Ознакомление студентов с литьевыми изделиями из пластмасс

Материалы:

Натурные образцы гранул различной формы, порошков, наполненных термопластичных полимеров (полиолефины, поливинилхлорид, полиамиды, полиэтилентерефталат и др.).

ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ТЕХНОЛОГИЕЙ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

1. Общие сведения о термопластах

Термопластичные материалы, изготовляемые на основе синтетических и искусственных высокомолекулярных соединений, выпускаются в виде порошков, гранул, бисера, крошки.

Главной отличительной особенностью пластмасс этой группы является способность неоднократно плавиться. Это свойство обеспечивает возможность полного использования отходов и позволяет применять разнообразные способы переработки: литье под давлением, экструзию, вакуум- и пневмоформование и др. Эти процессы легко поддаются автоматизации. Указанные причины обусловливают более быстрое развитие производства и потребления термопластов по сравнению с реактопластами.

Основные термопласты: полиэтилен, полипропилен, полистирол, поли­винилхлорид, винипласт жесткий, пластифицированный поливинилхлорид, полиакрилаты, фторопласты, полиамиды, полиуретаны, поликарбонаты, полиформальдегид, этролы, полиэтилентерефталат.

2. Состав товарных термопластов

Термопласты выпускают наполненными и без наполнителя. Наполнитель вводят для придания пластмассам особых свойств. Графит, молотый кокс, свинец, бронзу, дисульфид молибдена, ситал, стекловолокно и др. вводят, например, в полиамиды и фторопласты для улучшения антифрикционных свойств, повышения теплопроводности, износоустой­чивости. Тальк, каолин, мел и др. порошкообразные материалы вводят в пластифицированный поливинилхлорид для удешевления и повышения износоустойчивости (при производстве линолеума и в др. случаях). Рубленое стекловолокно вводят в термопласты с целью повышения жесткости, механической прочности и уменьшения ползучести.

Примерный состав товарных термопластов (в %)

Компонент	Непластифицированные	Пластифицированные	Примечания
Полимер или сополимер	99-95	90-65
Пластификаторы	–	3-35
Стабилизаторы (светостабилизаторы и противостарители)	0,-3,0	0,5-3,0	Для неустойчивых полимеров
Замутнители (белила, неорганические пигменты)	0,5-2,0	0,5-2,0	Для непрозрачных пластмасс
Пигменты (органические, неорганические)	0,01-0,020	0,01-0,20

В качестве пластификаторов применяют маслоподобные синтетические вещества: дибутилфталат, диоктилфталат, смеси эфиров высших спиртов и фталевой кислоты, бутилбензилфталат, диоктиладипинат, диоктилсебацинат и др.стабилизаторами и противостарителями служат различные синтетические органические и неорганические вещества, причем каждый полимер стабилизируется определенными веществами. Например, старение полиэтилена при добавке антиоксидантов и 2 % сажи уменьшается в 30 раз. Сажа повышает устойчивость к действию солнечного света.

3. Использование отходов

В процессе переработки термопластов литьем под давлением и экструзией неизбежны отходы в виде литников, заусенцев, бракованных изделий и отходы при наладке технологического процесса. Общее количество отходов для разного вида изделий колеблется от 5 до 25 % от веса исходного сырья.

Отходы термопластов перерабатываются целиком. Технологический процесс использования отходов иллюстрируется следующей схемой:

Сбор, сортировку и дробление рекомендуется проводить непосредственно на рабочем месте.

4. Переработка термопластов литьем под давлением

Литье под давлением осуществляется на высокопроизводительных литьевых машинах. В мелкосерийном производстве для изготовления небольших изделий (весом до 80 г) еще применяют в отдельных случаях гидромеханические и гидравлические шприц-прессы различных нетиповых конструкций. В мелкосерийном производстве также получили распространение некоторые разновидности литья под давлением: центробежное и автоклавное литье.

СХЕМЫ ПРОЦЕССОВ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

НА ЛИТЬЕВЫХ МАШИНАХ

В первый период освоения литья под давлением применялось в основном литье в поршневых машинах по схеме, приведенной на рис.1. В дальнейшем совершенствовании способа стали применять поршневые машины с предварительной шнековой пластикацией (рис.2а). Позднее начали распространяться литьевые машины, работающие по схеме, показанной на рис.2б, в которых червяк используется не только для пластикации, но и для впрыскивания материала.

Рис.1 – Схемы литья под давлением:

1 – поршень; 2 – загрузочный бункер; 3 – обогреватели цилиндра;

4 – цилиндр; 5 – форма.

Рис.2 – Схемы литьевых машин с предварительной пластикацией:

а – с примкнутым предпластикатором; б – с осевым перемещением червяка.

1 – загрузочный бункер; 2 – шнек предпластикатора;

3 – инжекционный поршень.

Практика эксплуатации различных типов литьевых машин утвердила преимущество машин с предварительной пластикацией, так как предпластикация обеспечивает хорошее перемешивание материала, его более равномерный прогрев и улучшает качество изделий. Сейчас получили широкое распространение червячные литьевые машины.

Процесс литья под давлением на червячной литьевой машине сводится к следующему (рис.3).

Рис.3 – Схема процесса литья под давлением на червячной литьевой машине:

1, 3 – полуформа; 2 – каналы для охлаждения формы; 4 – сопло;

5 – полость формы; 6 – зональные нагревательные элементы;

7 – загрузочный бункер; 8 – червячный дозатор пластикатор;

9 – поршень; 10 – нагревательный (материальный) цилиндр.

Материал в виде гранул засыпается в бункер 7, откуда равномерно и непрерывно захватывается червячным дозатором-пластикатором 8, нагревается, пластицируется и продвигается в переднюю зону нагревательного цилиндра 10, где за счет тепла, получаемого от нагревателей 6₂ и 6₃, окончательно пластицируется (плавится и переходит в вязкотекучее состояние). Расплавленный материал периодически проталкивается через мундштук в центральный канал 4 и в полость 5 предварительно сомкнутой и придвинутой к мундштуку формы. При этом происходит заполнение формы под давлением (впрыскивание материала). Заполненная форма некоторое время выдерживается под напорным давлением материала. В противном случае изделие не получится плотным. Во время выдержки под давлением за счет охлаждения формы водой, протекающей по каналам 2, изделие в форме остывает и твердеет.

После окончания впрыскивания поршень 9 отводится в заднее (правое) положение и одновременно форма размыкается на две полуформы 1 и 3. Изделие толкателем выбрасывается из полости формы. Затем начинается отливка следующей детали. Нажимается кнопка (при автоматическом режиме нажатия кнопки не требуется), и цикл повторяется.

Общий вид червячной литьевой машины модели Д 3231 показан на рис.4.

5. Особенности литьевых форм

Основным отличием литьевых форм от прессформ является то, что у первых отсутствуют загрузочные камеры; они вынесены в литьевые машины. Замыкание формы происходит до начала оформления изделия. Для охлаждения в формах имеются специальные каналы, по которым циркулирует вода.

В литьевых формах можно отливать изделия самой сложной конфигурации, с тонкими поднутрениями. Материал поступает в полость формы через каналы, которые по своему назначению делятся на центральный литниковый канал, разводящие каналы и впускной канал (рис.5).

При получении разнотолщинных изделий канал подводится к утолщенным местам. Впуск материала в гнезда располагают напротив выхода воздуха из формы через плоскость разъема. Так как воздух отжимается в противоположную от впуска сторону, то при отсутствии указанных выходов приходится делать специальные воздушные каналы.

Рис.5 – Схема расположения каналов в литьевой форме:

1 – литниковый канал; 2 – разводящий канал; 3 – впускные каналы.

Сейчас получили распространение безлитниковые (точечные) формы (рис.6). Эти формы отличаются от обычных тем, что длина впускного литника не более 1-2 мм, а диаметр около 1 мм. Изделия, полученные в такой форме, почти не требуют механической обработки и не имеют литников.

Рис.6 – Литьевые формы:

а – обычного типа (с пальчиковым литником);

б – безлитникового литья (точечного типа).

Литьевые формы, так же как и прессформы, выполняются одногнездными, многогнездными, с одной, двумя и тремя плоскостями разъема.

Чистота обработки оформляющих поверхностей формы и твердость материала форм должны быть те же, что и для прессформ.

ЛИТЕРАТУРА

1.Яковлев А.Д. Технология изготовления изделий из пластмасс. Л., Химия, 1972.344 с.

Рис 4. – Общий вид червячной литьевой машины модели Д 3231:

1 – станина; 2 – ограждение зоны запирания формы; 3 – механизм запирания; 4 – обогревательный цилиндр с червяком с отношением длины нарезной части к диаметру 15: 1; 5 – механизм впрыска.

Дата добавления: 2015-10-13