6.Выбор материала для изготовления формы
Для изготовления деталей пресс-формы используют в основном конструкционные и инструментальные стали. Стали, применяемые для изготовления формующих деталей, должны обладать высокими механическими свойствами, хорошей сопротивляемостью истиранию и иметь минимальную деформацию при термической обработке.
Для упрощения и удешевления изготовления средне- и крупногабаритных форм, особенно в мелко серийном производстве, используют улучшаемые стали 45, 40Х, 5ХГМ, 4ХМФС, 4Х5МФС. Заготовки изготовленных из них формообразующих деталей можно обрабатывать; окончательная термическая обработка позволяет полностью исключать изменения размеров и формы (коробление), возникающие при термической обработки формообразующих деталей. Недостатки этих сталей — меньшие износостойкость, прочность, худшая полируемость. Однако в крупносерийном и массовом производстве их можно уменьшить азотированием и хромированием.
В исходя из рекомендаций по применению сталей для изготовления форм [1], следует выбрать сталь 12ХНЗА, так как обеспечит такие характеристики формообразующих деталей как крупные размеры, работа при больших давлениях (см. пункт 2, где q = 32 МПа). Покрытие формообразующих деталей следует выполнить оксидированием, так как перерабатывается полиэтилен [1]. Термическая и химико-термическая обработка: цементирование (0,8 - 1,2 мм), закалка, отпуск, улучшение, азотирование (0,15 - 0,2 мм).
7.Система термостатирования формы..
Отвердевание полимера в форме нуждается в отведении большого количества тепла. В этой связи длительность цикла литья в значительной степени зависит от эффективности отвода тепла и от достигнутой при этом температуры отливки. Кроме этого также, режим охлаждения существенно влияет на качество изделий. Высокая температура формы позволяет получить:
высокие механические характеристики, качество поверхности, блеск изделия,
менее ориентированую структуру полимера и меньшие внутренние напряжения,
меньшую способность к растрескиванию в нагруженном состоянии и при действии агрессивных сред
Низкая температура формы позволяет уменьшить: отклонение размеров литых изделий, усадку и коробление, цикл литья.
Для устранения всех негативных влияний нужно правильно рассчитать и спроектировать систему термостатирующих каналов. Расчет каналов выполняется следующим образом:
Время охлаждения определяют, как
где а-
коэффициент температуропроводности,
а=1,22*10-7м2/с;
--толщина
изделия,
=0,001м;
-
середня за цикл температура формуючої
поверхні,
=700С;
-
початкова температура виробу,
=2600С;
--
температура в середину стінки виробу,
=800С;
Время циклу
где
-
-- время смыкания и розмыкания полу форм,
=4с;
время
впрыску,
6секунд.
=3,74+4+6=13,74с
количество теплоты которая попала с расплавом и отдает отливка
где
-
маса отливки,
=0,029кг;
-
удельная теплоемкость материала
отливики,
=2,5*103
Дж/кг*0С;
-
середня температура изделия в момент
розкрытия формы, определяется по формуле
количество теплоты которую отводит хладогент
-
потери теплоты в окружающую среду,
определяют за формулой
,
де
-
площадь боковой поверхности формы,
=4*L*b,
L-
длина формы, L=0,32м;
b-
ширина формы, b=0,25м;
=4*0,32*0,25=0,32м2
;
-
коэффициент теплоотдачи
;
-
температура на поверхности формы,
=600С,
-
температура окружающей среды 250С
расход хладогенту
где сх
-
удельная
теплоемкость хладогенту (в качестве
хладогенту выбираем воду)
сх=4,18*103Дж/(кг*0С);
-
разница температур хладогенту на входе
и на выходе,
=40С;
кг
расходы через пуансон и матрицу
где,
и
-
площадь пуансона (матрицы) и общая
площадь, для даного изделия
=0,4,
а
=0,6
для
пуансону --
кг
для
матрици --
кг
площадь поперечного сечения каналов
де
--
плотность хладогенту,
=1000
кг/м3;
-
скорость збегания хладогента , принимають
равной 1 м/с
для
пуансону ---
для
матрицы
--
диаметр канала
для
пуансону ---
для
матрицы --
общая длина каналов
для
пуансона ---
для
матрицы --
Систему термостатирования будем располагать по периметру форообразующей поверхности матрицы и в пуансоне будем располагать каналы в виде спирали по плскости формоутворюючеи поверхности. Расположение каналов переферичное, а именно расположено ближе к ребру заглушки, так, чтобы поток хладогенту прогревал более отдаленные участки формы где и находится болие сложная геометрия изделия. Для избежания перегрева формы каналы пуансона расположены болие к центру, обиспечивая равномерное распределение температуры при впрыске горячего термопласта. Система термостатирования должна быть герметической, иметь систему регуляции потока и выдерживать давление 0,6 МПа. Схематическое изображение системы показано на рисунке 7, рисунке 7.1 и рисунке 7.2.
Рис 7 Расположение системы термостатирования в форме.
Рис 7.1 Расположение системы термостатирования в пуансоне.
Рис 7.2 Расположение системы термостатирования в матрице