Холодноканальная литниковая система.

Она состоит из 3 каналов: центрального, разводящего, впускного.

Центральный литниковый канал. Он является либо частью литниковой разветвленной системы, либо единственным ее элементом.

Центральный литник оформляется в центральной литниковой втулке. Эти втулки стандартизованы (ГОСТ 22077-76), но часто применяют и специальные конструкции. Угол у вершины конусного отверстия литниковой втулки равен 3° (в практике допускается 2-4°).

Центральный литник на выходе закругляют (R = 1 - 3 мм). Литни­ковую втулку по высоте можно делать на 0,2 мм меньше толщины плиты, в которой она установлена, чтобы компенсировать возможную деформацию при прижиме сопла к литниковой втулке.

Разводящие литниковые каналы. Поперечное сечение разводящих литниковых каналов определяется тем обстоятельством, что при впрыске расплава в литниковую систему наибольшей подвижностью и наибольшей скоростью обладает материал в центре потока, так как периферийные, близкие к стенкам канала зоны быстрее охлаждаются и расплав в них становится более вязким. Поэтому отношение площади поверхности разводящего канала fр.к к его объему VpK должно быть наименьшим, а отношение этой площади к периметру поперечного сечения Пр.к наибольшим.

Размеры канала зависят от размеров отливки, вида формы и пере­рабатываемого материала. Поперечное сечение литникового канала должно быть тем больше, чем крупнее отливка, а при одинаковых отливках - чем больше толщина стенок.

Впускные литниковые каналы. Впускные каналы являются про­должением разводящих; они представляют собой суженную часть канала, непосредственно примыкающую к полости формы.

Важнейшей задачей является правильное конструирование переход­ного участка от разводящего к впускному литнику. Идеальное распо­ложение впускного канала - по линии центра разводящего канала (это обеспечивает перетекание расплава в полость формы до полного затвердевания впускного литника). В зависимости от типа конструкции точечные впускные каналы разделяют следующим образом: с отрывным литником, без­литниковые, с предкамерой.

Горячеканальнные системы.

Пресс-форма разрабатываемая в данном дипломном проекте - горячеканальная. Модель спроектированного коллектора представлена на рисунке 2.

Рисунок 3 – Горячий канал пресс-формы

В настоящее время в мире широкое распространение получили пресс-формы с горячеканальной системой для переработки термопластов благодаря их высокой экономической эффективности. Горячеканальная литниковая система (ГЛС) служит для передачи перерабатываемого материала из сопла литьевой машины (термопластавтомата) в оформляющие гнезда пресс-формы, причем материал в ГЛС всегда находится в расплавленном состоянии при заданной температуре переработки. ГЛС является неотъемлемой частью пресс-формы. Пресс-формы с ГЛС устанавливается на литьевую машину любого типа. Экономический эффект применения ГЛС складывается из повышения производительности литьевого оборудования за счет сокращения цикла литья изделия; сокращения расходов на сырье благодаря безотходности производства; ликвидации расходов на отрезку, сбор, хранение и утилизацию литников. Использование ГЛС расширяет также технологические возможности изготовления пластмассовых деталей.

Цикл литья изделия для некоторых, в основном тонкостенных изделий, может быть сокращен на 40-60% и более. Сокращение цикла обусловливается отсутствием традиционных охлаждаемых в пресс-форме вместе с изделием литников. Поскольку литники часто бывают большего сечения, чем отливаемые детали, время выдержки материала в пресс-форме определяют именно они.

При отсутствии охлаждаемой литниковой системы в горячеканальной пресс-форме время выдержки определяют в основном толщины сечения самой отливаемой детали при прочих равных условиях.

Кроме того, в охлаждаемой литниковой системе происходят потери тепла и, чем больше развита литниковая система, тем больше тепловые потери. Но оптимальный температурный режим должен быть в месте впускного литника непосредственно около оформляющего гнезда пресс-формы. Следовательно, в пресс-форму материал должен поступать при повышенной температуре для компенсации тепловых потерь в литниковой системе, что дополнительно увеличивает время охлаждения литниковой системы. При применении ГЛС в пресс-форме впуск материала, как правило, осуществляется точечным литником (или литниками) непосредственно в оформляющую полость пресс-формы. При этом литник отрывается обычно в точке впрыска непосредственно у изделия, где происходит раздел между жидкой фазой материала в ГЛС и твердой фазой материала в охлаждаемой полости пресс-формы. Это позволяет понизить температуру литья и сократить время охлаждения детали в пресс-форме.

Следует иметь в виду, что пресс-формы с ГЛС, имея ряд неоспоримых преимуществ, в то же время более сложны по конструкции и применяемым комплектующим изделиям. Проектирование пресс-формы с ГЛС требует определенных знаний и опыта разработчика. Изготовление и эксплуатация таких пресс-форм предполагает более высокую квалификацию рабочих и операторов.

Большое значение имеют энергоэкономичность и конструкция ГЛС, поскольку энергия, потребляемая системой, затрачивается на поддержание температуры расплава на оптимальном уровне и часть тепла переходит в плиты и детали пресс-формы, что приводит к ее дополнительному разогреву. Следовательно, конструкция пресс-формы должна обеспечить минимальную теплопередачу от ГЛС к оформляющим гнездам пресс-формы. Большое внимание при этом уделяется охлаждающей системе пресс-формы, оптимальному расположению охлаждающих каналов, их числу и проходному сечению.

Рисунок 4 - схема ГЛС с наружным обогревом

На рисунке 4 приведена схема ГЛС с наружным обогревом. Через литниковую втулку 4 перерабатываемый материал из сопла литьевой машины попадает в горячеканальную плиту (коллектор) 2, имеющую нагревательные элементы и термопару 3. По каналам горячеканальной плиты материал подводится к горячеканальным соплам 1, которые имеют спиральный нагревательный элемент и встроенную термопару. Из горячеканальных сопел материал через впускное отверстие попадает в оформляющую полость пресс-формы. Температурный режим регулируется электронными терморегуляторами.

Эти системы сложны и трудоемки, но являются самыми надежными. Наибольшее распространение такие системы получили при литье крупногабаритных изделий, особенно в многогнездных формах и для тонкостенных изделий.

Системы термостатирования

Отверждение полимера в пресс-форме требует отвода большого количества теплоты. В связи с этим продолжительность цикла литья в значительной степени зависит от эффективности отвода теплоты и от достигаемой при этом температуры отливки. Кроме того, режим охлаждения существенно влияет на качество изделий. Так, более высокая температура пресс-формы позволяет получить:

· более высокие механические показатели кристаллических полимеров;

· качественную поверхность, блеск изделия;

· менее ориентированную структуру полимера и меньшие внутренние напряжения;

· меньшую склонность к растрескиванию в напряженном состоянии и при воздействии агрессивных сред;

· большую стабильность размеров в процессе эксплуатации,

· особенно при повышенных температурах.

Низкая температура пресс-формы позволяет уменьшить: рассеяние размеров отливаемых изделий, усадку и коробление, цикл литья. Вместе с тем необходимо помнить, что при быстром охлаждении в отливке возникают большие внутренние напряжения. На переохлажденных стенках формы может конденсироваться влага, отрицательно влияющая на качество поверхности отливки. Расчет и проектирование термостатирующих каналов пресс-формы зависит от физических свойств перерабатываемого материала.
Температуру пресс-формы можно регулировать двумя способами: изменением средней температуры хладагента и изменением расхода хладагента. Первый способ применяют при высоких температурах формы; он реализуется независимо от конструкции формы. Второй способ используют наиболее широко, поэтому в конструкции пресс-формы или в системе подвода хладагента к форме обязательно следует предусматривать возможность регулирования его расхода, например установкой вентиля.
При конструировании системы термостатирования необходимо учитывать следующие основные требования:

· суммарная длина каналов должна быть возможно большой, но не меньше расчетного значения (избыточные возможности системы всегда можно уменьшить регулированием, тогда как недостаток трудно компенсировать);

· расположение каналов, а также направление потока хладагента от более нагретых частей формы к менее нагретым должны обеспечить по возможности равномерное охлаждение оформляющих элементов формы; необходимо учитывать, что температура формы в зоне впрыска всегда несколько выше, чем на периферийных участках;

· более интенсивное охлаждение должно быть предусмотрено в месте расположения подвижных элементов формы (выталкивателей, плит съема, подвижных знаков), что позволяет исключить деформацию изделий при их удалении из формы;

· так как коэффициент теплоотдачи с изменением скорости движения жидкости изменяется в широком диапазоне, в системе каналов не должно быть участков с увеличивающимся сечением и, особенно, застойных зон, где охлаждающая жидкость может играть роль теплоизолятора;

· система охлаждения должна быть герметична, что проверяют при давлении 0,6 МПа.

Конструкции систем охлаждения матрицы и пуансона бывают различными: охлаждения плит пуансона и матрицы прямыми, либо спиральными каналами, либо использование полых пуансонов с разделительными перегородками и турболизаторами.

Конструкция изделия определяет конструкцию системы охлаждения пуансона: применение полого пуансона с неподвижной вставкой для подачи охлаждающей воды. Матрица охлаждается спиральным каналом, проточенным на её поверхности.

В данной литьевой форме имеются как прямые каналы охлаждения (в двух плитах матриц) так и спиральное охлаждение в самом пуансоне.