Основными параметрами процесса литья пол давлением явля ются температура литья, давление литья, температура формы, время цикла литья. Кроме этих регулируемых параметров, на протекание процессов литья оказывает влияние конфигурация и размеры изделия, конструкция литниковой системы, конструк апя литьевой машины и свойства материала (вязкость в диапа зоне температур переработки, термостабилыюсть, релаксацион­ные свойства н др.). Все эти параметры в совокупности и вза­имосвязи определяют свойства изделий.

Свойства изделия определяются его плотностью, степенью ориентации макромолекул, уровнем внутренних напряжении, структурой материала (аморфная или кристаллическая) и т. д. Качество изделия определяется также состоянием его поверх ности, изменением размеров во времени и т. д. Свойства и ка честно детали зависят от характера процессов, развивающихся в литьевой форме при формовании Количественная сторона этих процессов изучена недостаточно Поэтому трудно указать для каждого конкретного случая оптимальные условия пере­работки. Однако Для правильного подхода к разработке, тех

дологических режимов литья необходимо отчетливо представ­лять взаимосвязь параметров формования и их зависимость от конструкции машины и литьевой формы.

Температура литья определяет текучесть расплава, плот­ность, степень ориентации макромолекул полимера при течении и форме.

Текучесть должна быть достаточной для заполнения гнезд формы и точного воспроизведения их конфигурации. Кристал­лические полимеры при нагревании переходят в аморфное со­стояние. что сопровождается снижением их плотности. Напри­мер. плотность кристаллической фазы полиэтилена — 1000, а аморфной -- 840 кг/м'1. Следовательно, переход в аморфное со­стояние сопровождается увеличением объема материала. Про­исходит также термическое расширение полимера. Увеличение объема полимера прн плавлении может достигать 9—10%.

Слишком высокая температура литья может привести к ин­тенсивной термоокпелительпой деструкции полимера, а также к его частичному сшиванию, снижению прочности, эластичнос­ти, изменению цвета и другим нежелательным последствиям.

Материал подается н цилиндр обычно при начальной темпе ратуре Т„ (температуре окружающей среды) или подогретым в установке над бункером. Выходит из цилиндра расплавлен­ный материал с температурой 7% Отношение фактической раз­ности температур к теоретически возможной (если бы матери ал нагревался до температуры стенки 7',-т) называю! термиче­ским коэффициентом полезного действии нагревателя:

На практике нагреватели материальных цилиндров машин имеют к. п. д. около 80%.

Фактическая производительность материального цилиндра определяется но формуле

Сц = 3,0/7//,., (5.5)

где (7,, — лронпнодкпмьноеть материального цилиндра, кг/ч; Ц масса от липки, г; /„ время цикла литья, с

Полимерные материалы плохо проводят тепло, поэтому для обеспечения- оптимальной производительности материального цилиндра, разность температур между его стенками и распла вом должна быть значительной. При этом температура цилинд­ра не должна быть близкой к температуре разложения полимс ра. Толщина же нагреваемого слоя материала должна быть но - возможности небольшой.

В цилиндрах червячных машин условии нагрева лучше, чем н цилиндрах поршневых машин. Благодаря большой длине пи-

линдра червячной машины можно разделить его на несколько температурных зон с медленным повышенном температур в на­правлении к соплу. Тем самым создается более мягкий режим нагрева по зонам: Кроме того, вращение червяка приводит к перемешиванию массы и более равномерному распределению температур.

Чем выше температура, тем меньше вязкость расплава и тем легче передается давление и заполняется форма. При зна­чительном повышении температуры возможно разложение по­лимера. Снижение температуры расплава приводит к необхо­димости увеличения времени пребывания материала в цилинд­ре, что может снизить производительность машины.

Для получения изделий высокого качества необходимо стро­го соблюдать температурный режим в цилиндре, при этом чем меньше интервал температур переработки данного материала, тем точнее следует эти температуры поддерживать.

Температура литьевой формы зависит от температуры литья. Чем выше температура литья, тем выше должна быть темпе­ратура формы. В табл. 5.5 приведены ориентировочные значе­ния температур переработки основных термопластов. При литье каждого вида изделия температура литья и температура формы устанавливаются экспериментально.

Давление литья создается поршнем или червяком узла пла­стикации. Под давлением материал, расплавляясь, проходит че­рез материальный цилиндр, каналы формы и заполняет полость формы. Максимальное давление в форме создается н конце хо­да поршня или червяка вперед и зависит от усилии, действую­щего на поршень или червяк, от температуры расплава и от сопротивления продвижению материала. Сопротивление обус­ловливается вязкостью расплава, сужением и расширением ма­териального потока, шероховатостью поверхностей, ограничива­ющих поток расплава, и т. д. Поэтому для создания макси­мального давления в форме необходимо стремиться к увеличе­нию усилия, действующего на поршень или червяк, повышению температуры материала, сокращению длины литниковых кана­лов. увеличению их сечения, уменьшению сил трения введением смазывающих веществ в пластмассу и т. д.

Повышение давления, действующего на расплав в матери­альном цилиндре, приводит к увеличению скоростей впрыска и заполнения формы, что, в свою очередь, способствует рост} сил внутреннего трения при движении материала по каналам, значительному выделению тепла и ориентации макромолекул. В табл. 5.5 приведены значения давлений литья для различ­ных термопластов.

Продолжительность цикла литья определяется, с одной сто­роны, технологическими требованиями, т. е. длительностью заполнения формы, продолжительностью охлаждения отливки

до состояния, позволяющего извлечь ее из формы, а с другой стороны, машинным временем, необходимым для смыкания фор - мы, для подвода сопла к литниковой втулке и для впрыска, а также для отвода еонла и размыкания формы. Машинное вре­мя является паспортной характеристикой машины, а техноло­гическое время (продолжительность выдержки под давлением и без давлении) устанавливается опытным путем.

Продолжительность цикла может быть подсчитана как сум­ма промежутков времени, затрачиваемых на все операции, со­ставляющие цикл:

fit ~ f i 4- (г + Г ;s 4“ ^ 4 Н- ^ 5,

гае (ц — продолжительность цикла; Л - прем я смыкания формы: Ц— время подполз спила и впрыска; h — время выдержки под давлением: /4 — время выдержки бет давления; Ц— время раскрытия формы.

Охлаждение расплава начинается с момента впрыска, следо­вательно, время охлаждения равно

(5.7)

Относительные значения времени смыкания формы h и времени размыкания формы U невелики; эти элементы времени можно учесть в виде коэффициента С] = 1,1ч-1,2. Время впрыс­ка /2 можно учесть поправочным коэффициентом, так как для не очень тонкостенных отливок оно не превышает 10—15% от длительности охлаждения. Таким образом, поправочный коэф­фициент Сг будет равен 1,1-П,15. В этом случае

(5.8)

Нели принять температуру формы, охлаждаемой водой, оди­наковой во всем ее объеме и вместо переменной толщины от­ливки исходить нз средней ее толщины, то длительность ох­лаждения находится приближенно по формуле

По продолжительности цикла определяют производитель­ность процесса, следовательно, время цикла является важным технико-экономическим параметром.

Качество изделий, изготавливаемых методом литья иод давле­нием, в значительной степени зависит от выбора оптимальных режимов переработки, точного соблюдения установленного ре­жима, качества оборудования и оснастки, качества и подготов­ки перерабатываемого сырья, последующей обработки получен­ных изделий. Технологическая схема производства литьевых изделии представляет собой систему взаимосвязанных процес­сов; подготовительных операции, основного процесса литья, процессов последующей обработки к упаковки изделий.

В настоящее время наиболее целесообразно применять тех­нологические схемы производства литьевых изделий, осуществ­ляемые в полуавтоматическом и автоматическом режимах ра­боты оборудования, на автоматических линиях и на автомати­зированных участках.

Г