 |
 |
|
 |
 |
|
 |
|
|
 |
|
|
 |
|
|
 |
|
|
 |
|
|
 |
|
|
 |
|
|
 |
|
|
 |
|
|
Полезное:
Технологии литья термопластов с газом
Барвинский И.А., Дувидзон В.Г.
Литье
пластмасс с использованием газа получило широкое распространение с начала
1990-х годов. Первые работы в этом направлении были видимо выполнены в
середине 60-х годов в России Е.Е. Глуховым /1/.
В настоящее
время основными патентами в области литья с газом обладают фирмы Melea
(Гибралтар)/GAIN Technology (США) и Cinpres Gas Injection (Великобритания)
/2/.
В обычном литье под
давлением уплотнение полимера в формующей полости происходит за счет давления,
создаваемого в гидроцилиндре узла впрыска литьевой машины (стадия выдержки
под давлением). Давление передается в дальние области отливки через остывающий
полимер, при этом на утолщениях, напротив ребер или бобышек появляются
утяжки, на участках с повышенной толщиной могут образовываться внутренние
усадочные полости. Недоуплотнение приводит к появлению дефектов текстуры.
Неравномерное уплотнение является причиной неравномерности усадочных процессов,
приводит к короблению, вызывает высокие остаточные напряжения. При литье
с газом уплотнение полимера происходит за счет давления газа (обычно 50-200
атм.) непосредственно на область изделия или вблизи этой области, поэтому
процесс уплотнения проходит легче (даже при небольшом давлении газа),
чем в обычном литье под давлением. Литье с газом позволяет получить изделия
с хорошим качеством поверхности, без утяжек и коробления, с минимальным
уровнем остаточных напряжений, т.е. с высокой стабильностью размеров /2-4/.
При литье с газом применяются
обычные литьевые машины, и это является одной из причин популярности таких
технологий. Одно из преимуществ литья газом - возможность использования
литьевых машин с существенно меньшим усилием замыкания, что дает большой
экономический эффект при литье крупногабаритных изделий.
В настоящее время существует
множество вариантов технологий литья с газом. Все их можно разделить на
2 типа. К первому типу относятся технологии, в которых газ подается в
расплав полимера, образуя внутренние полости (в зарубежной литературе
для таких технологий чаще всего используют английский термин "gas-assisted
injection molding" (GAIM или GAM) и немецкий "gas innendruck
technik" (GIT или GID). В технологии второго типа газ подается в
полость формы и создает внешнее давление на изделие. За рубежом для этой
технологии используют термин "external gas molding". Оба типа
технологий могут быть реализованы на одном и том же оборудовании.
В качестве газа применяется
азот, который имеет низкую цену, инертен и доступен. Источником газа являются
баллоны с азотом (при небольших объемах производства) или специальные
генераторы азота.
авто наклейки, магниты сувенирные; ! Закажите бассейн для дачи оборудование для бассейнов обслуживание бассейнов.; Отопительные котлы GX котлы отопительные Junkers отзывы о REX B.; кофе рецепты
В зависимости от типа
используемого оборудования процесс литья с газом может проводится в двух
вариантах /2-3/: с управлением давлением газа (pressure-control process)
и с управлением объемом подаваемого газа (volume-control process). В первом
наиболее распространенном варианте компрессор высокого давления обеспечивает
требуемый профиль давления газа. Во втором варианте заданный объем сжатого
газа подается в пресс-форму с помощью поршневого дозирующего компрессора
импульсного действия.
Принципиально важным моментом в литье с газом
является способ осуществления уплотнения (подпитки) материала. В ряде
технологий (при подаче газа через литниковую систему и др.) уплотнение
изделия выполняется только за счет давления газа. В крупногабаритных изделиях
это может приводить к недоуплотнению части изделия, следствием чего является
появление утяжек, внутренних усадочных полостей, а также снижение качества
спаев. Подобные явления не проявляются, если основной процесс уплотнения
производится за счет обычной подпитки полимером из материального цилиндра
литьевой машины, а давление газа обеспечивает дополнительное уплотнение
в проблемных областях.
О терминологии
В настоящее
время не существует общепринятой терминологии процесса литья с газом как
за рубежом, так и в нашей стране. В отечественной литературе для этих
процессов используют термины, которые, с нашей точки зрения, не отражают
сущности технологии, а иногда и искажают ее.
Крайне неудачны термины "литье с газовой
поддержкой" и "литье с газодинамическим ударом", которые
использованы в статье И.М. Антонова, В.Б. Яковлева, А.И. Антонова "Полимеры:
литье с газодинамическим ударом" (Автомобильная промышленность, 2001,
№ 6, с. 25-28). Авторы данной статьи считают главной особенностью рассматриваемой
технологии "ударный импульс", который по их мнению возникает
из-за высокой скорости продвижения по каналу находящегося под "высоким
давлением" газового пузыря. Но, во-первых, при литье с газом используется
давление в несколько раз меньшее давления при обычном литье. Во-вторых,
при движении газового пузыря полость формы обычно остается открытой -
газ вытесняет расплав полимера из внутренних областей литьевого канала
в незаполненные части формы или в прибыль. "Ударное воздействие"
в сочетании с высокой скоростью охлаждения полимера должно приводить к
напряженному состоянию получаемых изделий. Однако известно, что при литье
с газом уровень остаточных напряжений в изделии понижается по сравнению
с традиционным литьем под давлением.
Не очень удачен по нашему мнению и термин "инжекционно-газовое
литье", использованный в ряде публикаций.
1.
Технологии литья с подачей газа в расплав полимера
Существует несколько разновидностей этих технологий, которые могут быть
классифицированы по особенностям проведения технологического процесса,
по месту подачи газа, по типам получаемых изделий.
Учитывая
особенности технологического процесса, выделяют следующие разновидности
технологии литья с подачей газа в расплав полимера /2, 5/:
1.
Литье с неполным впрыском полимера (blow up process, short shut process)
2. Литье с полным впрыском с применением прибыли
(overflow process/side cavity process/spill-over process а также plastic
expulsion process)
3. Литье с полным впрыском с вытеснением расплава
полимера в материальный цилиндр литьевой машины (push back process)
4. Литье с локальной подачей газа в область изделия
для устранения утяжек (compensation process)
5. Литье со смещением знаков (core-pull process)
Для
получения одного и того же изделия часто могут применяться различные варианты
процесса.
Впуск
газа может осуществляться непосредственно в полость формы, в холодноканальную
литниковую систему (в разводящий или центральный литник), а также в сопло
литьевой машины. При подаче газа в центральный литник или в сопло машины,
последнее должно быть оснащено запорным клапаном, для предотвращения попадания
газа в материальный цилиндр /4/. При подаче газа в разводящий литник запорный
клапан не требуется - остывание полимера в центральном литнике обычно
препятствует продвижению воздушного пузыря к материальному цилиндру /6/.
Для надежности также применяют пережимы - локальное утоньшение на разводящем
литнике. Газ подается с помощью специального устройства - инжектора
(газовой иглы) - через тонкий кольцевой зазор, который пропускает газ,
но является преградой для расплава полимера.
Технологии литья с подачей газа в расплав полимера
эффективны для получения изделий следующих типов:
а) Визуально-толстостенные изделия (разнообразные ручки
и т.д.)
б) Крупногабаритные изделия (автомобильные бамперы,
панели приборов, корпуса телевизоров, мониторов и т.д.)
в) Детали с высокими требованиями к качеству наружной
поверхности, содержащие утолщения, ребра, бобышки
В последнее время стали
применять литье с газом и для получения тонкостенных изделий (корпусные
детали мобильных телефонов и т.д.). Ввиду того, что литье подобных изделий
связано с рядом особенностей, для него часто используют особый термин
"тонкостенное литье с газом" (thin-wall gas injection molding).
Поведение полимера
и газа в полости формы определяется многими факторами и очень сильно зависит
от особенностей используемой марки полимера. Компьютерный анализ позволяет
спрогнозировать это поведение и оптимизировать конструкцию изделия и пресс-формы
на этапе подготовки производства /7-13/.
Один из недостатков
технологий с подачей газа в расплав полимера - неравномерная толщина стенки
полимера. Наибольшая неравномерность толщины наблюдается на "поворотах":
слой полимера минимален с внутренней стороны газового канала. Вблизи
газовой иглы обычно наблюдаются резкое изменение толщины слоя полимера,
а на поверхности изделия - дефекты текстуры.
Литье
с неполным впрыском полимера
Торговые весы на базе электронных весов.; скупка подержанных авто компаний; диагностика и ремонт mercedes, шиномонтаж; нихром, трубчатые тэны; театральные кресла спортивные учереждения
При литье с неполным впрыском (рис. 1) в пресс-форму подается расплав полимера, но после заполнения изделия на 50-60% для визуально-толстостенных /4/ и 90-95% для крупногабаритных деталей /14/ впрыск полимера прекращается, и в полость формы подается газ. В крупногабаритных изделиях газ подается в так называемые газовые каналы - утолщения, предусмотренные в конструкции изделия. Газ вытесняет расплав полимера из горячих внутренних областей полости в незаполненные участки, обеспечивает полное оформление изделия.
Литье с полным
впрыском с применением прибыли
Проблема следа на изделии (hesitation line, change-over mark) может быть решена при 100% заполнении формующей полости расплавом перед подачей газа. Расплав полимера из внутренних областей изделия вытесняется газом в прибыль. Между изделием и прибытью устанавливают запорный клапан, который находится в закрытом состоянии во время заполнения изделия расплавом /5/. Различают варианты процесса. В первом варианте (называемом overflow process, side cavity process или spill-over process) прибыль открывается перед подачей газа. Во втором варианте (plastic expulsion process), запатентованном фирмой Cinpres Gas Injection, газ подается перед открытием прибыли, что позволяет дополнительно уплотнить материал.
Литье с полным впрыском
с вытеснением расплава полимера
в материальный цилиндр литьевой машины
Интересным вариантом технологии литья с газом является процесс со 100% заполнением изделия расплавом, при котором подача газа производится в противоположную от впуска полимера часть изделия /2, 5/. Газ вытесняет расплав полимера из внутренних областей изделия в материальный цилиндр литьевой машины (при этом газ не должен попасть в цилиндр литьевой машины).
Литье с локальной подачей
газа в область изделия для устранения утяжек
Задача устранения утяжек может быть решена при локальной подаче газа в определенную область изделия /5/. При этом основная часть изделия уплотняется как и в обычном процессе литья под давлением за счет давления полимера (стадия выдержки под давлением). Газ создает дополнительное давление в проблемных областях с повышенной объемной усадкой и обеспечивает хорошее качество поверхности изделия.
Литье со смещением знаков
Процесс
литья с газом со смещением знака /2/ проводится следующим образом. После
впрыска полимера открывается дополнительная полость за счет смещения подвижного
знака пресс-формы. Эта полость заполняется полимерным материалом, который
"раздувается" под действием давления газа.
2. Литье с внешним
давлением газа
В технологии
литья с внешним давлением газа /5/ процесс проводится как в обычном литье
под давлением с той лишь разницей, что после впрыска полимера в полость
формы подается газ. Газ подается между обратной (нелицевой) стороной изделия
и стенкой формы. Процесс позволяет получить высокое качество лицевой поверхности
изделия, при этом поверхность обратной стороны изделия, на которую непосредственно
действует давление газа, оказывается неровной. Полость формы в этом процессе
должна быть надежно уплотнена для предотвращения утечек газа.
Известный
у нас процесс литья с газовым противодавлением /17/ можно рассматривать
как разновидность процесса литья с внешним давлением газа.
