Основи технології лиття під тиском Виключне різноманітність штучних виробів з полімерних матеріалів, широкий комплекс пропонованих до них вимог (споживчі, експлуатаційні, технологічні, економічні, дизайну) диктує необхідність застосування і вдосконалення різноманітних методів лиття під тиском, кожен з яких дозволяє найбільш повно вирішувати поставлені завдання .
різновиди пластикации
Пластикація, тобто розплавлення полімерного матеріалу під тиском, під мно¬гом визначає якість виробу. Розрізняють червячную пластикации і поршневу. Черв'ячні пластикатора мають високу продуктивність, забезпечують відмінну гомогенізацію розплаву, що особливо важливо при використанні дробленки або суперконцентрату, і тому мають найбільшого поширення. Поршневі пластикатора використовуються значно рідше, оскільки вони не мають перераховані вище якостями. Але і вони не без достоїнств, серед яких: здатність забезпечувати високу швидкість інжекції розплаву в форму, можливість реалізовувати ефект мармуру або, якщо необхідно, яшми, пластикацией суміші різних за кольором пластмас.
Іноді застосовують роздільну пластикации, при якій полімер спочатку надходить з бункера в вищевказаний черв'ячний предпластікатор, який виробляє розплав, а потім через регулюючий кран розплав направляється в поршневий пластикатор, який здійснює дозування і високошвидкісну инжекцию в форму. Зауважимо, що таке нехитре виріб як гребінець, найбільш ефективно проводиться на ливарних машинах з роздільним червячно- поршневий пластикацией.
На етапі пластикации основними технологічними параметрами є: температура розплаву по довжині циліндричної частини матеріального циліндра, температура сопла, встановленого на виході з матеріального циліндра, швидкість обертання черв'яка і величина протитиску при його відході.
Методи лиття під тиском
інжекційний метод
Необхідний обсяг розплаву (доза) накопичується в матеріальному циліндрі ЛМ і потім під високим тиском (100-200 МПа) впорскується, інжектується, в форму за короткий, що вимірюється секундами, інтервал часу. Це найбільш поширений спосіб. Він дозволяє отримувати вироби складної конфігурації, з різною товщиною стінок, як з термопластів, так і з термореактивних пластиків, допускає використання многогнездная форм з різною літніковой системою. Особливість технології - обсяг виробів з литниками не перевищує паспортного об'єму уприскування використовуваної ЛМ.
Інтрузіотий метод
Застосовується при черв'ячному способі пластикации для отримання товстостінних виробів. Його суть - обертанням черв'яка розплав в режимі екструзії подається в прес-форму і заповнює її, після цього черв'як зупиняється і осьовим рухом підживлює форму, компенсуючи природну усадку остигаючого розплаву. Особливість подібного способу - обсяг вироби може перевищувати паспортний обсяг вприскування ЛМ, але розвивається в литтєвий формі тиск невеликий, внаслідок чого геометрія виробу не повинна бути складною, гнездность форми обмежена, отримання тонкостінних виробів утруднено, крім того, необхідно враховувати термостабільність полімеру.
Інжещіонно-пресовий
Метод використовується для отримання виробів значних за площею пресування, коли заповнення форми супроводжується істотним падінням тиску розплаву в її периферійних частинах, що викликає ефект різноміцних вироби. Сутність технології полягає в тому, що тиск на розплав в формі створюється не тільки зусиллям інжекції, але і за рахунок пресового механізму вузла змикання. З цією метою застосовуються ливарні форми, конструкція яких допускає переміщення пуансона і після змикання форми.

Інжекційно-газове лиття (ІГЛ)
Відноситься до нових методів переробки термопластів з допомогою ЛМ, і тому, зокрема, його назви ще до кінця не визначився. У літературі можна зустріти назву типу «лиття з газом», «лиття з подачею стисненого газу», GJD-TEHNJKA, GAS-Jngection Molding і ін. Технологічно процес ІГЛ полягає в наступному: розплав полімеру інжектується в форму, заповнюючи її на 70-95 %. Потім в форму через спеціальне сопло, або через ніпель в формі подається під тиском газова суміш, яка «роздуває» розплав, збільшуючи тим самим товщину шару полімеру, що утворився при його зіткненні з холодною стінкою форми, і сприяючи заповнення конструктивних поглиблень. Після утворення вироби газова суміш видаляється з форми в приймач, пластикатор впорскує залишок розплаву, «запечатує» форму.
Газова суміш (азот, вуглекислий газ) може підводитися від компресора або від балона, важливо щоб її тиск був близько 80 МПа. Введення газу в форму може бути одиничним або багаторазовим, ступінчастим за величиною тиску.
Технологія ІГЛ дозволяє економити до 40% дорогого полімерного матеріалу за рахунок зменшення товщини стінки виробу, скоротити цикл виготовлення на 25-35%, зменшити ймовірність шлюбу за рахунок виключення таких видів дефектів, як Утяжк, викривлення, розвинений облой. Крім того, як показує практика, инжекционно-газова технологія дозволяє спростити конструкцію і знизити вартість формуючої оснастки.
Істотні труднощі ІГЛ-технології полягає в необхідності високоточного управління литтєвий машиною, ускладнюється конструкція сопла, підвищуються вимоги до розрахунку та якості виготовлення літніковойсистеми і сполучень ливарних форм.

багатошарове лиття

Відноситься до спеціальних видів, іноді званим соінжекціоннимі. Ця назва відображає загальну особливість цих методів - обов'язкова участь в процесі двох, а в деяких випадках і трьох інжекційних вузлів, в кожному з яких пластикується полімерний матеріал з індивідуальними властивостями. Таким чином, з'являється можливість отримувати багатобарвні вироби, вироби, що складаються з різних видів пластмас (поверхня з ПЕВП, а основний обсяг зі спіненого полістиролу), використовувати вторинну полімерну сировину для внутрішніх, невідповідальних частин деталей, виробляти вироби гібридної конструкції та ін. Багатошарове лиття здійснюється декількома способами.

Сендвіч-лиття
Полягає в попеременной подачі в ливарні форми полімерних розплавів з двох пластикатора. Два інжекційних вузла приєднуються до сопла, в конструкції якого передбачено перемикаючий пристрій. Як правило, це керований голчастий клапан (ІК). Клапан поперемінно або одночасно з'єднує з литтєвий системою форми Пластікаціонная вузли. Матеріал з першого вузла під високим тиском і з високою швидкістю інжектується в форму, утворюючи зовнішнє покриття вироби. Потім внутрішній обсяг вироби заповнюється матеріалом з другого вузла, після чого в роботу відновить перший вузол, який додає залишки розплаву в форму і «запечатує» виріб.

Соінжекщюнное лиття

Вимагає застосування сопла спеціальної конструкції, званого також розділової головкою. Ця технологія дозволяє отримувати вироби з числом шарів більше двох, з повним або частковим поділом кольорів.

Лиття в багатокомпонентні форми (Multi-component injection molding)
Дозволяє отримувати вироби з чітким поділом кольорів, а також деталі гібридної конструкції, в яких з кожного полімерного матеріалу виконана центральна або периферійна частина. В цьому випадку інжекційні вузли виконують традиційні функції, а конструкція деталі визначається пристроєм литтєвий форми. Ливарна форма має дві ливникових системи, постійно зімкнуті з інжекційними вузлами I і II. У пуансоні форми є рухливі вставки, що переміщуються пневмоприводами. Вставки оформляють той чи інший конструкційний елемент вироби. Особливість цього методу полягає в тому, що робота вузлів інжекції відбувається ізольовано один від одного. Тому якщо вузол II в наведеному прикладі працює в режимі інжекції, то вузол I може діяти в інтрузіонном режимі, завдяки чому обсяг частини виробу, формуемой з полімеру I, може мати досить значний розмір.

Ротаційне лиття (не плутати з ротаційними ЛМ)

Є різновидом описаного вище способу, оскільки дозволяє вирішувати ті ж завдання, однак вимагає використання знімною вставки. Після оформлення центральної частини виробу (вузол I) вставка витягується, а в утворився обсяг інжектується розплав з вузла II. В цикл виробництва вироби ротаційним литтям введена додаткова операція розмикання форми і видалення (установки) вставки, що не сприяє високій продуктивності методу.
Особливості лиття під тиском різних термо- і реактопластів

Відомості, що містяться в цьому розділі, не включають рекомендації по пуску і наладці процесу, вимог до умов експлуатації ЛМ і ливарних форм, правил неухильного дотримання параметрів методу, призначених компетентним фахівцем, що володіє інженерним рівнем знань. Таким чином, пропоновані рекомендації діють для сталого режиму роботи обладнання і оснастки.
ПЕНП переробляється легко, при охолодженні здатний до кристалізації зі зміною твердості, чутливий до рівномірності розподілу температури в формі. Місце входу охолоджуючої води в форму слід розташовувати поруч з литниково каналами, а її відведення - якнайдалі. Заповнення форми швидке, в зв'язку з чим необхідна її ефективна вентиляція.

ПЕВП - в порівнянні з попереднім полімером має велику ступінь кристалічності і менш текучий в розплаві, але дозволяє отримувати вироби з меншою товщиною стінки при більш високій жорсткості.

ПП - кристалличность до 60%, температура переробки для деяких марок до 2800 С, інжекційне тиск до 140 МПа. В'язкість розплаву в більшій мірі залежить від швидкості зсуву, ніж від температури. З підвищенням тиску ПТР зростає, охолоджується в формі швидко. Процес ведуть при високих температурах циліндра і низькому тиску лиття.

ПС - легкотекучая в розплаві, дозволяє отримувати тонкостінні жорсткі вироби, чутливий до перегріву.

УПС відрізняється від ПС дещо меншою плинністю і більшою усадкою.

АБС-пластик відноситься до конструктивних маркам, має велику в'язкість в розплаві, важче переробляється в тонкостінні вироби.

ПММА має невисоку термостабільність, чутливий до перегріву, вимагає підсушування і ретельного контролю температури. При уприскуванні розплаву в холодну форму можливе утворення пухирів; переходи в формі повинні бути плавними, а їх число мінімальним.

ПВХ переробляється без особливих труднощів, але вельми чутливий до дотримання температурного режиму і особливо перегріву. В'язкотекучий стан нестабільно, може супроводжуватися автокаталитической деструкцією зі зміною кольору від слонової кістки до темно-вишневого. Тривалість пластикации повинна бути мінімальною.

ПА - кристалічні, гігроскопічні термопласти з високою плинністю розплаву. При розплавленні обсяг зростає до 15%. Термостабільність невисока, тому тривалість пластикации обмежена. При нагріванні в розплаві утворюються бульбашки. Вимагає обов'язкової ретельної сушки. Бажаний попередній прогрів. Тиск лиття до 100 МПа. При лиття наповнених ПА можлива орієнтація частинок подрібненого волокна. Бажаний отжиг виробів.

ПК - відносяться до теплостійким полімерів, характерна висока в'язкість розплаву, термічно стабільний. В'язкість в основному залежить від температури. Температура форми до 100 ° С. Гігроскопічний, вимагає тривалої сушки і попереднього підігріву, в тому числі і в бункері ЛМ.

ПЕТФ, ПБТФ і ПОМ відносяться до полімерів з підвищеною термостійкістю. Вимагають ретельного сушіння до вмісту вологи менше 0,01%. Термостабільним. В'язкість розплавів середня і низька зі збільшенням температури знижується. Тонкостінних виробів нерідко досягається подальшим роздуванням (ПЕТ-пляшки).

Виробники та продавці обладнання для лиття під тиском (термопластавтоматів)