Давление в цилиндре и форме

Под давлением шнека материал проходит через инжекционный цилиндр, по литниковым каналам и заполняет оформляющую полость. По мере продвижения материала к полости формы давление на него постепенно уменьшается из-за противодействия сил трения.

Максимальное давление в форме обычно достигается в конце хода поршня или шнека вперед. Оно зависит от:

• давления поршня;

• температуры расплава;

• сопротивления продвижению расплава.

Сопротивление продвижению расплава обуславливается вязкостью термопласта, сужением и расширением материального потока при прохождении литниковых и впускных каналов, определяется шероховатостью поверхности, которая ограничивает данный поток расплава.

С увеличением температуры расплава потери давления уменьшаются (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Кривые зависимости давления от температуры

Давление, которое испытывает расплав в форме всегда меньше, чем создается машиной примерно на 10%.

Для создания максимального давления в форме необходимо стремиться к увеличению давления поршня или шнека, к увеличению температуры расплава и сокращению длины литниковых каналов, к увеличению их сечения, к снижению шероховатости поверхности цилиндра и введению в пластмассу смазывающих или пластифицирующих добавок.

Величина давления впрыска определяется толщиной стенок изделия и путем течения материала (от литника до самой дальней точки на кромке изделия), для тонкостенных изделий, толщина стенки <=1 мм, 1100-1300 бар (при максимальном давлении гидравлической системы термопластавтомата 1400 бар); для изделий со средней толщиной стенки, толщина стенки <=1,0-2,5 мм, 900-1200 бар; для толстостенных изделий, толщина стенки >2,5 мм, 500-900 бар.

Заданная величина давления впрыска должна быть, как минимум, на 10% больше, чем фактически необходимое при впрыске удельное давление (давление, возникающее при заполнении формы расплавом и его затвердевании), чтобы скорость движения шнека во время впрыскивания не изменялась из-за ограничения давления впрыска

Обычно давление поршня или шнека в материальном цилиндре различно для разных материалов и оно колеблется от 800 до 1500 кгс/см².

В процессе литья давление в форме не постоянно, оно меняется. Изменения давления в форме в одной из точек, близко расположенных к впускному литнику, представлено на рис. 5.14.

Рис. 5.14. Изменение давления в точке внутри формы:

пояснения в тексте

Рассмотрим процесс изменения давления в течение цикла литья:

1–2: идет сжатие материала, уплотнение его в цилиндре. Шнек уже пошел вперед.

2–3: идет заполнение формы материалом. Давление низкое, так как форма не заполнена материалом и сопротивление заполнению небольшое.

3–4: стремительное увеличение давления, так как в основном форма заполнена расплавом, и дополнительные порции материала вызывают резкое увеличение давления. Уплотнение полимерного материала. Достигается максимальное давление, которое может создать данная машина.

4–5: заполнивший форму материал находится под постоянным давлением поршня. В силу охлаждения материал сжимается и давление должно понижаться. Действительно, давление, оказываемое расплавом на стенки формы, снижается, но усадки не наблюдается. Усадка на этом участке компенсируется новыми порциями расплава, которые поступают из инжекционного цилиндра, то есть осуществляется процесс подпитки. Чем продолжительнее время подпитки, тем больше плотность и масса формуемого изделия. Таким образом, до точки 5 поршень находится в переднем положении, оказывая при этом давление на термопласт. То есть на участке 3–4–5 происходит охлаждение материала в форме под давлением. Величина давления выдержки, как правило, составляет 30-50% от величины давления впрыска. При изготовлении литых изделий правильно выбранная и точно воспроизводимая точка переключения с фазы впрыска на фазу выдержки под давлением играет важную роль, поскольку влияет на массу, плотность и усадку изделия, его физико-механические свойства.

5–6: в точке 5 поршень отводится назад. После отключения питания происходит быстрое снижение давления. Это объясняется тем, что в период выдержки под давлением материал в литниковом канале еще не отвердел и поэтому за счет релаксации упругих и эластичных деформаций происходит некоторое вытеснение материала в литник. Этот период заканчивается закупоркой каналов формы отвердевшим материалом, и давление в литьевой форме, при котором происходит закупорка литникового канала, получило название давление отключения р_откл (т. 6).

6–7: начиная с момента закупорки канала и до открытия формы, идет окончательное охлаждение материала. При этом давление на внешние стенки формы снижается, и в момент раскрытия формы материал находится под небольшим остаточным давлением р_ост. На внутренние стенки формы (на поверхность знаков) давление на этом участке будет увеличиваться. В т. 7 происходит раскрытие формы и выталкивание изделия.

Если выдержку под давлением увеличить до т. 5’, то давление отключения и остаточное давление при этом могут быть максимальными.

Если , то взаимодействия формы и изделия нет. Равновероятно, что изделие останется с подвижной или неподвижной частью. Здесь автоматической работы машины быть не может.

Если выдержку под давлением снизить до 5”, то давление отключения будет небольшим и при этом может происходить выдавливание материала через неостывший литник. Остаточное давление при этом равно атмосферному. Чем выше давление отключения, тем выше плотность отливки и меньше усадка при остывании.

Увеличение остаточного давления приводит к увеличению плотности отливки в форме. При этом поверхность изделия сильнее прижимается к поверхности форм, что затрудняет съем отлива.

В точках более удаленных от литника характер изменения давления остается тем же, но максимальное давления снижается.

Время выдержки под давлением t_ВПД главным образом зависит от диаметра литника dл (высоты литника hл) или диаметра впуска dв. Диаметр dл (высота hл) или dв определяет продолжительность охлаждения материала в литники или во впуске. Поэтому определяют возможное время перетока материала из нагревательного цилиндра в форму под давлением (время подпитки), т.е. наибольшее время - t_ВПД.

При небольшом времени t_ВПД подпитка материалом формы недостаточна и в изделии образуются утяжины и пустоты, может происходить также коробление изделий. По мере увеличения времени t_ВПД вес изделия увеличивается и оно со временем может плохо извлекаться из формы.

Однако после некоторого значения tВПД вес изделия перестает расти. Увеличивать время tВПД, выше этого значения не следует. Если повышать давление литья Рл, то вес изделия увеличивается, но время tВПД остается практически одинаковым.