Проектування ділянки переробки пластмас методом лиття під тиском

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Лиття пластмас під тиском - це найбільш популярна технологія переробки термопластичних матеріалів. Виробництво деталей здійснюється шляхом уприскування розплаву пластмасової сировини під тиском в прес-форму з подальшим охолоджуванням. Методом лиття пластмас здійснюють виробництво більше тридцяти відсотків від загального об'єму виробів з полімерних матеріалів. Більше п'ятидесяти відсотків всього устаткування, яке застосовується для переробки пластмас, орієнтовано для лиття під тиском.

Характерна відмінність лиття під тиском від решти технологій - це висока продуктивність. Даним методом виготовляються вироби складної форми, тому ідеально підходить для масового виробництва пластмасових деталей, важливою вимогою до яких є не тільки об'єми виробництва, але і точні геометричні і оптичні характеристики. Для початку виробництва деталей з використанням даної технології необхідне виготовлення прес-форми. Це оснащення є достатньо складною конструкцією, що обумовлює її високу вартість і тривалий термін її виготовлення (до 2-3 місяців). Залежно від конфігурації майбутнього виробу прес-форма може бути шиберна або безшиберна. Найбільш важлива характеристика прес-форми - це її ресурс, який при використанні певних марок сталі, може доходити до 1000000 зімкнень. Для даної технології використовується сировина у формі пластикових гранул, що володіють широким діапазоном фізичних і механічних властивостей. Кажучи про достоїнства даної технології перш за все потрібно сказати про таке, як висока точність отримуваних виробів.

1. Загальна частина

1.1 Характеристика сировини і готової продукції з позначенням

На даному підприємстві використовують різні полімери наприклад такі як:

- поліамід;

- поліпропілен;

- пластикат;

-АБС;

- поліетилен високого тиску;

1) Облась застосування поліаміда

Ці технічні умови поширюються на композиції на основі поліамідів , що виготовляються методом спільного компаундировання поліамідів 6 або 66 , волокнистих або дисперсних наповнювачів і модифікуючих добавок спеціального призначення на двухшнековом екструдері .

Композиції є термопластичними конструкційними матеріалами і призначені для виготовлення литтям під тиском або екструзією деталей і виробів, застосованих в автомобіле-, машино- , апаратобудуванні та електротехніці . Можливо їх поверхневе забарвлення та фарбування в масі .

Перевірка ТУ здійснюється регулярно, але не рідше одного разу на 5 років після введення їх в дії або останньої перевірки, якщо не виникає потреби перевірити їх раніше у випадку прийняття нормативно - правових актів, відповідних національних (міжнаціональних) стандартів та інших нормативних документів, які регламентують інші вимоги, ніж ті що встановлені в ТУ .

2) Поліпропілен

Технічні вимоги :

Таблиця 1.1 ТУ У24.1-14338636-002-2009

Назва показника	Норма для марок	Метод випробування
	ПА6-	ПА66-
	СВ20-1	СВ30-1	Св30-3	Св30ТАФ-2	СВ30Э-1	СВ50-1	ТМ-20-1	СВМН 35-1	ОД-1	Св20-ОД-1	ТМ25ОД-1	СВ30-1	СВ30таф-2
1. Зовнішній вигляд	Гранули одного кольору згідно еталону	По 7.1
2. Гранулометричний склад	Гранули розміром від 2 до 5 мм не менше 95%	По 7.2
3 Масова частка наповнювача.,%	20±2.0	30±3.0	30±3.0	30±3.0	30±3.0	50±5.0	20±2.0	35±3.5	-	20±2.0	25±2.5	30±3.0	30±3.0	по 7.3
4. Масова частка води, %, не более	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	по ГОСТ 148 70 і по 7.4
5. Вигинаюча напруга при руйнуванні, МПа не менше	160	194	235	245	147	240	95	165	50	160	90	200	230	По ГОСТ 4648 і по 7.6
6. Ударна в'язкість по Шарпі на зразках: без надрізу, з надрізом. кДж/м2, не менше	40 7	48 7	65 7	65 7	50 17	57 -	50 9	32 -	24 -	32 -	35 -	40 7	35 6	По ГОСТ 4648 і по 7.6
7. Категорія стійкості до горіння	-	-	-	-	-	-	-	-	ПВ-0	ПВ-0	ПВ-0	-	-	По ГОСТ 4647 і по 7.7

* Для забарвлених марок можливо зниження показників згинальної напруги і ударної в'язкості за Шарпі, але не більше 10%.

** При наявності в матеріалі гранул розміром менше 2 мм більше 5 мм в кількості більше 5%, відвантаження продукції можливо за згодою споживача.

*** Можливий випуск композицій з іншим відсотковим вмістом наповнювачів і модифікуючих добавок при цьому допускається зміна рівня властивостей на ±10%.

Таблиця 1.2 Показники властивостей композицій на основі поліамідів

Назва показника	Норма для марок
	ПА6-	ПА6-6
	СВ20-1	СВ30-1	Св30-3	Св30ТАФ-2	СВ30Э-1	СВ50-1	ТМ-20-1	СВМН 35-1	ОД-1	Св20-ОД-1	ТМ25ОД-1	СВ30-1
1.Густина, г/см3	1,28	1,34	1,42	1,42	1,32	1,49	1.30	1,40	1,18	1.44	1,34	1.35
2. Міцність при розриві, %	135	165	170	180	168	215	76	115	65	125	70	155
3. Відносне подовження при розриві, %	6	5	6	6	6	3	-	4	-	-	-	3,5
4. Модуль пружності при згині	4,7	7,2	8.3	8.5	7,0	7,8	4,5	7,3	3,2	6,2	5,2	9,5
5. Ударна в'язкість по Шарпі на зразках без надрізу при -40оС, кДж/м2	-	31	50	60	63	57	35	32	18	24	26	-
6. Електрична міцність кВ/мм	21	21	21	21	21	20	22	21	21	21	21	21
7. Лінійна усадка при литті,%	0,6-0,8	0,4-0,8	0,3-0,5	0,3-0,5	0,5-0,7	0,4-0,6	0,7-0,9	0,5-0,7	1,0-1,2	0,3-0,5	0,3-0,5	0.5-1,0
8. Теплостійкість при температурі 130 +2 оС, год,	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3

- Поліпропілен й сополімери поліпропілену повинні відповідати вимогам справжніх технічних умов і виготовляться за технологічним регламентом , затвердженим у встановленому порядку.

- Поліпропілен й сополімери поліпропілену випускають у вигляді гранул від прозорого до молочного кольору розміром від 2мм до 5 мм. Допускається гранули розміром понад 5мм до 8 мм і менше 2 мм, а також злиплі , за умови злипання не більше трьох гранул. Масова частка гранул з відхиленнями за розмірами і злиплих не повинна перевищувати в сумі 5 % від маси партії поліпропілену.

- Поліпропілен й сополімери поліпропілену повинні відповідати вимогам і нормам.

- Поліпропілен й сополімери пропілену для виготовлення труб господарсько - питного водопостачання , виробів медичного призначення , іграшок та виробів , призначених для контакту з харчовими продуктами , порожнину рота і тканинами організму , застосовують тільки при наявності дозволу Міністерства охорони здоров'я України .

- Аналоги застосовуваних стабілізаторів і добавок повинні мати гігієнічні сертифікати.

Маркування

На кожну пакувальну одиницю (мішок) наносять транспортне маркування із зазначенням таких даних:

- найменування країни - виробника ;

- товарного знака підприємства-виробника, його найменування, адресу;

- умовне позначення продукту ;

- номер партії ;

- дати - місяць і року виготовлення ;

- маса нетто;

- адреси станцій - відправника;

- позначення цих технічних умов ;

Маркування наноситься українською мовою. Для продукції , призначеної на експорт - на мовою, обумовленому в договорі ( контракті) на поставку.

Упаковка

Поліпропілен і сополімери поліпропілену упаковуються в поліетиленові або поліпропіленові мішки. Мішки укладаються на плоских піддонах і упаковуються в термоусадочну плівку.

Розміри порожніх мішків :

- Ширина - 400 (±30) мм;

- довжина -800 (±30) мм;

- косинка - 80 (±20 ) мм.

Область застосування

Ці технічні умови поширюються на поліпропілен і сополімери пропілену марки ЛІПОЛ , одержувані безперервною полімеризацією пропілену та сополімеризацією пропілену та етилену в присутності металоорганічних каталізаторів при низькому і середньому тисках за ліцензією фірми «Хаймонт » за технологією « Сферіпол » в петлевом і газофазовом реакторах.

Поліпропілен і сополімери пропілену марки Ліпол , призначені для виготовлення плівок , волокон , труб. Технічних виробів , для медичної харчової промисловості та виробів народного споживання.

Ліпол - торгова марка ізотактичного поліпропілену , і призначеного як для внутрішнього ринку , так і для поставок на експорт.

Технічні умови необхідно перевіряти регулярно , але не рідше одного разу на п'ять років , після введення в дію або останньої перевірки , якщо не виникає необхідність перевіряти їх частіше у випадки прийняття нормативно - правових актів , відповідних національних ( міждержавних ) стандартів або інших нормативних документів , якими регламентовані інші вимоги , ніж ті, які встановлені в технічних умовах.

Таблиця 1.3 ТУ У24.1-32292929-003:2007

Індекс розплаву ПТР. г/10хв	Температура, оС
	1 Nozzle (філь'єра)	2Barrel (циліндр)	3 Barrel (циліндр)	4 Barrel (циліндр)	Mold temp (форма)
?1	235	250	250	250	60
1? ПТР ?4	215	230	230	230	60
4? ПТР ?8	195	210	210	210	60
8? ПТР ?11	190	200	200	200	60
11? ПТР ?15	175	190	190	190	60
ПТР ?15	170	180	180	180	60

Таблиця 1.4 Показник якості поліпропілену Ліпол

Найменування показника	Норма
	Гомополімер	Сополімер
		Статистичний	Гетерофазний
1.Густина, кг/м3	900-910	900	900
2. Насипна густина гранул, кг/м3, не менше	450
3. Середній розмір гранул шт/г, не більше	50
4. Масова частка золи,% не більше	0,035
5. Стійкість до термоокислювального старіння при 150оС, годин, не менше.	200	250	250
6. Температура розм'якшення по Вікату в повітряному середовищі під дією сили 10Н, оС	143-152	125-138	140-153
7. Температура теплової деформації при навантаженні 0,46 Н/мм2, оС	90-100	70-80	85-97
8. Ударна в'язкість по ізоду з надрізом при 23 оС, Дж/м	20-180	40-100	65-500
9.Температура плавлення, оС	160-175	155-170	150-165
10. Питома теплоємність при 20 оС, кДж/кг оС	1,93	1,93	1,93
11. Коефіцієнт теплопровідності, ВТ/м оС	0,16-0,22	0,16-0,22	0,16-0,22
12. Максимальна температура при тривалій експлуатації виробів без навантаження, оС	100-110	100-105	100-105

3 ) Пластикат

Технічні вимоги

- Пластикат повинен виготовлятися відповідно до вимог даного стандарту за технологічним регламентом затвердженим у встановленому порядку.

- По електричних, фізико - хімічними та іншими показниками полівінілхлоридний пластикат повинен відповідати нормам.

Таблиця 1.5 Марки пластикату

Тип	Марка
І-ізоляційний	І40-13 І40-13А І50-13 І40-14 І50-14 І60-12
ІТ- ізоляційний термостійкий	ІТ-105
ІО- ізоляційний і для оболонок	ІО45-12
О- для оболонок	О-40 О-50 О-55 ОМБ-60 ОНМ-50 ОНЗ-40

Таблиця 1.6 ГОСТ 5960-72 С.5

Марка пластикату	Температура нагріву валка, оС	Час вальцювання листів різної товщини, хв
		0,5мм	1,0мм	1,8:2,0мм
І40-13	160±5
І40-13А	160±5	5-6	7-10
І50-13	160±5
І40-14	160±5
І50-14	160±5
І60-12	160±5	5-6	7-10
ІТ-105	160±5
ІО45-12	160±5
О-40, крім рецептури	160±5
ОМ-40
О-40
Рецептури ОМ-40
О-50	160±5	8-10	8-10
О-55	160±5
ОМБ-60	160±5
ОНМ-50	160±5
ОНЗ-40	160±5	5-6	7-10
	160±5

Таблиця 1.7 Фізико-механічні властивості базових марок пластикату

Найменування показника	Норма для марок	Метод випробування
	І40-13	І40-13А	І50-13
		Вищий сорт	Перший сорт
1.Міцність при розриві, МПа (кгс/см2), не менше	17,6 (180)	19,6 (200)	17,6 (180)	19,6 (200)	По ГОСТ 11262-80 і п.4.8 справжнього стандарту
2.Відносне подовження при рориві,%, не менше	200	250	200	200	По ГОСТ 11262-80 і п.4.8 справжнього стандарту
3.Температура крихкості, оС, не вище	Мінус 40	Мінус 40	Мінус 40	Мінус 50	По ГОСТ 16783-71 і п.4.9 справжнього стандарту
4.Водопоглинання,% не більше	0,32	0,20	0,26	0,32	По ГОСТ 4650-80 і п.4.21 справжнього стандарту
5.Темпераура розм'якшення, оС	180±10	180±10	180±10	190±10	По п.4.22 справжнього стандарту
6.Густина, г/см3	1,27-1,35	1,28-1,32	1,28-1,32	1,29-1,35	По ГОСТ 15139-69 і п.4.23 справжнього стандарту

Таблиця 1.8 Фізико-механічні властивості базових марок пластикату

Найменування показника	Норма для марок	Метод випробування
	І60-12	І40-14	І50-14	Іт-105
		Вищий сорт	Перший сорт
1.Міцність при розриві, МПа (кгс/см2), не менше	9,8 (100)	19,6 (200)	17,6 (180)	17,6 (180)	14,7 (150)	По ГОСТ 11262-80 і п.4.8 справжнього стандарту
2.Відносне подовження при розриві,%, не менше	300	250	200	200	340	По ГОСТ 11262-80 і п.4.8 справжнього стандарту
3.Температура крихкості, оС, не вище	Мінус 60	Мінус 40	Мінус 40	Мінус 50	Мінус 40	По ГОСТ 16783-71 і п.4.9 справжнього стандарту
4.Водопоглинання,% не більше	0,46	0,23	0,26	0,32	0,2	По ГОСТ 4650-80 і п.4.21 справжнього стандарту
5.Темпераура розм'якшення, оС	175±10	180±10	175±10	190±10	Не нижче175	По п.4.22 справжнього стандарту
6.Густина, г/см3	1,16-1,24	1,28-1,32	1,28-1,32	1,26-1,30	1,21-1,27	По ГОСТ 15139-69 і п.4.23 справжнього стандарту

Таблиця 1.9 ГОСТ 5960-72 С.9

Найменування показника	Норма для марок	Метод випробування
	ІО45-12	0-40	0-50
	Вищий сорт	Перший сорт	Вищий сорт	Перший сорт	Вищий сорт	Перший сорт
1.Колір	Незафарбоване чорне під слонову кістку, коричневий, сірий	Незафарбоване чорне під слонову кістку, коричневий, сірий	Чорний	Чорний	Чорний	Чорний
2.Міцність при розриві, МПа (кгс/см2), не менше	11,7 (120)	10,7 (110)	14,7 (150)	13,7 (140)	17,2 (175)	15,7 (160)	По ГОСТ 11262-80 і п.4.8 справжнього стандарту
3.Температура крихкості, оС, не вище	Мінус 45	Мінус 45	Мінус 40	Мінус 40	Мінус 52	Мінус 50	По ГОСТ 16782-83 і п.4.9 справжнього стандарту
4.Температура розм'якшення, оС	170±10	170±10	170±10	170±10	175±10	175±10	По п.4.22 справжнього стандарту
5.Густина, г/см3	1,20-1,25	1,20-1,25	1,22-1,33	1,22-1,33	1,25-1,31	1,25-1,31	По ГОСТ 15139-69 і п.4.23 справжнього стандарту

Таблиця 1.10 ГОСТ 5960-72 С.9

Найменування показника	Норма для марок	Метод випробування
	0-55	ОМБ-60	ОНМ-50	ОНЗ-40	0-40 рец Ом-40
	Вищий сорт	Перший сорт				Вищий сорт	Перший сорт
1.Колір	Чорний	Чорний	Чорний	Чорний	Не зафарбований	Чорний	Чорний
2.Міцність при розриві, МПа (кгс/см2), не менше	11,7 (120)	10,7 (110)	11,7 (120)	11,7 (120)	13,7 (140)	120	110	По ГОСТ 11262-80 і п.4.8 справжнього стандарту
3.Температура крихкості, оС, не вище	Мінус 55	Мінус 55	Мінус 60	Мінус 50	Мінус 50	Мінус 40	Мінус 40	По ГОСТ 16782-83 і п.4.9 справжнього стандарту
4.Температура розм'якшення, оС	170±10	170±10	Не нижче 170	Не нижче 210	175±10	175±10	175±10	По п.4.22 справжнього стандарту
5.Густина, г/см3	1,18-1,25	1,18-1,25	Не нормують	Не нормують	1,25-1,31	Не більше 1,4	Не більше 1,4	По ГОСТ 15139-69 і п.4.23 справжнього стандарту

4) АБС

За технічними умовами поширюються на сополімери акрилонитрилсутадиенстирольні ( АБС ) , призначені для виготовлення конструкційних виробів і товарів народного споживання методом лиття під , тиском і методом екструзії , а також для компадіровання з полівінілхлоридом. Сополімери АБС отримують методом безперервної емульсійної полімеризації шляхом кополімеризації і щеплення стиролу , альфа- метілстирола , нітрилу акрилової кислоти на полібутадієновими або бутадіенстирольні каучуковий латекси марок Аl - 12 , Аl - 10 , СКС -32.

Таблиця 1.11 Параметри лиття

Параметри лиття	Величина параметрів для марок
	АБС-2020 АБС-2020-60 АБС-2150	АБС-2802 АБС-1106	АБС-0809	АБС-1210	АБС-250І
1.Питомий тиску лиття, МПа (кгс/см2)	128±10 (1300±100)	128±10 (1300±100)	128±10 (1300±100)	128±10 (1300±100)	128±10 (1300±100)
2.Час упорскування	1,5-2,0	1,6-3,0	1,5-2,0	1,5-2,0	1,6-3,0
3.Температура литтєвої форми, оС	75±5	60±5	75±5	85±5	60±5
4.Час витримки під тиском, с	15±5	15±5	15±5	12,5±2,5	15±5
5.Час охолодження, с	25±5	25±5	25±5	25±5	25±5
7.Чісло оборотів шнека, об / хв	60±10	60±10	60±10	60±10	50±10

Таблиця 1.12 Якісні показники АБС

Найменування показника	Норма для марок АБС-2020	Метод випробування
	Вищий сорт	Перший сорт
1.Масовая частка води,%, не більше	0,28	0,3	По ГОСТ 11736-78 и п.5.6 справжніх ТУ
2.Ударная в'язкість по Ізоду, кДж/м2 (кгс, см/см), не менше	24,5 (25)	19.6 (20)	По ГОСТ 19109-04 и п.5.8 справжніх ТУ
3.Відносне подовження при розриві,%, не менше	22	18	По ГОСТ 11262-80 и п.5.9 справжніх ТУ
4.Показники плинності розплаву г/10хв, не менше	100	98	По ГОСТ 11645-79 и п.5.12 справжніх ТУ

5) Поліетилен високого тиску

Таблиця 1.13 Фізико-механічні властивості

Найменування показника	Норма для марки
	15803-020
	Вищий сорт	Перший сорт	Другий сорт
1.Густина, г/см3	0,9190±0,002	0,9190±0,002	0,9190±0,002
2.Показник плинності розплаву (номінальних значення) з допуском,%, г/10хв	2,0±25	2,0±25	2,0±25
3.Розкид показників плинності розплаву в межах партії,% не більше.	±6	±12	±15
4.Кількість включень,шт.	2	8	30

Таблиця 1.14 С.24 ГОСТ 16337-77

Найменування показника	Норма для марки
	15803-020
1. Межа текучості при розтягуванні, Па (кгс/см2), не менше	93*105 (95)
2. Міцність при розриві, Па (кгс/см2), не менше	113*105 (115)
3. Відносне подовження при розриві,% не менше	600
4. Стійкість до розтріскування, ч, не менш	-
5. Масова частка речовин, що екстрагуються%, не більше вищого ґатунку 1-го і 2-го сорту	0.4 0,6
6. Запах і присмак водних витяжок, бал, не вище	1

Лиття під тиском

Лиття під тиском - це основний метод переробки полімерних матеріалів і отримання виробів, що полягає в пластикації, гомогенізації полімерного матеріалу в матеріальному циліндрі і впорскуванні його в заздалегідь замкнену форму, яка охолоджується для термопластів і нагрівається для реактопластів.

Литтям під тиском виготовляють вироби з термопластичних і термореактивних пластмас різноманітної конфігурації та маси, що розрізняються від десятих часток грама до багатьох десятків кілограм, по товщині стінок - від десятих часток міліметра до декількох десятків сантиметрів. При чому вироби мають високу точність і стабільність розмірів.

При литті термопластів розплав, заповнює форму, твердне при охолодженні, після чого форма розкривається і виріб виштовхується.

При формуванні реактопластів полімерну композицію впорскують у форму, яку потім нагрівають до температури затвердіння матеріалу. Після цього форму відкривають, і виріб також витягується.

Переробка пластмас у вироби зводиться до створення конструкції, що забезпечує заданий комплекс експлуатаційних властивостей, шляхом переводу полімерного матеріалу в стан, в якому він легко здобуває необхідну форму з його подальшою фіксацією (збереженням).

Лиття під тиском має ряд переваг в порівнянні з пресуванням і екструзією: хороша пластикація і гомогенізація продукту; точне дозування полімерного матеріалу; легко автоматизується процес.

Серед недоліків слід відзначити: анізотропію властивостей, при литті; різну усадку для матеріалів.

Пресування

Пресування - це технологічний процес, сутність якого полягає в пластичній деформації полімерного матеріалу при одночасній дії на нього тепла і тиску з наступною фіксацією форми.

В даний час методом пресування переробляються тільки реактопласти.

Даним методом виготовляють: шаруваті листові пластики, дозуючі таблетки з прес-порошків.

Існує компресійне (пряме) і трансферне (литтєве) пресування.

Компресійне пресування - процес, при якому матеріал завантажується безпосередньо в формуючу порожнину прес-форми, де відбувається його формування.

Цей спосіб відрізняється невисокою продуктивністю, проте, їм можна переробляти усі реактопласти.

Трансферне пресування це спосіб, при якому попередньо підігрітий і пластифікований полімерний матеріал впорскується з завантажувальної камери через ливникові канали в порожнину прес-форми.

Переваги даного методу - виготовлення деталей складної форми з арматурою; рівномірне затвердіння виробу.

Недоліками методу є: складність автоматизації процесу.

Пневмо- і вакуумформування

Пневмо- і вакуумформування - це процес формування виробу з листового полімерного матеріалу, переведеного нагріванням в високоеластичний стан і надання необхідної конфігурації за рахунок різниці тисків під і над листовою заготовкою, створеної стисненим повітрям або вакуумом.

Це відносно дешевий спосіб отримання великогабаритних виробів (ванни, корпуси, упаковка для харчових продуктів).

Перевага даного методу: мала вартість і металоємність обладнання; добре піддається автоматизації.

Недоліками методу є: низька продуктивність через тривалість циклу формування; складність нагріву, формування й обрізки листів понад 3 мм; велика кількість відходів до 40 %.

Вибір методу переробки

При виборі методу переробки будемо виходити з проведеного літературного огляду і на основі комплексного аналізу наступних показників:

- вид матеріалу, що переробляється;

- вимоги асортиментної програми (за формою виробу; по граничним значенням товщини стінок; по співвідношенню габаритних розмірів виробу);

- серійність виробництва;

- вимоги до якості виробів.

У цьому випадку більш підходящим методом переробки полімерів є лиття під тиском, так як пресуванням переробляють, як правило, реактопласти.

Крім того, литтям під тиском переробляються усі без винятку термопластичні матеріали, вид і марки яких вибираються в залежності від призначення виробів, міцності, теплостійкості, і інших властивостей. В даний час, більш 30 % обсягу термопластів переробляється цим методом, і обсяги виробництва виробів з термопластів методом лиття під тиском мають тенденцію до збільшення. При литті під тиском забезпечується точність розмірів виробів, більш висока чистота їх поверхні і менша витрата сировини, ніж при отриманні виробів іншими методами (видуванням, вакуумним і пневматичним формуванням).

Вартість литтєвих машин порівняно невелика.

Таким чином, з урахуванням проведених досліджень для проектованого цеху найбільш зручним і вигідним методом переробки термопластів є лиття під тиском, тому що він більш повно відповідає вимогам завдання на проектування за видами переробки, вимогам асортиментної програми, серійності виробництва і якості виробів.

Технологічні особливості лиття під тиском

Технологічний процес лиття виробів з термопластичних полімерів складається з наступних операцій: плавлення, гомогенізація і дозування полімеру; змикання форми; підведення вузла вприскування до форми; впорскування розплаву; витримка під тиском і відведення вузла вприскування; охолодження виробу; розкриття форми і витяг виробу.

Операції вприскування розплаву і витримки його під тиском супроводжуються тим, що циліндр литтєвої машини вже підведений до литтєвої форми і сопло з'єднане з ливниковим каналом форми. Шнек під дією поршня вузла вприскування переміщується до форми, і розплав впорскується в формуючу порожнину. Для виключення витікання розплаву з форми дається витримка під тиском. Під час охолодження вироба, коли розплав в ливниках достатньо охолоджений, вузол вприскування відводиться від форми і починається дозування нової порції розплаву, шнек зупиняється. Після закінчення охолодження форми, відбувається її розкриття і виріб видаляється. Така загальна послідовність технологічних операцій.

Більшість термопластів не потребує попередньої обробки перед завантаженням у литтєву машину, якщо не вважати фарбування в потрібний колір. Поліаміди і полікарбонат, здатні при зберіганні воложитися, піддаються сушці. Підвищена зволоженість матеріалів призводить до утворення пухирів, сріблястості на поверхні виробів. Підсушування проводять безпосередньо перед переробкою.

Ливники, браковані вироби та інші відходи переробки термопластів підлягають попередньому розбиранню, очищенню та подрібленню. Після цього вони можуть бути використані як добавки до свіжого матеріалу.

Нагрівальний циліндр є основним технологічним вузлом машини, що визначає її продуктивність і якість виробів. До нагрівального циліндра висувають такі вимоги:

- високий коефіцієнт теплопередачі від джерел нагріву до матеріалу при невеликих різницях температур стінок циліндра і матеріалу;

- рівномірний нагрів матеріалу і відсутність місцевих перегрівів.

Для вимірювання температури розплаву в різних зонах обігрівання циліндра використовують термопари.

Режим охолодження виробу у формі впливає як на продуктивність машини, так і на якість виробів. Інтенсивне охолодження збільшує продуктивність машини, але може привести до зниження якості виробів через появу внутрішніх напружень. Чим вище температура затвердіння термопласту, тим вище повинна бути температура форми.

Температура форми перед заповненням звичайно нижче температури лиття на 100 - 150 °С.

Тривалість циклу складається з часу змикання форми, впорскування, витримки під тиском і розкриття форми. Час впорскування залежить від маси відливки, форми виробу, перерізів впускних клапанів, плинності термопласту, температури і тиску розплаву в матеріальному циліндрі та інтенсивності охолодження виробу у формі. Для різних термопластів при рівних умовах тривалість вприскування особиста і коливається в межах від 2 - 3 с (для полістиролу) до 40 - 60 с (для поліаміда - 54) на 1 мм товщини виробу.

Чим більше маса відливки, тонше стінки виробу і складніше його форма і чим менше перетин впускних каналів форми, тим більше час вприскування. Чим вище плинність термопласту, тиск і температура розплаву в матеріальному циліндрі машини, тим менше тривалість.

Одним з основних технологічних показників процесу є тиск лиття. Під тиском матеріал проходить матеріальний циліндр, ливникові канали і заповнює порожнину форм. Тиск, під яким перебуває розплав в порожнинах форми, завжди менше тиску, створюваного черв'яком або поршнем [ ].

лиття полімер тиск

2. Технологічна частина

2.1 Теоретичні основи методу переробки

2.1.1 Технологічні параметри лиття під тиском термопластів

Технологічні параметри поділяються на дві групи:

- перша група - параметри, які визначають стан полімеру в інжекційному циліндрі;

- друга група - стан полімеру у формі.

Першу групу параметрів і режим лиття обумовлюють технологічні характеристики сировини - її гранулометричний склад, текучість, теплофізичні характеристики, аномалія в'язкості (реологічні властивості), в'язкість, температурний інтервал в'язкотекучого стану. До першої групи параметрів належать:

- температура в матеріальному циліндрі (та ЇЇ поділ на зони);

- час перебування полімеру в циліндрі при пластикації;

- швидкість обертання шнека;

- тиск у циліндрі;

- тиск лиття;

- швидкість упорскування (час упорскування).

Друга група складається з температури форми, тиску у формі, часу витримки під тиском, часу або швидкості охолодження.

Основними технологічними параметрами є:

- температура розтопу та розподіл температур по зонах циліндра.

- температура форми;

- питомий тиск лиття та тиск упорскування;

- тиск в формі;

- час упорскування;

- час витримки під тиском;

- час на охолодження;

- залишковий тиск у формі.

Ці параметри складають технологічний режим лиття термопластів. Вони залежать від технологічних характеристик сировини, конструктивних особливостей оснащення, виробу й енергосилових характеристик обладнання.

Важливим параметром технологічного режиму є час циклу, який визначає продуктивність виробництва і складається з таких складових:

ф= ф_зм.ф.+ ф_упр.+ ф_охол.+ ф_розм.ф.+ ф_підг, (2.1)

де: ф_зм.ф і ф_розм.ф - час змикання і розмикання форми; ф_упр - час упорскування; ф_охол - час на охолодження; ф_підг - час на технологічну паузу.

Значення ф_зм.ф, ф_розм.ф і ф_упр. у виразі є паспортними даними литтєвої машини. Решта - розраховується залежно від природи полімеру і конструкції оснащення (враховуючи температурний режим лиття й охолодження). Найбільший вплив (лімітуючий) має охолодження, як найбільш тривалий процес, через це його інтенсифікація приводить до штенсифікації всього процесу лиття. У час охолодження входить час витримки під тиском і без тиску.

Час охолодження визначається перепадом температур розтопу й форми та теплопровідністю полімеру на основі закону конвективного теплообміну.

Розрахунок часу витримки на охолодження залежить від типу полімеру і конфігурації виробу. Коли полімер частково кристалічний (ПА, ПЕ, ПП, ПФ), то час на охолодження можна розрахувати аналітично:

Для стінки циліндричної форми ф_охол = , (2.2)

Для кулі ф_охол = , (2.3)

Для пластини ф_охол = , (2.4)

a = 2.78 (2.5)

де: а - коефіцієнт температуропровідності полімеру; h - середня половинна товщини стінки в найтовщому перетині виробу; Т_р, Т_охол, Т_в - температура, відповідно, розтопу на виході з впускного каналу, стінки форми і виробу в момент розмикання форми (Т_в ? Т_охол); h = 1/2д; д - товщина стінки в найтовстішому місці; л - теплопровідність полімеру.

Потрібно врахувати, що охолодження зачинається відразу від моменту упорскування, тому час витримки під тиском входить в час на охолодження. Для аморфних полімерів більш придатний графічний метод визначення часу на охолодження з використанням критерію Фур'є:

ф_охол = (2.6)

де: F₀ - критерій Фур'є, який визначається з графічної залежності F₀ від температурного градієнту , див. рис. 2.1.

Час витримки під тиском впливає на усадку полімеру й фізико-механічні властивості виробу. Цей час залежить від температур розтопу й форми, температуропровідності полімеру і геометрії ливників (впускних). Основне призначення витримки під тиском - компенсація первинної усадки полімеру, яка відбувається при попаданні розтопу в холодну форму. Витримка під тиском проводиться до моменту застигання полімеру у впускному ливнику, тобто до моменту, коли температура в центральній частині ливника досягає значення Т_охол < Т_m полімеру, де Т_m - температура текучості полімеру.

Час витримки під тиском можна розрахувати, використовуючи залежність:

Рис. 2.1 Номограми залежності температурного градієнту від часового фактору: 1 - у центрі кулі; 2 - циліндр (L»D); 3 - куб; 4 - циліндр (L=Г); 5 - стержень квадратного перерізу; 6 - пластина.

ф_витр = , (2.7)

де: К_л - коефіцієнт, який враховує течію в каналі, К_л = ; - об'єм розтопу, який надходить у форму при витримці, залежить від об'ємної усадки розтопу; V - об'єм впускного каналу; - коефіцієнт, який враховує форму ливника, = 2 (для циліндра), =1,5 (для щілини і кільця); Т_k - температура розтопу в каналі; г - радіус ливника (впускного).

Коли г > 1/2 д виробу, то час витримки розраховують:

ф_витр = , (2.8)

де: д - товщина стінки виробу.

Чим більший r, тим більший ф_витр і тим менша первинна усадка виробу, оскільки досягається нижча Т_охол і вища щільність матеріалу.

Час упорскування (ф_упр) визначає швидкість упорскування, котра як вже зазначалося, суттєво впливає на режим заповнення форми, структурну орієнтацію й, у кінцевому підсумку, на якість виробу. Як правило, час упорскування є паспортною величиною, яка характерна для даної машини і визначає час переміщення шнека (швидкість поступального переміщення вперед). Час упорскування визначає довжину шляху переміщення розтопу в порожнині і змінюється залежно від неї. Як відомо, для кожного полімеру характерна відповідна довжина шляху перетікання в каналі. Однак, час на проходження розтопом 90 % шляху становить близько 3 с. Наступні 10 % шляху розтоп проходить з експоненціальним сповільненням. Максимальну віддаль у формі потрібно вибирати меншу від 0,9 L_мах. Час упорскування, закономірно, буде зменшуватись зі зменшенням в'язкості розтопу.

Час упорскування можна вирахувати, виходячи з об'єму упорскування:

, (2.9)

де: G - маса всієї відливки; С - число ливникових каналів; с_p - питома густина розтопу.

Отже, ф_упр залежить від геометрії форми, температур розтопу й форми, тиску лиття і маси відливки. L_мах - максимальна віддаль течії розтопу в стандартному каналі при стандартному режимі лиття

Швидкість упорскування впливає на продуктивність процесу і на якість течії розтопу. Існує критична швидкість розтопу, вище якої спостерігається нестаціонарна течія - порушується стабільність струмини (можливі її розриви, пульсації внаслідок псевдокристалізації). Крім того, у результаті значної дисипації енергії можливі деструктивні процеси. Швидкість упорскування вибирають оптимальною для даного полімеру і конфігурації ливників та виробу (форми).

Отже, час упорскування вибирають в межах 0,5 3 с. Зі збільшенням розмірів порожнини форми час зсувається в бік більших значень і навпаки. Аналогічна залежність ф_упр від в'язкості розтопу. Для більшості технологічних процесів лиття термопластів час упорскування перебуває в межах 1 2 с, а наступні операції, як правило, здійснюються впродовж такого часу: ф_витр - 5 12 с; ф_охол - 10 90 с; ф_зм.ф і ф_розм.ф - у межах 1 2 с кожний.

Температура розтопу (температура лиття) залежить від природи полімеру, конструкції форми, її гніздності, конфігурації виробу і впливає на час упорскування (лиття), тиск лиття, швидкість охолодження й якість виробу. Температура розтопу повинна забезпечити ефективну гомогенізацію й стаціонарну течію розтопу під час упорскування - швидке, якісне заповнення форми. Вона визначається з температурного інтервалу в'язкотекучого стану полімеру і реологічних характеристик розтопу. Температура розподіляється і зростає за зонами матеріального циліндра - рис. 2.2:

Т₁ < Т₂ < Т₃ ? Т₄

Рис. 2.2 Розподіл температури в зонах литтєвого циліндра і сопла

Приймається, що Т₁, як правило, більша від Т_m (Т_пл) на 10 20 °С, наступні значення Т збільшуються з градієнтом , який залежить від інтервалу в'язкотекучого стану і мінімально дорівнює 10 °С. Для полімерів, в'язкість яких дуже висока, а залежність не є крутою, градієнт збільшують до 30 40 °С. Температура сопла (Т₄) не повинна досягати температури деструкції (Т). Повиина зберігатись така залежність:

°С,

де: Т_р - температура розтопу при литті.

Цю різницю () треба враховувати, виходячи з того, що внаслідок втрат тиску при в'язкій течії при стисканні розтопу в ливникових каналах відбувається саморозігрів розтопу за рахунок дисипації енергії (рис. 2.5, крива 3). Підвищення температури внаслідок дисипативних втрат обчислюється із залежності:

,

,

де: - сумарні втрати тиску при текучості в соплі і ливниках; , С_р - питомі густина і теплоємність розтопу при температурі лиття.

Підвищені вимоги до величини дуже важливі для термонестабільних полімерів, наприклад ПА і ПВХ тощо. Для таких полімерів слід обов'язково враховувати дисипативний розігрів при пластикації й упорскуванні, тому завжди .

З підвищенням Т_р полегшується заповнення форми, зменшуються орієнтаційні напруження знижується тиск лиття, підвищується глянець поверхні, але подовжується цикл лиття, зростає усадка, а при надто високій температурі появляються впадини й утяжини на поверхні, можливе зменшення міцності виробу, одночасно зростає переливка (витискання розтопу за межі порожнини).

Температура форми. У виробництві намагаються формувати виріб у максимально охолодженій формі. Однак, як це зазначалось вище, температура форми (Т_ф) суттєво впливає на режим її заповнення (особливо для тонкостінних виробів) і якість виробу. Ця температура визначає продуктивність виробництва найбільшою мірою. При розробленні технологічного режиму Т_ф, встановлюють такою, щоб за оптимальний час забезпечити необхідну штивність виробу при його знятті. Вона залежить від теплофізичних характеристик полімеру, його природи, температури лиття (Т_р) і може бути розрахована як температура охолоджувальної стінки форми:

Т_охол = , (2.10)

Т_виробу = Т_охол ? Т_с або Т_М;

де: Т_с і Т_М - температура силування для аморфних і теплостійкість за Мартенсом для кристалічних термопластів; Т_р і Т_ф - температури розтопу і стінки форми; л_р і л_ф - теплопровідність розтопу і форми відповідно.

На практиці часто беруть Т_ф = Т_виробу - 20 °С, Т_виробу - температура виробу в момент розмикання форми, яка повинна забезпечити його штивність, і повинна бути меншою або рівною Т_с для аморфних, або Т_М для кристалічних полімерів. Т_М - теплостійкість за Мартенсом.

Тиск лиття (питомий тиск і тиск у формі). Високий опір. який виникає при течії розтопу в соплі, ливниках і в порожнині форми, вимагає високого тиску лиття для забезпечення заповнення форми з потрібною швидкістю, а також для досягнення необхідного ущільнення розтопу у формі. Тиск лиття (тиск у матеріальному циліндрі) визначається залежно від питомого тиску лиття (Р_пит), який є характерною величиною що залежить від типу полімеру і залежить від температури. Тиск лиття розраховують з:

Р_л = Р_пит , (2.11)

де: F - площа перерізу плунжера (шнеку) литтєвої машини.

При течії через ливникову систему спостерігаються значні втрати тиску, тому тиск у формі буде меншим, ніж тиск в матеріальному циліндрі. Втрати тиску залежать від перерізу ливників (r), шляху течії (L), висоти порожнини форми (h), в'язкості розтопу () і зростають при пониженні температури форми (T_ф) внаслідок підвищення в'язкості розтопу. Отже, Р_л = .

На зміну тиску в порожнині форми впливає й режим упорскування (рис. 2.3). Спостерігається безперервний спад тиску в порожнині при литті з використанням звичайних сопел без запірних елементів (крива 2) і фактично тиск мало спадає при використанні самозапірних сопел (крива 1).

Рис. 2.3 Залежність тиску в формі від довжини порожнини: 1 - з попереднім стисканням; 2 - без попереднього стискання

Попереднє стискання розтопу при використанні самозапірних сопел зменшує нерівномірність розподілу тиску в об'ємі виробу. Тиск у формі менший, ніж тиск лиття, внаслідок втрати тиску у ливникових каналах і в порожнині форми; знаходиться в межах:

Р_ф = (0,4 0,6) • Р_л, (2.12)

Слід пам'ятати, що тиск у формі впливає на усадку при твердненні (застиганні) матеріалу і на фізико-механічні властивості виробу. Вплив на властивості буде розглянуто далі.

Загалом тиск лиття впливає на усадку, режим заповнення форми, орієнтаційні напруження і фізико-механічні властивості, а також - на точність виробу. Тиск лиття (питомий тиск) залежить для конкретного полімеру від Т_р і Т_ф (отже від в'язкості розтопу). При підвищенні цих температур тиск упорскування зменшується. Зі зменшенням в'язкості (при підвищенні температури розтопу) покращується передача тиску у форму (Р_ф зростає). Зменшення площі перетину ливників і висоти порожнин форми, а також збільшення L_ф призводить до того, що Р_л збільшується.

При литті під тиском велике значення має залишковий тиск у формі після застигання виробу (Р_заг). Розглянемо циклограму процесу лиття (рис. 2.4).

Рис. 2.4 Циклодіаграма лиття при різних режимах: 1 - без втрат тиску на нещільності при повній компенсації первинної усадки (шнек має запас ходу); 2 - з втратами тиску на нещільності форми й неповній компенсації усадки (шнек без запасу ходу); 3 - зміна температури у формі; ОА - заповнення форми; АБ - стискання розтопу (ущільнення); БС - витримка під тиском; СД (СГ) - витримка на охолодження.

Як бачимо з циклодіаграми, щільність форми і наявність запасу ходу шнека відіграють велику роль у формуванні (впливають на ф_охол і Р_зал). Залишковий тиск у формі в момент розкриття форми (етап ЕГ) повинен мати цілком певне значення. Тому цикл лиття значною мірою залежить від його заданої величини. Р_зал визначає податливість виробу до зняття і місце знаходження виробу при розмиканні. При необхідності зняття виробу з пуансона Р_зал повинен бути вищим, ніж при умові зняття виробу з матриці. Надто високий залишковий тиск може спричинити руйнування чи застрягання виробу при розмиканні форми. Цілком зрозуміло, що Р_зал є функцією тиску лиття та часу охолодження: Р_зал = f(Р_упр і ф_охол). Тому надмірне підвищення тиску лиття (Р_л) є небажаним. Разом з тим, лиття виконують при досить високих тисках - 50 200 МПа.

В стандартах на полімер наводяться інтервали питомого тиску лиття, а конкретне його значення вибирають залежно від температур розтопу і форми, конструкції форми і виробу, необхідної точності лиття.

Питомий тиск (отже, і тиск лиття в інжекційному циліндрі) можна обчислити із залежності:

, (2.13)

де: R - газова стала; - питомий об'єм полімеру; b - стала, що залежить від природи полімеру; К - коефіцієнт, який залежить від розмірів форми, в'язкості розтопу й температури форми:

K = L (2.14)

де: Ф - периметр перерізу порожнини, який перпендикулярний до напрямку лиття; L - довжина формувальної порожнини, починаючи від впускного ливника; = Т_форм - температура розтопу в момент упорскування, яка розраховується з урахуванням дисипації енергії; У - середня первинна усадка виробу у формі; Т_в - температура виробу при розмиканні; М - молекулярна маса ланки полімеру; Р - константа; і - відповідно втрати тиску в ливниках і в соплі.

Від цих втрат залежить тиск на виході з впускного каналу - тиск упорскування:

Р_упр = Р_л - () (2.15)

Знаючи тиск упорскування можна аналітично розрахувати який тиск буде досягнутий у порожнині форми:

Р_ф = Р_упр • (0,07/К + 0,045•К + 0,72), (2.16)

де: К - розраховують за рівнянням (2.14).

Таким чином, можна аналітично визначити необхідний тиск, який потім перевіряється (уточнюється) експериментально.

Практично, найчастіше використовують дані типових технологічних процесів і стандарти на матеріали для вибору технологічних параметрів лиття, які, як вже зазначалося, уточнюються залежно від конструктивних особливостей форми і виробу, технічних даних машини, технологічних характеристик сировини. У стандартах подані інтервали Р_пит, Т_р і Т_ф, а внаслідок уточнення вибирають конкретні одиничні значення параметрів.

2.1.2 Вплив технологічних параметрів на якість виробів і продуктивність технологічного процесу

Температурний режим суттєво впливає на заповнення форми і фіксацію внутрішніх напружень. Одночасно Т_р і Т_ф впливають на цикл лиття, продовжуючи його при їх підвищенні. Підвищення температури зменшує енергосилові витрати машини, оскільки потрібний менший тиск лиття. Надмірне підвищення температури розтопу може призвести до великої переливки і браку. На рис. 2.5 ілюструє вплив температури розтопу на граничне напруження розтягу виробу вздовж напрямку лиття.

Як бачимо, температура розтопу значно впливає на механічні властивості виробів, що одержують литтям під тиском: з її ростом у більшості полімерів знижується міцність при розтягу в напрямку орієнтації, що пов'язано зі зменшенням ступеня орієнтації. З ростом штивності полімерного ланцюга цей вплив послаблюється.

Рис. 2.5 Залежність міцності при розтягу виробів з полімерів від температури розтопу: 1 - кополімер МСН; 2 - ПММА; 3 - ПС блоковий.

Водночас, чим вища температура розтопу, тим менша анізотропія властивостей за перерізом виробів вздовж і поперек напрямку лиття (при однаковій температурі форми). Одночасно потрібно зауважити, що підвищення Т_р призводить до появи блиску на поверхні.

Підвищений тиск лиття прискорює упорскування, зменшує усадку, подовжує час охолодження до Р_зал. Найбільш ефективно він впливає при значній площі перетину впускного ливникового каналу - у цьому випадку підвищений тиск діє протягом довшого часу. Збільшення тиску лиття сприяє підвищенню міцності виробів, яка зростає тим більше, чим ближча температура розтопу до оптимальної (рис. 2.6).

Міцність виробів, які одержують литтям під тиском, залежить також від температури форми. Для аморфних полімерів цей вплив виражений слабкіше, що пов'язано, в основному, з характером зміни орієнтаційних процесів. При низькій температурі форми застигання відбувається швидко - це фіксує орієнтаційні напруження і сповільнює релаксацію.

На властивості кристалічних полімерів впливає режим кристалізації та ступінь кристалічності, який при цьому досягається. Підвищення температури форми сповільнює процес охолодження і сприяє глибшому процесові кристалізації (при температурах наближених але не вищих до оптимальної Т_кр). Тому з ростом температури модуль пружності й міцність кристалічних полімерів зростають, а відносне подовження й ударна в'язкість зменшуються.

Рис. 2.6 Залежність міцності при розтягу виробів з поліметилметакрилату від тиску в формі і температури розтопу (температура форми 30 °С): 1 - 210 °С; 2 - 220 °С; 3 - 230 °С

Тривалість заповнення форми (швидкість упорскування), у першу чергу залежить від конструкції литтєвої системи й особливостей конфігурації виробу. Збільшення часу упорскування призводить до охолодження розтопу, зростання в'язкості і підвищення ступеня орієнтації. Зі зростанням швидкості упорскування підвищується температура за рахунок розігріву в соплі. Чим температура вища, тим час упорскування в меншій мірі впливає на усадку матеріалу у формі.

Орієнтаційні напруження характерні для виробів з малою товщиною стінки, а термічні - для товстостінних. Орієнтаційні напруження в готовому виробі без зміни його конфігурації і розмірів не вдається зменшити, тому при виборі режиму лиття необхідно вживати заходи для зменшення ступеня орієнтації, підвищуючи температуру розтопу і швидкість заповнення форми (зменшуючи час упорскування).

Термічні напруження можна знизити зменшенням перепаду температур між матеріалом і формою, зміною конструкції виробу та системи охолодження. Також їх зменшують додатковим прогрівом готових виробів після виймання з форми (термічною обробкою).

Зрозуміло, що конкретний вплив технологічних параметрів на якість готових виробів, усадку і продуктивність процесу в реальних умовах складніший, оскільки ці характеристики комплексно залежать від усіх параметрів. У табл. 2.1 приведені варіанти вибору технологічних параметрів лиття під тиском для покращення якості готових виробів та усунення можливого браку при формуванні.

Таблиця 2.1 - Варіанти вибору технологічних параметрів лиття під тиском

Дефект	Тем-ра розтопу (Тр)	Тем-ра форми (Тф)	Розмір дози (Vупр)	Тиск упорск. (Рупр)	Час витрим. під тиском (фвитр)	Час внтрм. без тиску (фохол)	Швид. упорск.
Жолоблення			--		?	?	?
Утяжнни (впадини)			?	?	?	?	?
Внутрішні порожнини		?	?	?	?		--
Занижений розмір деталей	?	?	?	?	?	--	?
Підв. розмір деталей						--
Обвуглені ділянки		--	--		--	--
Помітна лінія спаю	?	?	?	?	--	--	?
Розшарування		?	?	--	--	--
Позначки: ? - для покращення підвищити; - для покращення знизити.

2.1.3 Види браку при литті під тиском та шляхи його усунення

Основними факторами, які обумовлюють брак, є порушення технологічного режиму або неправильне його встановлення; упущення при конструюванні оснащення; недозволені зміни технологічних характеристик сировини.

Основні види браку при литті під тиском, їх причини та способи усунення наведені в табл. 2.2.

Існують і інші види браку - застрягання виробу у формі (великий залишковий гиск), деформація виробу при виштовхуванні (малий час охолодження, висока температура форми), прилипання виробу (висока адгезія матеріалу, погано змащена форма), глибокі сліди від виштовхувачів (великий тиск виштовхування, малий час охолодження) тощо.

Як бачимо, для усунення браку необхідна детальна і комплексна оцінка всього процесу лиття під тиском і аналіз конструкції оснащення.

Таблиця 2.2 - Види браку виробів, які виготовляють литтям під тиском, їх причини та способи усунення

Види браку	Причини браку	Способи усунення
Недолив	Неправильне дозування, низька температура розтопу й форми, низький тиск лиття, неправильно вибрано поперечний переріз ливників, неправильно розміщений впускний канал, погана система вентиляції	Збільшення дози упорскування, підвищення температури розтопу, температури форми, швидкості упорскування, тиску лиття; коригування конструкції форми
Смуги та продовгуваті бульбашки на поверхні деталі	Підвищений вміст вологи в матеріалі	Підсушити сировину
Впадини (утяжини)	Низький тиск лиття, висока температура розтопу й форми, малий час витримки під тиском, недостатня доза упорскування, малий поперечний переріз ливників	Збільшити тиск лиття, температуру розтопу і форми, а також час витримки під тиском і дозу упорскування; змінити конструкцію форми і ливників
Внутрішні ворожіший	Недостатній тиск лиття; малий час витримки під тиском; висока швидкість упорскування; висока в'язкість розтопу, погана система вентиляції; вологий матеріал; холодне сопло	Збільшити тиск лиття; збільшити час витримки під тиском; збільшити швидкість упорскування; підвищити температуру розгону; змінити конструкцію форми; підсушити матеріал; змінити температуру сопла
Сріблястість поверхні деталі	Підвищена температура розтопу і низька температура форми; підвищена вологість матеріалу; підвищена швидкість упорскування; мала площа перерізу впускних каналів; невдало вибраний час пластикації; недостатньо відполірована поверхня форми	Знизити температуру розтопу; підвищити температуру форми; підсушити матеріал; зменшити швидкість упорскування; змінити конструкцію ливників; зменшити час пластикації; відполірувати форму
Лінії стику на поверхні деталі	Низька температура розтопу й форми; низький тиск упорскування; велика усадка; низька текучість матеріалу; неправильно обрано режим вентиляції та охолодження	Підвищити температуру розтопу і форми; збільшити тиск упорскування; змінити партію матеріалу; змінити конструкцію форми
Жолоблення виробів	Неправильний температурний режим переробки; невдале розміщення впускного ливника	Збільшити час охолодження виробу; знизити температуру матеріалу і форми; використати термообробку виробів, змінити розташування впускного ливника
Матова поверхня виробу	Низька температура розтопу й форми; низький тиск упорскування; недостатня доза матеріалу; зношена поверхня форми; висока адгезія матеріалу до поверхні форми	Підвищити температуру розтопу і форми; збільшити тиск упорскування; збільшити дозу матуріалу; поновити хромове покриття форми; використати антиадгезійне мастило
Великий грат (переливка) на виробі	Підвищена температура розтопу; високий тиск упорскування; недостатнє зусилля запирання форми; надто велика доза матеріалу; висока текучість матеріалу	Зменшити температуру розтопу; знизити тиск при упорскуванні; збільшити зусилля запирання; зменшити дозу матеріалу; замінити матеріал

2.2 Опис технологічної схеми виробництва

У проектованій технологічній схемі виробництва передбачається автоматичний режим роботи основного обладнання. Графічне зображення цієї схеми наведено на кресленні.

Технологічна схема виробництва ливарних виробів складається з наступних операцій:

- отримання сировини;

- зберігання сировини;

- розтарювання сировини;

- підготовка сировини;

- формування виробів;

- контроль і упаковка;

- зберігання готової продукції;

- переробки відходів.

Розглянемо зміст кожної стадії технологічної схеми більш докладно.

Отримання сировини.

Матеріал в гранульованому вигляді надходить на завод в автофургонах в контейнерах по 500 кг або поліетиленових мішках по 25 - 30 кг. Вивантаження із вагона проводиться за допомогою електронавантажувача (автокрана). Сировина з контейнерів розтарюється і подається пневмотранспортом в складські ємності. Сировина в мішках укладається партіями на піддони і міжцеховим транспортом перевозиться на заводський склад. При прийомі сировини в будь-якій упаковці обов'язковою умовою є облік сировини, що прибула для чого передбачаються залізничні та автомобільні ваги.

Зберігання сировини

Склад сировини проектується з розрахунку десяти добового запасу сировини.

Основна маса сировини зберігається в ємностях окремо розташованого складу та за допомогою пневмотранспорту подається в ємності, розташовані всередині цеху.

З цехових ємностей сировина подається до литтєвих машин за допомогою пневмотранспорту, який включається автоматично за викликом від литтєвої машини при зниженні рівня сировини в бункері машини.