Типы литьевых форм полимеров

Министерство образования  Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

Факультет технологий управления и гуманитаризации

Кафедра «Организация упаковочного производства»

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

По дисциплине "Технологии переработки полимеров"

На тему: "Типы литьевых форм полимеров"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель: студентка  гр.108310

Козловская Ю. Н.

Руководитель: профессор

Карпунин И. И.

 

 

 

 

 

 

Минск 2012г

Содержание

Введение 3

1. Современные  методы литья пластических масс. Общая характеристика 4

1.1 Литье  под давлением 4

1.2 Инжекционно  – раздувное формование 6

1.3 Литье  вспененных термопластов 8

1.4 Инжекционно-газовое  литье (ИГЛ) 10

1.5 Многокомпонентное литье под давлением 12

2. Основные  стадии процесса литья 14

3. Литьевые  формы 19

3.1 Литниковая  система 20

3.2 Типы  литников 21

3.3 Типы  литьевых форм 28

3.4 Конструктивные  особенности литьевых форм для  различных видов литья 30

3.4.1 Инжекционно – раздувные формы 30

3.4.2 Литьевые формы для производства  изделий из вспененных термопластов 31

3.4.3 Литьевые формы для ИГЛ 32

3.4.4 Литьевые формы для многокомпонентного  литья 32

5. Общие  условия эксплуатации литьевых  форм 34

5.1 Центрирование  литьевой формы 34

5.2 Отвод  воздуха 34

5.3 Термостатирование  литьевой формы 35

5.4 Поддержание  литьевых форм в рабочем состоянии  и их техническое обслуживание 36

Заключение 37

Список  используемой литературы 38

 

Введение

 

Переработка полимеров имеет  конечной целью получение изделий, отвечающих конкретным задачам эксплуатации. В этом смысле производственные приемы получения изделий создавались  и далее совершенствовались параллельно  с появлением новых полимеров. Можно  считать, что минимальный комплекс методов переработки полимеров  и соответствующего оборудования возник в XIX веке.

После этого потребовалось  почти столетие для того, чтобы  увеличение числа методов переработки, их кардинальное совершенствование  и математическое моделирование  привело к созданию новой научно-технологической дисциплины – технологии переработки полимеров, в которой ведущую роль играет технология переработки пластмасс.

Современная промышленность переработки пластмасс располагает  широким набором методов переработки и парком оборудования, насчитывающим более 3500 типов машин и аппаратов. Индивидуальные полимеры все больше заменяются полимерными композитами и смесями полимеров. Все это в совокупности дает возможность получать материалы с широким разнообразием свойств, обеспечивающих их применение для изготовления разнообразных изделий.

 

1. Современные методы литья пластических масс. Общая характеристика

1.1 Литье под давлением

 

Литье пластмассы – комплекс циклических процессов, где материал приобретает конфигурацию внутренней полости формы и затвердевает, обеспечивая получение изделий из пластмассы с заданными свойствами. Суть процесса заключается в том, что расплавленный пластик, находящийся в шнеке машины, перемещается под давлением поршня через литниковые каналы, заполняя с высокой скоростью полость пресс-формы, а затем, остывая, образует отливку.

Методом литья пластмассы производится более трети от общего объема штучных изделий из полимерных материалов, а больше половины номенклатуры оборудования, применяемого в переработке  полимеров, предназначено для литья  под давлением. Литье пластмассы под давлением является наиболее производительным способом изготовления тонкостенных деталей сложной формы  из термопластов, поэтому идеально соответствует массовому производству изделий, важным требованием к которым  является точное соответствие размерам. При массовом производстве обязательно  учитывают возможность автоматизации  процессов, а так же принимают  во внимание наличие оборудования, квалификацию персонала и т.п.

Литьё пластмасс под давлением  осуществляется на специальных литьевых машинах. Конструкция литьевой машины обязательно включает:

• блок подготовки расплава и его подачи в форму (узел пластикации);
• блок запирания (и размыкания) формы в виде прессового устройства с ползуном (узел смыкания);
• блок привода, обеспечивающего все виды движения подвижных устройств оборудования и оснастки;
• устройство управления литьевой машиной, реализующее последовательность взаимодействия блоков, силовых и кинематических узлов, а также температурные, скоростные, нагрузочные параметры, обеспечивающие оптимальный режим работы оборудования (рисунок 1).

Кроме того, литьевые машины подразделяются по технологическим и основным конструктивным признакам:

• по способу пластикации: одно-, двухчервячные, поршневые и червячно-поршневые;
• по особенностям пластикации: литьевые машины с совмещенной и раздельной пластикацией (предпластикацией);

Рисунок 1. Схематическая структура литьевой машины

1 –  узел смыкания литьевой формы; 2 – узел пластикации; 3 – станина  машины.

 

• по количеству пластикаторов: с одним, двумя и более пластикационными узлами;
• по числу узлов запирания формы (узлов смыкания): одно-, двух- и многопозиционные (ротационные, карусельные);
• по конструкции привода: электро- и гидромеханические, электрические;
• по расположению оси цилиндра узла пластикации и плоскости разъема литьевой формы: горизонтальные, вертикальные, угловые (рисунок 2).

 

Рисунок 2. Литьевые машины с различным взаимным расположением узлов:

а – горизонтальный тип; б, в - угловые типы с горизонтальной и вертикальной компоновкой узлов под прямым углом; г – вертикальный тип.

1.2 Инжекционно –  раздувное формование

 

Инжекционно-раздувное формование сочетает в себе две технологии: литье под давлением и формование с раздувом.

Достоинства обоих способов переработки дополняют яруг друга, то есть точность литья под давлением  и возможность придания изделиям различных конфигураций, характерная  для формования с раздувом. Кроме  того, данный метод обладает преимуществом  практически безотходного производства. Имеющие форму бутылки полые  изделия на участках горлышка и дна  остаются бесшовными. Инжекционно-раздувное формование преимущественно используется для изготовления вращательно-симметричных полых изделий, например, бутылок, стаканчиков и банок объемом до 2 л.

Установки для инжекционно-раздувного формования состоят из узла впрыска  и узла раздува. Используются два  различных метода, которые получили название одноступенчатого и двухступенчатого. Одноступенчатый метод (Рисунок 3) подразумевает изготовление в машине посредством литья под давлением гак называемой заготовки, которая затем, раздуваясь в раздувной станции, превращается в полое изделие. При этом отпадает необходимость повторного разогрева заготовки до температуры раздува. Кроме того, машины, используемые для одноступенчатого метода работы, характеризуются тактовым рабочим циклом.

 

Рисунок 3. Машина, используемая для инжекционно-раздувного формования. Одноступенчатый метод: 1 – выталкиватель; 2 – форма; 3 – поворотное устройство; 4 – литьевая форма; 5 – мундштук; 6 – пластикационный цилиндр; 7 – привод; 8 – пульт управления; 9 – установка терморегуляции; 10 – прижимные пластины; 11 – сжатый воздух; 12 – вода; 13 – электричество.

 

 

В отличие от изложенного  варианта при применении двухступенчатого метода заготовка производится в  литьевой машине, затем проходит этап промежуточного храпения, и лишь потом  в другой машине превращается в полое  изделие с помощью процесса раздувания.

В одноступенчатом методе узел пластикации расположен напротив блока смыкания с крепежными плитами  формы и узла перемещения заготовки. Обычно предлагаемые машины отличаются друг от друга типом узла перемещения. Приведение его в действие может  осуществляться механически или  гидравлически. [3]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Литье вспененных  термопластов

 

Метод литья вспененных термопластов является разновидностью метода литья  под давлением слой. Используемые в процессе литья вспененных термопластов формовочные массы соответствуют  термопластам, перерабатываемым обычным  литьем под давлением. В качестве порообразующих веществ они содержат химические соединения, которые при  определенной температуре разлагаются  с выделением газов. Порообразующие вещества представляют собой порошок  или пасту.

Для переработки вспененных термопластов существуют специальные машины, работающие при пониженном давлении (Рисунок 4). Они схожи со стандартными литьевыми машинами высокого давления, однако для них характерны другие внешние размерные параметры.

 

Рисунок 4. Пример машины низкого давления

1. – мембрана; 2 – мундштук; 3 – обратный клапан;4 – инжекционный цилиндр; 5 – шнек; 6 – загрузочный бункер; 7 – выталкиватель; 8 – изделие; 9 - форма

 

Ввиду малых давлений внутри литьевой формы размеры ее крепежных  плит достаточно велики. Узел смыкания, как правило, срабатывает гидромеханически, то есть функции смыкания и размыкания отделяются от функции удержания  в закрытом состоянии. Узел впрыска  позволяет работать с высокой  скоростью, предотвращает преждевременное  расширение газа-порообразователя расплава и обеспечивает точную дозировку  полимерного сырья. Необходимая скорость впрыска, равная приблизительно 500 мм/сек, достигается при помощи насосных или аккумуляторных машин.

Основное отличие этого  метода от технологии литья под давлением  состоит в использовании полимерного  сырья, которое содержит порообразоватсли. Окончательное заполнение литьевой формы происходит за счет расширения порообразователя.

Течение процесса подразделяется на пять этапов:

1. Пластикация и дозировка  расплава полимера.

2. Впрыск накопленной  дозы..

3. Вспенивание внутри  формы.

4. Охлаждение изделия.

5. Извлечение изделия  из формы.[3]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Инжекционно-газовое  литье (ИГЛ)

 

Инжекционно-газовое литье относится  к новым методам переработки  термопластов. В литературе можно  встретить также название типа "литье  с газом", "литье с подачей  сжатого газа" и др. Технологически процесс ИГЛ заключается в  следующем (Рисунок 5 ):

Рисунок 5. Технологические этапы метода ИГЛ:

a – процесс заполнения, впрыск полимерного расплава; b- остаточное заполнение под давлением газа;c – давление газа действует в качестве подпитки для компенсации усадки;d – сброс давления за счет рециркуляции газа;e – замыкание литникового канала (в случае необходимости)

 

расплав полимера инжектируется  в форму, заполняя ее на 70-95%. Затем  в форму через специальное  сопло, или через ниппель, подается под давлением газовая смесь, которая "раздувает" расплав, увеличивая тем самым толщину слоя полимера, образовавшегося при его соприкосновении  с холодной стенкой формы, и способствуя  заполнению конструктивных углублений. После образования изделия газовая  смесь удаляется из формы в  приемник, пластикатор впрыскивает  остаток расплава, "запечатывающий" форму.

Газовая смесь (азот, углекислый газ) может подводиться от компрессора  или от баллона, важно чтобы ее давление было около 80 МПа. Ввод газа в форму может быть единичным или многократным, ступенчатым по величине давления.

Технология ИГЛ позволяет  экономить до 40% дорогостоящего полимерного  материала за счет уменьшения толщины  стенки изделия, сократить цикл изготовления на 25-35%, уменьшить вероятность брака  за счет исключения таких видов дефектов, как утяжины, коробления. Кроме того, как показывает практика, инжекционно-газовая  технология позволяет упростить  конструкцию и понизить стоимость  формующей оснастки.

Существенная трудность  ИГЛ-технологии состоит в необходимости  высокоточного управления литьевой машиной, усложняется конструкция  сопла, повышаются требования к расчету  и качеству изготовления литниковой системы и сопряжений литьевых форм. [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5 Многокомпонентное литье под давлением

 

По технологии многокомпонентного литья из полимеров различного типа могут быть изготовлены изделия, для которых характерны специфические  свойства. Возможны следующие сочетания: