлением производятся вращающимся шнеком без осевого его перемещения.

Для интрузии характерно малое время пребывания материала при высокой температуре и заполнение пресс-формы при низком давлении. Особенностью подобного способа является то, что развиваемое в пресс-форме давление невелико, вследствие чего геометрия изделия не должна быть сложной (преимущественно цилиндрической), гнездность пресс-формы ограничена, получение тонкостенных изделий затруднено, кроме того, необходимо учитывать термостабильность полимера.

Позвоните 8 800 201 21 64 или отправьте заявку на info@msgconsult.com, чтобы получить персональную консультацию по интересующим Вас вопросам у менеджера «МС-ГРУП Консалт». А также заполните форму обратной связи и мы ответим в течение 10 минут!

 

-->