Самым популярным способом изготовления различных изделий является технология литья пластмасс под давлением. Литьё под давлением является одним из наиболее высокопроизводительных и экономичных процессов литейного производства и находит все большее распространение в различных отраслях промышленности при крупносерийном и массовом производстве. Введение
Из пластмасс изготовляют многие детали машин. • 1. Корпусные детали — кабины грузовых автомобилей, строительных, дорожных и других машин; несущие корпусные детали — кузова автомобилей, корпуса лодок, шахтных вагонеток, ракет, корпуса машин, соприкасающиеся с агрессивными средами; кожухи, крышки, корпуса переносных машин и приборов — из стеклопластов и других материалов, обладающих малой плотностью при достаточной прочности, антикоррозионностью, хорошей теплоизоляцией, легкостью формования. • 2. Зубчатые колеса — из. текстолита, древеснослоистых пластиков, капрона, капролона, полиформальдегида, фенилона. • 3. Быстровращающиеся детали (диски и лопатки компрессоров, сепараторы быстроходных подшипников качения) — из стеклопластов, полиамидов, текстолита, волокнита, обладающих малой плотностью и достаточной прочностью. • 4. Детали, работающие на износ при большой площади номинального контакта в условиях смешанного трения (вкладыши тяжелонагруженных подшипников, накладные направляющие),— из текстолита, древеснослоистых пластиков, капрона, фторопласта-4 и других материалов, обладающих высокой износостойкостью, пониженными требованиями к смазочному материалу.
5. Тормозные детали и трущиеся детали фрикционных муфт — из асбофрик - ционных пластмасс, обладающих повышенной износостойкостью и значительными коэффициентами трения при работе всухую. • 6. Тела качения фрикционных передач, ременные шкивы — из волокнита, текстолита и специальных фрикционных пластмасс, обладающих повышенным коэффициентом трения при малой плотности. • 7. Ремни, канаты, тросы — из полиамидов, полипропилена, полиуретанов, лавсана, обладающих высокой прочностью и гибкостью. • 8. Электроизолирующие детали (панели, траверсы, коллекторы электромашин, корпуса электромашин, изоляция кабелей и проводов) — из гетииакса, текстолита, полиэтилена, винипласта, стеклопластиков.
Преимущества метода литья под давлением : высокая производительность за счет нагрева термопласта вне литьевой формы, что позволяет впрыскивать расплав в непрерывно охлаждаемую форму; высокая точность размеров и чистота поверхности готовых изделий, которая сводится только к удалению следов литника, так как изделие не имеет заусенцев по плоскости разъема литьевой формы; экономичность, достигаемая вследствие небольшого износа литьевых форм и небольших размеров формы; возможность изготовления изделий сложной конфигурации, тонкостенных, с арматурой, с длинными оформляющими знаками; возможность полной автоматизации процесса изготовления изделия Недостатки метода литья под давлением: большие начальные затраты на оборудование, высокая стоимость литьевых пресс-форм; сложность в получении изделий с большой разницей в толщине стенок без поверхностных или других дефектов. Рекомендуемая толщина изделия 3…4мм.
Необходимым инструментом для осуществления процесса литья является литьевая пресс-форма, конструкция и размеры которой определяются конфигурацией изготавливаемого изделия. Конструкцию литьевой формы можно разделить на следующие основные системы: система размещения, установки и крепления литьевых форм (матрица, пуансон); система литниковых каналов; система вентиляционных (газоотводящих) каналов (не всегда устанавливаются); система оформляющих деталей; система центрирования; система охлаждения и регулирования температуры формы; система удаления изделий из формы; система перемещения деталей
Для реализации технологии производства изделий из расплавленных полимеров применяются термопластавтоматы (ТПА), представляющие собой специальные литьевые агрегаты, отличающиеся расположением инжекционных узлов. Обеспечивается впрыск расплава вертикально вниз или в горизонтальной плоскости. По типу применяемого сырья классифицируют ТПА, обеспечивающие однокомпонентное или многокомпонентное литье пластмасс под давлением, выполняемое разными способами. Инжекционный Интрузионный Инжекционно -прессовый Инжекционно -газовый Многослойный Сэндвич-литье Соинжекционный Литье в многокомпонентные формы Ротационный
Технологическая схема работы термопластавтомата: 1 — шнек 2 — дозировочное устройство гранулята 3 — сопло 4 и 6: — две половины пресс-формы 5 — (красным) полость формы с каналами 5 — (жёлтым) готовый отливок
Изготавливается прототип, который представляет собой образец производимой детали. С целью ускорения процесса используется современное оборудование (принтеры), выполняющее 3D печать. Изготовленный прототип позволяет оценить, испытать на предельных нагрузках и протестировать готовое изделие. При обнаружении неточностей и дефектов оперативно вносятся изменения в трехмерную модель до получения идеальной детали, соответствующей всем требованиям. Проектируются пресс-формы. На данном этапе очень тщательно прорабатываются все тонкости (линии, изгибы, отверстия и пр.) на основании утвержденной 3D модели. Изготавливаются формы для заполнения расплавленной массой. С этой целью трехмерная модель разбивается на части. Каждый полученный элемент изготавливается отдельно. На последнем этапе из частей собирается форма. Отливка первого экземпляра из пластика. Он тщательно проверяется и тестируется. При обнаружении неточностей дорабатывается литьевая форма.
Расплавление компонентов и подачу расплава в форму. Создание давления с целью быстрого заполнения и равномерного распределения полимерной массы по форме. Охлаждение наполненного объема до полного затвердевания пластмассы. Время, требующееся для кристаллизации полимера, зависит от многих параметров: типа применяемого пластика, вязкости расплава, температуры в форме и пр. Для негабаритных деталей процесс охлаждения длится на протяжении нескольких секунд. Получение готового изделия. После полного остывания форма разъединяется с целью получения детали. Окончательная стоимость продукции рассчитывается индивидуально для каждого вида и зависит от конструктивной сложности изделия, типа полимерного материала, объема партии продукции и прочих факторов.
• Толкателями в пресс-формах называют подвижные детали в системе выталкивания. Главная их функция – прямое воздействие на готовую и остывшую отливку с целью её удаления из пресс-формы. За один цикл толкатели дважды перемещают по отверстиям в формообразующих деталях – один раз для извлечения готового изделия, второй раз для возвращения их в исходное положение. • Толкатели должны быть изготовлены из жаростойких материалов с плотностью не менее 36 HRC, а их размеры требуют высокой точности. • Центральные толкатели размещаются под литник и являются обязательным элементом конструкции пресс-формы.
Чертёж пуансона изделия
Простая двухгнёздная пресс-форма Простая пресс-форма с выдуваемым изделием Процесс работы ТПА и системы пресс-формы Особенности данной пресс-формы: Наличие угловых колонн Наличие ползунов и элементов для формообразования отверстий на боковых гранях изделия и их направляющие Измененная форма плит под ползуны
1. Форма изделия должна быть такой, чтобы деталь легко оформлялась и извлекалась из пресс-формы. Иногда целесообразно изготовление вместо одной сложной двух или более простых деталей с последующей сборкой их в узел. 2. Литьевые детали целесообразно конструировать минимальной толщины, обеспечивающей необходимые механические свойства при хорошем заполнении литьевой формы. Это приводит к меньшему расходу материала при более высокой производительности вследствие меньшей продолжительности охлаждения детали в пресс-форме. Стенки изделия по возможности должны быть равной толщины, без резких переходов. 3. Для обеспечения свободного извлечения отливки из формы на внешней и внутренней поверхности изделия, ребрах, отверстиях необходимо предусматривать технологические уклоны. 4. Отверстия в литьевых деталях делаются с помощью формообразующего знака, который находится в полости литьевой пресс-формы.
Пресс-форма для получения изделия с обратной поверхностью за счет движения углового толкателя и вставки Пресс-форма для получения изделия с боковым отверстием за счет боковой вставки (знака) Пресс-форма для получения изделия с обратной поверхностью за счет цангового механизма
При проектировании пресс-формы необходимо учитывать множество нюансов, чтобы на выходе изделие получалось без дефектов. Одним из важных нюансов является обеспечение достаточного отвода тепла от формообразующих элементов пресс-формы, и как следствие достаточного охлаждения пресс-формы в целом. Это влияет на остаточные напряжения в изделии, что впоследствии сказывается на её долговечность. Немаловажным моментом является место подвода литника в изделии, положение выталкивателей, следов от вставок и расположение линии разъема формообразующих элементов. Расположение впускного литникового канала влияет на характер течения расплава в форме, на внутренние напряжения, образование спаев в изделии, следы течения на поверхности изделия и на усадку. Важно учитывать конфигурацию пластмассового изделия. Она существенно влияет на конструкцию формы (зависящую от технологичности изделия) и качественные показатели изделия, которые, в свою очередь, зависят как от технологии его изготовления, так и от его конструкции. Необходимо учитывать, что в ряде случаев ошибки, заложенные при разработке изделия, невозможно исправить выбором конструкции формы. При конструировании пластмассовых изделий необходимо стремиться к обеспечению рациональных условий течения материала в форме, повышению точности изготовления, уменьшению внутренних напряжений, коробления и цикла изготовления.
