Технологическая схема производства изделий из пластмасс методом литья под давлением.

Рассмотрим процесс производства изделий из пластмасс методом литья под давлением в виде технологической схемы в той последовательности как это должно происходить,  чтобы процесс был наиболее рентабельным в экономическом смысле и наиболее удобен и компактен,  а также с наиболее высокими показателями в качестве получаемых изделий.

Здание для производства..

При выборе здания необходимо,  чтобы оно удовлетворяло следующим условиям:

*в достаточной степени обеспечено электроснабжением с учетом перспектив развития производства

*в достаточной степени обеспечено водоснабжением и канализацией

*высота строения должна обеспечивать установку выбранного для производства оборудования с учетом установки литьевых форм.

*подъезд к выбранному зданию длинномерных грузовиков

*нахождение вблизи маршрутов общественного транспорта,  населенных пунктов, для доставки персонала на работу в круглосуточном режиме работы.

В самом здании должны быть предусмотрены следующие помещения или площади:

-склад материалов, сырья и готовой продукции

-производственный цех

В помещении производственного цеха должны быть предусмотрены помещения или зоны (площади) для размещения участка подготовки производства, ремонтной мастерской, склада для оснастки, склада ЗИП,

Если предусмотрено проведение сборочных операций, окраски изделий, то под эти участки также должны быть выделены помещения с учетом их класса пожаровзрывобезопасности.

-компрессорная

*насосная

*административно-бытовые помещения

 

1.5.2.Подготовка производства.

Процесс изготовления изделий начинается с подготовки сырья и материалов.К подготовительным операциям относятся:

-разгрузка и растарка сырья, транспортировка на место дальнейшей подготовки.

- сушка, смешение, окраска, загрузка в бункер ТПА.

 

1.5.3.Технология литья под давлением.

Литье под давлением представляет собой периодический процесс переработки полимеров.

Рассмотрим последовательность шагов цикла литья под давлением. В дальнейшем каждый шаг и подготовку ТПА и литьевой формы к нему будем рассматривать отдельно и подробно. При правильной настройке и на исправной машине каждый последующий шаг должен происходить только после окончания предыдущего.

-Смыкание формы и набор давления смыкания.

-Подвод узла пластикации и набор давления прижима мундштука к форме.

-Впрыск расплава в литьевую форму и окончание время выдержки под давлением (подпитки).

-Дозирование, декомпрессия,  окончание времени выдержки под охлаждением.

-отвод узла впрыска.

-Размыкание формы.

-Извлечение изделия.

При работе в автоматическом режиме цикл повторяется заданное количество раз.

*Процесс закрытия пресс-формы.

Начальные условия.

-форма в положении «Стоп».

-гидравлический выталкиватель сзади в положении «Стоп».

-защитные дверцы подвижного ограждения закрыты;

-температура цилиндра и формы соответствуют заданным.

Ход процесса.

Параллельно процессу смыкания включается в зоне защиты включается «Время защиты формы», определяется эмпирически,  в зависимости от размеров и конструкции формы. Перемещение формы при ее закрытии происходит с различными скоростью и давлением на разных этапах. Величины давления и скорости перемещения задаются наладчиком при производстве процесса установки и запуска пресс-формы в работу. На первом этапе от положения «форма открыта» до положения «Стоп» движение происходит с высоким давлением и скоростью V1,  затем происходит переключение на скорость V2,  затем происходит переключение на скорость V3.Позиция переключения на эту скорость должна находится там, где начинает действовать давление защиты пресс-формы. Давление защиты формы,  это давление действующее в опасной зоне смыкания, оно должно предохранить формы от поломки,  если в зону смыкания формы попало что то постороннее и что бы не было резкого удара половинок формы друг о друга. Резкое смыкание недопустимо также для наклонных колонок и шиберов. Точка включения давления защиты должна находиться за 30-60 мм. до момента соприкосновения плит и на таком же расстоянии до вхождения шибера в наклонные колонки. Величину давления защиты выбирают таким образом,  чтобы форма стабильно закрывалась. В точке соприкосновения плит или чуть раньше необходимо задать команду отключения защиты формы с тем чтобы можно было создать заданное усилие смыкания. Если точка будет выбрана неверно цикл прервется (за исключением случая,  когда задается программа «Защита формы «повтор»). В данном случае, после того как форма отойдет назад попытка сомкнуть форму будет повторена машиной заданное количество раз, до устранения причины, препятствующей полному смыканию формы.                                                                                                                       *Подвод узла пластикации и набор давления прижима мундштука к форме

Начальные условия.

-усилие смыкания равно заданному;

-защитное ограждение узла впрыска закрыто;

-защитное ограждение узла смыкания закрыто;

-температура цилиндра равна заданной;

-Дозировка закончена.

Ход процесса.

Если начальные условия выполнены,  то узел пластикации со скоростью V1 перемещается вперед до заданной точки, где происходит переключение на скорость подвода V2. На этой скорости узел пластикации движется вперед до момента прижима сопла к литниковой втулке. В этой точке начинает расти давление прижима сопла,  когда оно достигает заданного происходит впрыск. Для этого предварительно должны быть заданы значения давления и скорости впрыска. Шнек выступает в качестве поршня и перемещается вперед по оси,  способствуя,  таким образом,   впрыску полимерного расплава. Для компенсации усадки узел впрыска переключается с давления литья на подпитку. Подпитка действует до тех пор,  пока полимерное сырье не застынет во впускном литнике. После отключения подпитки начинается этап остаточного охлаждения. В процессе охлаждения отлитой детали в форме шнек возвращается в положение дозирования. При этом шнек подает расплав для последующего впрыска в переднюю часть. После завершения дозирования узел впрыска отводится назад.

Извлечение из формы. После завершения процесса охлаждения литьевая форма размыкается и при помощи выталкивателя из нее извлекается готовое изделие. Отвод формы также производится с различной скоростью на разных этапах размыкания. Скорость работы гидравлического выталкивателя тоже может регулироваться,  при этом может быть задано несколько движений выталкивателя.

Регулируемые параметры машины.

Качество готового изделия определяется четырьмя группами регулируемых параметров:

*температуры (температура расплава,  температура формы).

*время (время впрыска,  выдержка под давлением,  время охлаждения, время цикла);

*давления (давление впрыска,  подпитка,  динамическое давление, давление внутри формы);

 

Скорости (скорость впрыска,  число оборотов шнека).

Эти регулируемые параметры зависят от следующих факторов:

-перерабатываемого типа полимера;

-выбранной машины;

-используемой литьевой формы.

На ТПА параметры настраиваются с помощью соответствующих регулирующих и управляющих устройств (терморегуляторы,  устройства предварительной настройки времени,  гидравлические компоненты). Важные параметры регулируются в производственном отчете или в карте регулировки (технологической карте). Это позволяет быстро и точно настроить машину при повторном запуске изделия. На ТПА с микропроцессорным управлением ввод данных осуществляется с помощью клавиатуры централизованно. Данные могут быть сохранены и в письменном виде и на других носителях.

Взаимосвязь между удельным и гидравлическим давлениями.

В процессе литья различают гидравлическое давление (давление в системе) и удельное давление (давление в материальном цилиндре-перед шнека). Между этими давлениями существует физическая взаимосвязь. Как правило она указана в руководстве по эксплуатации машины. Регулировка давлений впрыска,  подпитки осуществляется либо через гидравлическое давление либо задается в качестве абсолютного значения. На взаимосвязь влияет диаметр шнека.

Параметры машины и процесса,  оказывающие существенное влияние на качество изготавливаемого изделия.

При настройке параметров машины и процесса необходимо сосредоточится в первую очередь на дефектах,  определяемых визуально: состояние поверхности,  формовании контуров,  образовании облоя). Для этого выбирают соответствующие параметры машины; на современных машинах они все регулируются.

Параметры машины:                                             Параметры процесса

-Температура цилиндра                                       Температура расплава

-Температура сопла                                              Температура стенки формы

-Число оборотов шнека                                        Скорость фронта потока

-Динамическое давление                                     Время заполнения

-Усилие смыкания формы                                   Распределение давления внутри формы

-Скорость впрыска                                               Подушечный слой остаточной массы

-Давление литья и подпитки

Критерий переключения

-время

-ход

-термостатирующая среда

-(температура и объем)

Все вышеперечисленные параметры влияют на свойства готового изделия. К регулируемым следует отнести

*температура цилиндра и сопла;

*усилие смыкания формы;

*подпитку и динамическое давление;

*скорость впрыска;

*число оборотов шнека;

Контролируемые параметры:

*время впрыска,  время дозирования,  время цикла;

*начало подпитки;

*завершение подпитки;

*дозирование;

*гидравлика-(давление переключения);

*литьевая форма - (внутреннее давление переключения);

Распределение давления внутри формы.

Влияние, оказываемое параметрами машины.

Скорость впрыска.

Скорость впрыска влияет на фазу заполнения формующей полости и связанные с этим такие признаки качества,  как,  например, свойства поверхности,  внешний вид,  ориентирование и кристалличность для частично кристаллизующихся полимеров-термопластов. Низкая скорость впрыска зачастую оказывает благоприятное воздействие на прочностные свойства готового изделия. С другой стороны повышение скорости впрыска приводит к следующим последствиям:

-повышается кристалличность частично кристаллизуемых материалов

-уменьшается ориентированность

-улучшается прочность линии холодного спая;

-на полированных поверхностях увеличивается глянец, блеск поверхности;

-за счет косвенного повышения температуры массы снижается падение давления,  что улучшает передачу давления в форму;

-появление следов пригара (обжига) в результате слишком быстрого заполнения формы из-за высокой компрессии воздуха;

-возможно образование облоя;

-возможно появление шлиров из-за наличия свободной струи массы;

Запрограммированный впрыск.

Скорость движения шнека вперед, необходимая для заполнения формы может быть запрограммирована для учета особенностей формующих полостей формы и перерабатываемого сырья. При этом необходимо учесть,  что необходимая скорость может быть достигнута только при достаточно высоком давлении впрыска. Это относится и к постоянным и программируемым скоростям.

Влияние медленного впрыска в начале и в конце заполнения формы.

Результаты медленного впрыска.

 

В начале заполнения формы.	При завершении заполнения формы.
Предотвращение образования свободной струи	Незначительные колебания при переключении.  Давления впрыска на подпитку.
Уменьшение количества матовых участков на участке впускного литника.	Незначительные проявления образования облоя.
Однородное заполнение формы при изготовлении                             Толстостенных изделий и при облицовке металлических изделий.	Улучшенная деаэрация как следствие снижения компрессии воздуха. Может быть снижено усилие смыкания.