Изготовление резиновых изделий литьем под давлением

Литьем под давлением называется процесс изготовления резиновых изделий посредством впрыскивания разогретой резиновой смеси в заранее сомкнутую форму через специальное литниковой отверстие с последующей вулканизацией ее в форме. Первым шагом в развитии литьевой технологии явился метод литьевого или трансферного формования. По этому методу резиновая смесь закладывается в специальную полость пресс-формы (напорную камеру) и крышкой, выполняющей роль поршня, через литники продавливается в полость сомкнутой формы (рис. 4). Оформление изделия происходит в сомкнутой форме, что в значительной степени сокращает возможность образования заусенцев (выпрессовок). Кроме того, изделия получаются более монолитными и точно воспроизводят полость формы. Изготовлением изделий этим методом целесообразно при массовом выпуске однородных изделий сложной конфигурации, когда окупается довольно высокая стоимость форм.

Вулканизацию формованных заготовок можно проводить непосредственно в прессформе или вне формы. При литьевом формовании по сравнению с компрессионным получаются изделий лучшего качества, а также сокращается расход резиновой смеси, так как при литьевом формовании возможно применение меньшего избытка смеси для плотного заполнения формы. При производстве изделий в литьевых формах много времени затрачивается на разборку и сборку пресс-форм. При прессовании возможно частичное раскрытие формы вследствие создания в ней очень высокого давления, и следовательно, и образование выпрессовок. Кроме того, для обеспечении передачи давления на формуемое изделий в форме необходимо создать некоторый избыток смеси. дальнейшее развитие литьевое формование получило при разработке метода литья под давлением (рис. 5) в специальных литьевых машинах. Литье под давлением является циклическим процессом. Разогретая в инжекционном цилиндре резиновая смесь плунжером или шнеком выдавливается под высоким давлением через литниковое отверстие в закрытую обогреваемую форму, в которой происходит формование и вулканизация после чего готовое изделие извлекают из формы.

	Рис. 4. Схема процесса трансферного формования: 1- плунжер; 2- заготовка; 4- полость формы; 4 – нижняя часть формы
		Рис. 5. Схема процесса литья под давлением: 1- форма; 2 – литьевой питатель

Скорость заполнения формы резиновой смесью зависит от давления литья, создаваемого литьевым агрегатом, а также от геометрических размеров и конфигурации изделия, вязкости резиновой смеси и ее изменения с повышением температуры. При заполнении формы резиновая смесь не должна подвулканизироваться, чтобы не прекратилось ее течение.

Поведение резиновых смесей при литье под давлением обычно оценивают по их литьевой способности, т.е. по времени заполнения смесью формы определенных размеров в зависимости от давления литья или по глубине затекания резиновой смеси в форму со спиральным каналом в зависимости от давления литья и продолжительности впрыска.

При литье резиновая смесь разогревается вследствие выделения тепла в результате внутреннего трения. Интенсивность тепловыделений зависит от скорости и давлении литья, вязкости смеси и ее изменения с температурой, природы полимера и состава смеси, а также от конструкции литьевого агрегата. Резиновые смеси для литья под давлением должны обладать высокой скоростью вулканизации при достаточно высокой стойкости к подвулканизации. Обычно наиболее пригодными для переработки методом литья под давлением считают смеси, характеризующиеся сопротивлением подвулканизации при 120 ºС от 10 до 30 мин и скоростью вулканизации 3-8 мин.

При литье под давлением смесь предварительно подогревается вне формы, и ее температура доводится до максимально допустимой с учетом последующего разогрева ее при инжектировании в литником канале. Процесс инжектирования резиновой смеси через литник в замкнутую форму должен быть закончен до начала эффективной вулканизации. Подъем температуры изделий до температуры вулканизации занимает меньше времени, поэтому обеспечить равномерную вулканизацию изделий при литье под давлением значительно легче, чем при формовой вулканизации. Продолжительность цикла вулканизации в форме при литье под давлением значительно меньше, чем при формовой вулканизации. В результате равномерного и быстрого прогрева смеси появляется возможность вулканизовать при литье под давлением крупногабаритные изделия при 160-190 ºС. и тонкостенные при 200-210 ºС, а также сократить продолжительность вулканизации до 20-60 с.

Благодаря замыканию формы перед впрыском в нее резиновой смеси при литье под давлением получаются изделия с гладкой поверхностью без облоя и заусенец, не требующие дополнительной обработки.

Технологическое оформление процесса литья под давлением

У всех литьевых машин, несмотря на многообразие их конструкций, можно выделить следующие основные узлы и механизмы:

- литьевой питатель, состоящий из инжекционного и материального цилиндров;

- узел смыкания (приемное устройство), предназначенное для смыкания формы до поступления в нее под определенным давлением резиновой смеси из материального цилиндра и раскрытия формы в процессе литья;

- привод литьевой машины;

- системы управления.

Основными параметрами, определяющими работу литьевых агрегатов, являются следующие:

1. Максимальное давление литья – максимальное давление, которое может обеспечить данный литьевой агрегат при впрыске резиновой смеси в форму. От максимального давления в значительной степени зависит скорость впрыска – объем смеси, продавливаемой в форму в единицу времени.

2. Объем впрыска – объем резиновой смеси, впрыснутый в форму за цикл работы.

3. Особенности разогрева материал в литьевом агрегате при его работе.

Резиновую смеси в литьевую камеру подают прогретой до определенной (60-70 ºС) температуры. Для создания оптимальных условий процесса литья и обеспечения необходимого повышения температуры при впрыске необходимо поддерживать определенными давление литья и скорость впрыска.

Существенным недостатком плунжерных литьевых агрегатов является неудобство их загрузки, невозможность обеспечения равномерного прогрева смеси в корпусе отсутствия перемешивания, а также ограниченность (объем литьевой камеры) дозы впрыска.

Для облегчения загрузки литьевой камеры плунжерные литьевые питатели сочетают со шнековыми (рис. 6), в которых подаваемая в литьевую камеру смесь подвергается дополнительному перемешиванию и равномерно нагревается за счет внутреннего трения и обогрева от стенок камеры. при использовании литьевых питателей шнекового типа (рис. 7) появляется возможность значительно увеличить дозу впрыска резиновой смеси, кроме того, загрузку ее в воронку проводить непрерывно в виде ленты.

Рис. 6. Схема плунжерного литьевого агрегата со шнековым питателем: 1 – литьевой цилиндр; 2 – плунжер; 3 – силовой цилиндр; 4 –шнековый питатель	Рис. 7. Схема литьевого агрегата шнекового типа: 1- корпус; 2 – шнек; 3 – катушка с лентой резиновой смеси; 4 – редуктор; 5 - двигатель

В таких агрегатах обеспечивается пластикация и перемешивание резиновой смеси перед впрыском, а следовательно, и равномерный прогрев смеси. Температуру смеси можно регулировать обогревом или охлаждением корпуса. Существенным недостатком литьевых агрегатов шнекового типа является невысокое давление литья (20-30 МПа), создаваемое ими.