Температура охлаждающей жидкости

Из эпюры температуры охлаждающей жидкости (рис.21) видно, что разница температур на входе и выходе жидкости из формы составляет 0.24°С Данный факт говорит об удачном выборе геометрии и размещения охлаждающей системы.

Рисунок 21 - Температура охлаждающей жидкости

Объемная усадка при впрыске

Усадка - свойства металлов и сплавов уменьшаться в объеме при охлаждении. Объемная усадка приводит к образованию усадочной пористости в утолщенных местах отливки. Объемной усадке максимальна подвержена зона окрашенная в красный цвет. Данный процесс вызван неравномерным протеканием реакции отверждения и охлаждения изделия.

 

 

Рисунок 22 – Объемная усадка при впрыске

Коробление и прочие эффекты

Анизотропная усадка в материале отлитого изделия из пластика относится к нежелательным (но фактически неизбежным) последствиям литья под давлением. Она приводит к трудностям при необходимости получения точных размеров изделия из пластика, к возникнове­нию внутренних напряжений, а также короблению, когда внутренние напряжения оказываются настолько велики, что изделие начинает деформироваться.

Смотря на эпюру можно сделать вывод что данное изделие на 100 % лишено негативных эффектов. Коробления проектируемого изделия – низкие.

Рисунок 23 – Коробление и прочие эффекты

 

 

Выбор основного оборудования для изготовления изделия.

Термопластавтомат выбираем по следующим критериям:

1. Габарит формы - определяет возможность установки формы на ТПА.
2. Вес отливки - сверяется с максимально возможным объёмом впрыска ТПА.
3. Требуемое усилие смыкания формы

Чтобы выбрать основное оборудование необходимо произвести следующие расчеты:

Расчет объема впрыска.

Объем одного изделия определим по формуле:

 

, (1)

где m - вес отливки, 8,3 г;

– плотность материала, г/см ³, для полипропилена ⁼0,92 г/см^3;

Объем впрыска отливки составит 36 см³.

Расчет усилия смыкания

Усилие смыкания рассчитывается по формуле:

, (2)

где - удельное давление литья, 30 МПа;

P_форм - удельное давление литья, практическое значение

120 МПа;

- площадь проекции изделия, 3620 мм²;

N - число гнезд, 4;

А – коэффициент учитывающий снижение давления в форме, 0,3-0,5;

В качестве основного оборудования для производства крышки выбираем Demag D 150 NCIII-Р (Германия).

Таблица 2 – Технические характеристики литьевой машины

Усилие смыкания	кн
Усилие удержания	кн
Ход открытия инструмента	мм
Встраеваемая высота прессформы мин.	мм
Встраеваемая высота прессформы макс.	мм
Макс.расстояние между плитами для зажима прессформы.	мм
Плиты для зажима прессформы	мм	700х700
Просвет между колоннами	мм	460х460
Гидравлический выталкиватель
Ход выталкивателя	мм
Усилие выталкивания	кн
Усилие возварата выталкивателя	кн
Узел впрыска 730
Диаметр шнека	мм
L ∕ D-отношение длина ∕ диаметр		16,8
Давление впрыска	бар
Обьем впрыска	куб.см
Вес отливки (PS)	гр
Установленная мощность	кВт
в том числе двигатель	кВт
Усилие смыкания	мм

 

Принцип действия

На рисунке 24 приведена конструкция литьевой формы.

Рисунок 24 – Конструкция литьевой формы

Через литниковую втулку перерабатываемый материал из сопла литьевой машины попадает в горячеканальную плиту (коллектор) 1, имеющую нагревательные элементы По каналам горячеканальной плиты материал подводится к горячеканальным инжекторам. Из горячеканальных инжекторов материал через впускное отверстие попадает в оформляющую полость пресс-формы.

Далее идет охлаждение массы отливки (изделия) в закрытой форме. Раскрытие формы происходит в три этапа с помощью зацепов поз. 3.

Как представлено на рисунке 25 форма размыкается по первой плоскости разъема. Конусная сердцевина выходит из плиты матрицы на 20 мм, что соответствует первому ходу зацепа. Слайдеры пуансона, в количестве 4 штук, располагающиеся под углом 14⁰ складываются внутрь, таким образом, что позволяет им беспрепятственно выйти в дальнейшем из плиты поз. 9

Рисунок 25 – Положение 1

Следующий ход представлен на рисунке 26. Форма размыкается по второй плоскости разъема. Ход составляет 70 мм. Первая группа слайдеров выходит из плиты матриц, а вторая, находящаяся под углом 4⁰, складывается внутрь, выходя из резьбы.

Рисунок 26 – Положение 2

Форма размыкается по третьей плоскости. Отливка остается в плите матриц поз. 9. Извлечение отливки (изделия) из разомкнутой формы происходит за счет срабатывания системы выталкивания, состоящей из 4 толкателей и приводящейся в движение от гидроцилиндра толкателя литьевой машины.

Конструкция литьевой формы должна обеспечивать быстрое и точное смыкание ее частей. Это достигается за счет направляющих колонн и втулок.

Система охлаждения включает в себя 2 контура в каждой из плит матрицы и 2 контура проходящих через плиту пуансона и имеющих спиральный канал в самом пуансоне.

 

Рисунок 27 – Положение 3

 

Расчетная часть

Расчет времени цикла

Отверждение полимера в 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 формы позволяет получить: более высокие механические показатели кристаллических полимеров, качественную поверхность, блеск изделия; менее ориентированную структуру полимера и меньшие внутренние напряжения, и ряд других положительных сторон. Низкая температура 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, и, если изделие эксплуатируется при повышенных температурах, неизбежны вторичная усадка и коробление. На переохлажденных стенках формы может конденсироваться влага, отрицательно влияющая на качество поверхности отливки.

Расчётное время одного цикла рассчитываем по формуле:

 

(3)

 

Время охлаждения формы определяем по приближённой формуле:

 

, (4)

где а – коэффициент термпературопроводности материала изделия, м² /с а= 0.86 ∙10^-7 м²/с

Т_пл - температура расплава при входе в формующую полость, 210 °С

Т_изд - температура отливки в конце периода охлаждения в форме, 70°С

Т_ф - температура формы, 52°С

- среднее значение толщины изделия, мм ( =2 мм).

Примем время охлаждения 14 с, тогда:

Т_ц = 16,1 с.

Расчет гнездности

Для литьевых форм расчет связан с учетом объема впрыска, усилия смыкания, пластикационной производительности и геометрических размеров плит. Изделие, для которого проектируется оснастка, изготовлено из полипропилена. Масса одного изделия m = 8,3 гр.

Учитывая габаритные размеры формы и усилие смыкания выбирается термопластавтомат Demag D 150 NCIII-Р. Максимальный объем впрыска равен 540 см³.

Гнездность, обусловленную объемом впрыска термопластавтомата, можно найти из формулы:

 

где – коэффициент использования машины, который зависит от состояния полимера;

– объем впрыска литьевой машины, см ³;

– объем одного изделия, см ³;

– коэффициент, учитывающий объем литниковой системы.

 

 

 

Таким образом, гнездность, обусловленная объемом впрыска

n = 48 шт.

Гнездность, которая обусловлена усилием смыкания плит термопластавтомата, определяется по формуле:

 

Где – номинальное усилие смыкания плит термопластавтомата, Н;

- давление пластмассы в оформляющем гнезде, Па;

- площадь проекции изделия на плоскость разъема формы (без учета площади сечения отверстий), м ²;

- коэффициент, учитывающий площадь литниковой системы в плите;

- коэффициент, учитывающий использования максимального усилия смыкания плит на 80–90%

Конструкция пуансона для данной формы достаточно сложна и занимает довольно большой объем, поэтому в приоритет при выборе термопластавтомата ставятся габаритные размеры формы и усилие смыкания, а количество гнезд максимально возможное при таких габаритах равняется 4. Поэтому принимается значение 4. Узел впрыска можно установить с меньшим объемом впрыска равным 60 см³.