Зачёт по растительному сырью. Вопросы к зачету_БВГ(2023). 1 Начало промышленного производства ряда полимеров и пластмасс
 Скачать 279.02 Kb.
|
|
3.11 Прессование декоративных и двухцветных изделий Для улучшения внешнего вида изделий культурно-бытового назначения и некоторых технических изделий проводят прессование с одновременным декорированием. Сущность способа заключается в единовременном прессовании пресс-порошков с бумагой или тканью в качестве декоративного элемента. В качестве пресс-материалов применяют различные марки аминопластов светлых тонов, а для декорирования бумагу или ткань определенного рисунка или с нанесенным рисунком и надписью. Бумага или ткань, предварительно пропитанные карбамидоформальдегидными или меламиноформальдегидыми олигомерами, высушены. Прессование проводят с применением различных приемов. В одном случае в гнездо матрицы укладывают листовую заготовку лицевой стороной вниз, загружают навеску пресс-порошка и прессуют. В другом случае сначала прессуют подложку из пресс-порошка, а затем форму размыкают и накладывают лицевую заготовку лицевой стороной вверх и повторно прессуют. Указанным методом изготовляют таблички, нагрудные, фирменные товарные знаки, отделочные детали приборов, отделочные декоративные панно, сувениры и т.п. Двухцветное прессование применяется для изготовления изделий народного потребления. Двухцветные изделия производят по двум схемам: в пресс-форме обычного типа со сменными планками или в пресс-форме кассетного типа – с одной матрицей и двумя пуансонами разного диаметра (по такой схеме изготовляют изделия тапа “стакан”). Пуансон в виде подвижной кассеты с двумя формующими пуансонами и одногнездная пресс-форма укреплены на плитах пресса. Технологический процесс двухцветного прессования состоит из пяти операций. При первой загрузке (а) в матрицу загружают навеску первого пресс-материала для оформления наружного слоя изделия и опускают подвижную плиту пресса при правом положении кассеты. В матрицу входит пуансон большого диаметра и высоты. Дается выдержка для отверждения наружной слоя изделия и раскрывают пресс-форму. При второй загрузке на оформленную наружную половину изделия загружается новая навеска материала другого цвета. Кассету с пуансонами передвигают в левое положение и прессуют внутреннюю половину пуансоном меньшего диаметра и высоты. Далее идет распрессовка и извлечение готового изделия. Формование пресс-изделий 3.9.4 Формование пресс-изделий После загрузки навески пресс-материала в загрузочную камеру пресс-формы включают пресс. Верхняя плита с закрепленным на ней пуансоном опускается вначале быстро (холостой ход), а перед смыканием формы после перехода на высокое давление – медленно (рабочий ход). Переключение давления в гидроцилиндре осуществляется автоматически с помощью переключателей гидропривода. Снижение скорости опускания пуансона необходимо для предотвращения выброса материала из пресс-формы, а также для уменьшения ее износа. Скорость верхней плиты пресса при холостом и возвратном ходах составляет 36200 мм/с, при рабочем ходе от 2,57,0 мм/с. Выдержка под давлением начинается с момента смыкания пресс-формы. В процессе нагрева, плавления (перехода в вязко-текучее состояние) и отверждения пресс-материала из него выделяются летучие вещества, как содержащиеся в нем (влага, фенол, формальдегид), так и образовавшиеся при реакции отверждения (вода, аммиак и др.). Процесс прессования представляют в виде диаграммы “ход пуансона – время” . Для удаления летучих веществ, улучшения прогрева материала изделия применяют специальный технологический прием - подпрессовку. Она заключается в том, что сразу же после полного смыкания пресс-формы пуансон слегка поднимают на несколько миллиметров и снова опускают. При этом газообразные продукты легко удаляются из формы. Подпрессовку проводят только при прямом прессовании на стационарных пресс-формах и на быстроходных прессах. Во многих случаях она не допустима: при прессовании изделий с арматурой, а также сложных изделий (с поднутрениями и выступами). Подпрессовка характеризуется следующими параметрами: началом – временем (паузой) от первой посадки пуансона до его первого подъема: для быстроотверждающихся реактопластов применяют раннюю – через 010 с, для медленноотверждащихся – позднюю – через 1030 с; длительностью – временем, в течение которого пуансон остается приподнятым: для быстроотверждающихся реактопла-стов применяют короткую – 35 с, для медленноотверждающихся – длительную - 510 с; высотой – высотой подъема пуансона: низкая - 510 мм, высокая – до 1030 мм; количеством – от 1 до 34. Вид и параметры подпрессовок устанавливают опытным путем для каждого конкретного изделия в зависимости от технологических свойств материала и режимов прессования. Режим “без подпрессовки” (а) используется для прессования небольших изделий с металлической арматурой и оформляющими знаками. Режим “подпрессовка без паузы” (б) применяется для прессования небольших изделий без арматуры и знаков. Режим “подпрессовка после паузы” (в) применяется для прессования крупных изделий и из медленноотверждающихся материалов, (на основе кремнийорганических связующих). Режим “подпрессовка с паузой” (г) применяется для прессования крупногабаритных изделий с арматурой. Режим “подогрев пресс-материала в пресс-форме” (д) характеризуется остановкой пуансона до его полного смыкания с матрицей (создается зазор 35 мм), что обеспечивает хороший подогрев массы. Режим применяют для прессования аминопластов, а также фенопластов с низкой текучестью. При формовании изделий иногда применяется и другой прием – “задержка давления”. Он заключается в выдерживании небольшой паузы между моментом соприкосновения пуансона с пресс-материалом и моментом начала смыкания пресс-формы. Применяется при работе с материалами повышенной текучести, при наличии в пресс-формах больших зазоров (выпаров) для вытекания материала или труднозаполняемых углублений. После окончания выдержки под давлением производится распрессовка и съем изделия. Подвижная плита пресса перемещается вверх и происходит раскрытие формы. В зависимости от конструкции стационарной пресс-формы и вида изделия съем пресс-изделий может производиться с помощью толкателей формы, соединенных со штоком выталкивающего гидроцилиндра пресса, а из съемных пресс-форм с применением приспособлений –разъемников и пневматических малогабаритных прессов. Для очистки оформляющих поверхностей пресс-формы от остатков материала (облой) производится их обдув сжатым воздухом с помощью пистолета. Если наплывы пресс-материала струей сжатого воздуха не удаляются, то применяют скребки, изготовленные из мягкой стали или латуни. Стационарные пресс-формы не требуют специальной сборки. В них после очистки вставляют арматуру, оформляющие знаки, вкладыши, вставки, предусмотренные конструкцией формы и изделия. Съемные пресс-формы собирают на рабочем столе прессовщика с использованием разъемных приспособлений. Перед следующей запрессовкой оформляющая поверхность протирается ветошью и смазывается смазкой в аэрозольной упаковке (кремнийорганические жидкости) или ветошью, пропитанной смазкой. Тема Т5 Технология и оборудование для изготовления изделий литьем под давлением Общая характеристика конструкции литьевых машин. Инжекционные механизмы. Литьевые машины предназначены для формования изделий из термопластов, реактопластов и эластомеров Литьевая машина состоит из устройства для дозирования материала, механизмов для замыкания формы и инжекции (впрыскивания), привода, пультов управления и регулирования параметрами процесса литья. Основные параметры литьевой машины: диаметр шнека (D); номинальное усилие запирания формы (Fном); номинальные объем (Vном) и площадь одной отливки (S); ход подвижной плиты и максимальные размеры устанавливаемых форм; номинальное инжекционное давление (Рл); мощность электродвигателя привода и нагревателей инжекционного цилиндра; габариты и масса машины. Важнейшие узлы машины – это механизмы инжекционный (материальный) и замыкания формы. По их расположению литьевые машины подразделяются на: горизонтальные, вертикальные, угловые и комбинированные. Конструктивная классификация и принцип работы литьевой машины со шнекой (червячной) пластикацией будет рассмотрена в дисциплине “Основы проектирования и оборудование предприятий по переработке полимеров”. Литьевые машины классифицируют по мощности, конструкции и типу привода. По виду привода классифицируют на механические, гидравлические, пневматические и смешенные (гидромеханические, пневмомеханические, пневмогидравлические). 4.3 Общая характеристика конструкции литьевых машин Основными технологическими узлами машины являются механизмы инжекции (впрыска) и замыкания литьевой формы. 4.3.1 Инжекционные механизмы На современных литьевых машинах применяют инжекционные механизмы, в которых процессы пластикации и инжекции материала совмещены или раздельны. В обоих случаях механизмы классифицируют на поршневые и червячно-поршневые, одно- и двухчервячные. Кроме того, одно- и двухчервячные дополнительно разделяют в зависимости от наличия или отсутствия осевого перемещения червяка. Все инжекционные механизмы классифицируют по конструктивным признакам на одно-, двух- и трехцилиндровые. Наибольшее распространение получили одночервячные механизмы с осевым перемещением червяка и червячно-поршневые. Качество отливаемых изделий зависит не только от степени пластикации и гомогенизации расплава, но и от конструкции и работы инжекционного сопла. В зависимости от свойств перерабатываемого материала на инжекционных цилиндрах устанавливают различные сопла. Открытые сопла применяют для инжекции склонных к деструкции вязких материалов, например ПВХ. Их также применяют в машинах высокой производительности, когда небольшое вытекание расплава из сопла в период между впрысками неопасно. При переработке термопластов со средней и низкой вязкостью используют плавающее сопло. Оно открывается при его упоре в литниковую втулку формы. При литье тонкостенных изделий небольшого размера, а также при переработке термопластов с резко выраженной точкой плавления и низкой вязкостью, например, полиамидов, применяют либо сопло, открывающееся под давлением расплава, либо самозапирающееся с игольчатым запорным клапаном. В этих случаях пружина сопла отрегулирована на заданное инжекционное давление. При инжекции расплава в литьевую форму возможна его утечка (обратное течение) по винтовому каналу червяка и через кольцевой зазор между гребнем червяка и цилиндром. При этом инжекционное давление при впрыске уменьшается. Для устранения утечек материала и повышения его давления при инжекции применяют обратные кольцевые или поршневые клапаны. Они установлены около наконечника червяка и перемещаются вдоль его оси. Для привода (вращения и осевого перемещения) червяков инжекционного механизма применяют электромеханические и гидравлические приводы. Осевое перемещение червяка в обеих вариантах обеспечивается гидроцилиндром. Крутящий момент при вращении червяка передается электродвигателем через цилиндрический или червячные редукторы. При гидравлическом приводе крутящий момент передается на червяк от гидравлического двигателя через цилиндрический редуктор. На современных литьевых машинах для осевого перемещения и вращения червяка применяют гидроцилиндр, в который встроен малогабаритный гидравлический двигатель. Общая характеристика конструкции литьевых машин. Механизмы замыкания формы 4.3.2 Механизмы замыкания формы Механизмы замыкания формы применяют для ускоренного перемещения подвижной плиты с полуформой при предварительном смыкании и размыкании литьевой формы, а также для ее запирания с большим усилием. Наиболее распространенные механизмы замыкания разделяют на гидравлические, гидромеханические, электромеханические. Наибольшее распространение получили одно- и двухступенчатые гидравлические и гидромеханические механизмы. Электромеханические применяют реже из-за сложности регулирования и управления, сравнительно высокой стоимости. Выбор механизма замыкания определяется мощностью литьевой машины. На рис. 4.7 показан кинематический узел привода электромеханического механизма. Крутящий момент передается от вала электродвигателя через редуктор на диск фрикционной муфты, которая соединена с шестерней (5), свободно установленной на валу (3). От шестерни (5) вращательное движение передается через шестеренчато-рычажный узел и преобразуется поступательное движение подвижной плиты при ее смыкании и размыкании с неподвижной плитой машины. На рис. 4.8 показан один из типов гидромеханического двухступенчатого механизма замыкания, основными узлами которого являются два гидроцилиндра и система складывающихся рычагов. В исходном положении плунжер центрального гидроцилиндра находится в крайнем левом положении, а сложенные рычаги (5) и (6) в направляющем цилиндре. Под действием давления в центральном гидроцилиндре быстро перемещается промежуточная плита (7) и подвижная (9). При этом предварительно замыкается форма. После выхода из направляющего цилиндрарычаги (5) раздвигаются и упираются в скошенные площадки неподвижной плиты (4). Окончательно форма запирается под высоким давлением главного гидроцилиндра, длина хода поршня которого 5÷10 мм. Принцип действия гидравлического механизма замыкания формы, такой же, как и у гидроцилиндра с дифференциальным плунжером гидропресса. Отечественные термопластавтоматы снабжены в основном гидравлическим механизмом замыкания. Методы литья под давлением. Дать понятия (Инжекционный, Интрузионный, Инжекционно-газовое литье, Сэндвич-литье) 4.5 Методы литья под давлением Исключительное разнообразие штучных изделий из полимерных материалов, широкий комплекс предъявляемых к ним требований (потребительские, эксплуатационные, технологических, экономические, дизайна) диктует необходимость применения и совершенствования разнообразных методов литья под давлением, каждый из которых позволяет наиболее полно решать поставленные задачи. Литье под давлением термопластов с червячной пластикацией может осуществляться следующими методами: Инжекционный. При инжекционном режиме, как вы уже знаете, вращение шнека ведется только в период набора дозы материала и его пластикации в инжекционном цилиндре, а подача в форму осуществляется за счет поступательного движения шнека под высоким давлением (100÷200 МПа) за короткий, измеряемый секундами, интервал времени. Это наиболее распространенный способ. Он позволяет получать изделия сложной конфигурации, с различной толщиной стенок, допускает использование многогнездных форм с различной литниковой системой. Особенность технологии – объем изделий с литниками не превышает паспортного (номинального) объема впрыска используемой литьевой машины. Интрузионный. Для отливки толстостенных изделий большой массы на обычных одночервячных литьевых машинах применяют процесс интрузии. Его суть – вращением червяка расплав в режиме интрузии форма заполняется постепенно и равномерно расплавом, нагнетаемым червяком через сопло большого сечения, переходящего в литник формы. После этого червяк останавливается и осевым движением подпитывает форму, компенсируя естественную усадку остывающего расплава. Часть расплава при вращении червяка из движущегося с равномерной скоростью потока соприкасается с оформляющей поверхностью формы, остывает и частично затвердевает. То есть, когда последняя доза материала, необходимая для заполнения формы, пластифицируется и нагнетается вращающимся червяком, расплавленный в начале цикла материал начинает охлаждаться.
Таким образом, операции пластикации материала, заполнения формы и охлаждения совмещаются. Материал испытывает термическое напряжение только в течение пластикации и нагнетания в форму. Скорость впрыска при интрузии меньше скорости инжекции при обычных способах литья под давлением. Однако общая длительность процесса не увеличивается из-за частичного совпадения по времени отдельных операций литья. До 75÷90 % объема полости формы заполняется под давлением вращающегося червяка, а остальная часть под давлением перемещающегося в осевом направлении червяка. Однако в некоторых случаях форма может быть полностью заполнена материалом, нагнетаемым вращающимся червяком. Литьевые машины, приспособленные для интрузии, оснащены подпрессовочным устройством для компенсации значительного уменьшения объема материала при его охлаждении. Его можно отрегулировать с высокой точностью для компенсации объемной усадки и придания материалу оптимальной структуры. Особенность подобного метода – объем отливки может быть увеличен в 2÷3 раза по сравнению с номинальным объемом впрыска для машин данного типа размера. Но развиваемое в литьевой форме давление невелико, вследствие чего геометрия изделия не должна быть сложной, гнездность формы ограничена, получение тонкостенных изделий затруднено, необходимо учитывать термостабильность полимера. Инжекционно-газовое литье (ИГЛ) относится к новым методам переработки термопластов с помощью литьевых машин. Расплав полимера инжектируется в форму, заполняя ее на 70÷95% . Затем в форму через ниппель в форме или специальное сопло подается под давлением газовая смесь (физический газообразователь - ФГО), которая раздувает расплав, увеличивая тем самым толщину слоя полимера, образовавшегося при его соприкосновении с холодной стенкой формы, и способствуя заполнению конструктивных углублений. После образования изделия газовая смесь удаляется в приемник 4, при осевом перемещении червяка впрыскивается остаток расплава, “запечатывающий” форму. Технология ИГЛ позволяет экономить до 40 % дорогостоящего полимерного материала за счет уменьшения толщины стенки изделия, сократить цикл изготовления на 35 %, уменьшить вероятность брака за счет исключения таких видов брака, как утяжины, коробления, развитый облой. Кроме того, ИГЛ-технология позволяет упросить конструкцию и понизить стоимость формующей оснастки. Существенная трудность ИГЛ-технологии это необходимость высокоточного управления ЛМ, усложняется конструкция сопла, повышаются требования к расчету и качеству изготовления литниковой системы и сопряжений литьевых форм. Сэндвич-литье заключается в попеременной подаче в литьевую форму полимерных расплавов из двух инжекционных узлов, т.е. в межслойное пространство внешней оболочки (первый полимер) происходит впрыск другого компонента (второй полимер), играющего роль внутреннего заполнителя. Для литья применяется специальное сопло, состоящего из двух камер, и в конструкции которого предусмотрено переключающее устройство. Как правило, это управляемый игольчатый клапан (ИК). Клапан попеременно или одновременно соединяет с литьевой системой формы инжекционные узлы ЛМ. Конструктивно сэндвич-литье может осуществляться по двум схемам. Входной контроль исходного сырья 4.6.3 Входной контроль Сырье, поступающее на предприятие в любой упаковке, сопровождается соответствующим документом (паспортом), в котором указываются его основные характеристики на соответствие требованиям ГОСТ или ТУ. Для определения параметров перерабатываемости сырья, а также соответствия характеристик значениям, указанным в сопроводительном документе, проводится входной контроль. При этом определяется однородность материала по гранулометрическому составу и количество посторонних включений, влажность и показатель текучести расплава (ПТР), определяемый на приборе ИИРТ-М2, по необходимости и другие технологические и физико-механические показатели качества сырья. Входной контроль проводится в лабораториях ОТК, имеющих отделения технологических, физико-механических и химико-аналитических испытаний. По результатам входного контроля определяется необходимость в дальнейшей подготовке сырья и корректировке режимов переработки. Формование литьевых изделий 4.6.5 Формование литьевых изделий Правильно выбранный и хорошо отработанный технологический режим, применение прогрессивного оборудования – основные условия получения качественных изделий и достижения высокой производительности труда. Процесс литья под давлением с использованием червячной пластикации (инжекционное литье) заключается в следующем (рис. 4.27). До начала впрыска литьевая форма закрыта (а)и доза расплава накоплена перед червяком в передней части инжекционного цилиндра. Инжекционный цилиндр подводится к форме. В момент впрыска червяк перемещается только поступательно под давлением усилия гидроцилиндра инжекционного узла (б). После заполнения формы наступает выдержка под давлением (в). Она продолжается до начала охлаждения материала до температуры стеклования (кристаллизации) в литниковых каналах и выдержки без давления. Происходит понижение давление на материал по сравнению с давлением впрыска. Далее одновременно происходит охлаждение материала в форме и пластикация дозы материала в инжекционном цилиндре для следующего цикла литья. При пластикации червяк, вращаясь от привода, отходит назад под давлением материала (г). При пластикации сохраняется некоторое давление в гидроцилиндре (противодавление, давление подпора). Противодавление обеспечивает стабильность пластикации материала от цикла к циклу, равномерность набора дозы, однородность температуры и плотности материала, точность порции материала по массе. При этом инжекционный цилиндр отводится от формы. После набора дозы движение червяка (вращение и осевое перемещение вправо) прекращается. По окончании охлаждения термопласта форма открывается и готовое изделие выталкивается (д). Далее форма замыкается и начинается следующий цикл литья. Технологические параметры литья. Основными технологическими параметрами литья под давлением является: ♦ температура литья (Тл, оС) – это температура, с которой материал поступает из инжекционного цилиндра в форму; ♦ температура формы (Тф, оС); ♦ давление литья (Рл,, МПа) устанавливают в гидроцилиндре литьевой машины; ♦ объемная скорость впрыска (Q, см3/с) или параметр обратно пропорциональный ей – время заполнения формы (τз , с); ♦ время выдержки под давлением (τвпд , с); ♦ давление формования (в форме) или давление подпитки (Рф,МПа) ♦ объем впрыска (V, см3); ♦ общая продолжительность цикла (τц , с). Технологические параметры литья под давлением зависит от размеров и конфигурации изделий. В этой связи изделия классифицируют по зависимости объема отливки от толщины V=f(h). В зависимости от толщины h литьевые изделия условно разделяют на три группы. Первая группа – изделия тонкостенные сложной формы (h=0,5÷2,25 мм). Изделий этой группы имеют повышенное гидравлическое сопротивление заполнению формы. При их литье применяют верхние значения рабочего диапазона технологических параметров и низковязкие марки термопластов, которые обладают хорошей формуемостью и легко заполняют формы сложной формы. Вторая группа – изделия общего назначения средних размеров (h=1,0÷4,5 мм). Третья группа – изделия толстостенные простой конфигурации (h=1,9÷6,0 мм). Изделия данной группы имеют пониженное гидравлическое сопротивление заполнению формы и применяют нижние значения рабочего диапазона технологических параметров литья. Для литья толстостенных изделий можно применять высоковязкие марки полимеров, которые имеют повышенные молекулярную массу и ударную вязкость. Диаграмма формования литьевых изделий (Диаграмма изменения давления Pи температуры Tв литьевой форме) |