пластмасса. пластмасса задач. Расчетное задание 1 Разработка технологии изготовления детали из термопласта методом литья под давлением
 Скачать 167.03 Kb.
|
|
Расчетное задание 1 Разработка технологии изготовления детали из термопласта методом литья под давлением Последовательность выполнения задания 1. Изучение теоретического материала, касающегося особенностей технологии литья под давлением термопластов. 2. Расчет исполнительных размеров формы для изготовления детали методом литья под давлением. Исходные данные для расчета приведены в таблице 1. 3. Разработка технологической карты литья, включающая -выбор температур литья (цилиндра литьевой машины) и формы; -определение давления литья; -расчет усилия и скорости впрыска, усилия смыкания формы и ход шнека червячной литьевой машины; -расчет длительности охлаждения детали в литьевой форме до температуры изделия и продолжительности цикла литья. 4. Расчет числа гнезд литьевой формы и производительности литьевой машины. Таблица 1 Варианты задания
Рекомендации по выполнению расчетной части задания Расчет исполнительных размеров оснастки производится по ГОСТ 15947-70 «Детали формообразующие гладкие для формования изделий из пластмасс. Метод расчета исполнительных размеров» (см. Приложение 1). Необходимую для расчета величину усадки некоторых видов полимеров можно найти в таблице 2. Рекомендации по разработке технологической карты литья Технологические параметры литья задают исходя из типа полимера, его вязкости и теплофизических свойств с учетом размеров и сложности конфигурации изделий. 1. Температура литья (температура цилиндра литьевой машины) должна находиться в пределах от Тц мин. = (Тт + 20) 0С до Тц макс. = (Тдестр.–30) оС, где Тт – температура текучести, а Тдестр. – температура деструкции полимера. В этом интервале значение температуры расплава выбирается с учетом обеспечения необходимой вязкости расплава полимера, а также назначения изделий и их прочности. Так, если изделие не должно обладать значительной анизотропией свойств, применяют повышенную температуру расплава. При этом во время впрыска и выдержки под давлением не возникает больших сдвиговых напряжений, и ориентация макромолекул понижается. Это приводит к снижению прочности при одновременном понижении анизотропии усадки и прочности изделия. При изготовлении изделий с повышенными механическими свойствами в направлении литья температуру расплава понижают. Температура формы обеспечивает необходимую скорость охлаждения и конечную температуру изделия. Кроме того, при литье кристаллизующихся термопластов она влияет на условия кристаллизации, а, следовательно, и на свойства изделий. Температуру формы обычно подбирают экспериментально либо задают из условия обеспечения необходимой степени кристалличности или степени ориентации макромолекул при литье аморфных полимеров. Температура формы при литье аморфных термопластов не должна превышать Тф макс.=(Тс –30 ) 0С. Для наиболее распространенных термопластов температуру формы можно выбрать из табл.2 Таблица 2 Параметры литья некоторых полимеров
2. Расчет давления литья Давление, действующее на материал в форме, вследствие непрерывных потерь на различных стадиях процесса (в цилиндре, сопле, литниковых каналах), ниже давления, создаваемого первоначально шнеком. Наименьшее и наибольшее значения эффективного давления литья рэн и рэв для разных видов материалов приведены в таблице 3. Таблица 3. Эффективное давление литья
При литье тонкостенных изделий или при переработке высоковязких материалов необходимо более высокое давление (обычно 120-180 МПа). Наименьшее и наибольшее значения давления литья рн и рв можно оценить по формулам: рн = К1рэн (1) рв = К2рэв, (2) где К1 и К2 – коэффициенты, определяемые конструкцией формы и реологическими особенностями расплава: К1 = 0,6–0,8, К2 = 1,2–1,4. Для форм с повышенным сопротивлением и для вязких расплавов выбираются большие значения К1 и К2. р = рл + р пот. (3) Здесь р пот.= рл *К – потери давления в цилиндре на преодоление пробки гранул, К– коэффициент, зависящий от геометрических размеров загрузочной зоны и коэффициента трения гранул о стенки цилиндра: К = 0,2–0,5. 3. Усилие впрыска Рвпр. приближенно рассчитывается по формуле: Рвпр.=рπ Dш.2/4 (4) где Dш. – диаметр шнека. Рабочий ход шнека Hр. = 4Vотл./ πDш.2 (5), где Vотл. – объем отливки; Полный ход шнека Hп. складывается из рабочего хода и хода уплотнения Ну.: Hп. = Hр. + Ну ≈ 2,2 Hр. Структура изделий существенно зависит от объемной скорости впрыска. Этот параметр влияет также на механодеструкцию термопласта, протекающую при заполнении формы. В связи с этим объемная скорость впрыска должна быть такой, чтобы: 1) давление литья было не слишком высоким (для этого скорость впрыска не должна быть, с одной стороны, слишком большой, чтобы при заполнении не возникали большие напряжения сдвига и, следовательно, большие потери давления, и, с другой стороны, слишком малой, чтобы при заполнении не образовался большой охлажденный слой термопласта и значительно понизилась температура текущего расплава); 2) сформировалась структура изделий, обеспечивающая их хорошие эксплуатационные показатели; 3) не произошла существенная механодеструкция полимера. Обычно время впрыска впр. составляет 0,5–3 с (верхний предел относится к машинам с объемом впрыска за цикл более 500 см3). Для изготовления тонкостенных изделий (толщиной 0,2–1 мм) требуются высокие скорости впрыска (время впрыска до 1 с). Время впрыска для литьевых машин с разным объемом впрыска можно найти в таблице 4. Скорость впрыска vвпр. может быть найдена из соотношения Нр = vвпр.впр. При закрытой форме механизм смыкания форм должен обеспечивать необходимое для герметизации усилие, которое рассчитывается по формуле: Рф. = kSβ р, (6) где k – коэффициент давления; S – площадь проекции отливки на плоскость разъема литьевой формы; β – коэффициент запаса; р – среднее значение давления литья: р = (рн +рв )/2. Коэффициент k – отношение давления в форме к давлению в материальном цилиндре. Он изменяется в пределах от 0,2 до 0,7 в зависимости от мощности и конструктивного оформления литьевых машин. При литье изделий в многогнездных формах с разводящими литниками k уменьшается по сравнению с коэффициентом при литье изделий через центральный литник. Коэффициент запаса β в зависимости от вязкости материала в форме изменяется в диапазоне 1–1,2 (большие значения β применяются для менее вязких материалов). 4. Продолжительность цикла τц рассчитывают по формуле τц = τмаш. + τтехн. + τп, (7) где τмаш. – машинное время, с; τтехн – технологическое время, с; τп – продолжительность паузы между циклами, (1–2 с). Машинное время складывается из времени смыкания пресс-формы τсмык.., времени впрыска τвпр. и времени размыкания пресс-формы τразм.: τмаш. = τсмык. + τвпр. + τразм (8) Слагаемые τмаш берут из паспорта на литьевую машину или определяют экспериментально (см.табл.4). Таблица 4 Производительность литьевых машин
Технологическое время (τтехн.) показывает продолжительность охлаждения до заданной температуры в центре изделия Тохл., при которой возможно извлечение готового изделия. Оно складывается из времени выдержки под давлением τвпд и времени выдержки без давления τвбд: τтехн = τвпд + τвбд. (9) Для изделий разной формы его можно приблизительно рассчитать по формуле: τтехн = 0,101 (δ2/а) {lnA – ln [(Тохл. – Тф.) /(Тм – Тф.)]}, (10) где а – коэффициент температуропроводности, м2/с (см. табл.5); δ – толщина детали, м; Тохл. – температура, до которой охлаждается изделие, 0С; Тф. - температура формы, 0С; Тм – температура впрыскиваемого материала, 0С; А – постоянная, равная 1,6 для цилиндрических, 2,0 для сферических и 1,27 для плоских изделий. Таблица 5
5. Расчет гнездности литьевых форм Когда объем отлитого изделия не совпадает с мощностью машины, конструируют многоместные формы. Число гнезд в форме n рассчитывается: 1) по объему впрыска с учетом плотности материала; 2) исходя из усилия смыкания формы; 3) исходя из пластикационной производительности материального цилиндра: n1 = (Vвпр. γ)/( G k1); (11) n2 = Pф./(рф. S k2); (12) n3 = k3 Qпл. τц. /G, (13) где γ – плотность материала; G – масса изделия; k1 – коэффициент, учитывающий массу литниковой системы: k1≈ 1,2; Pф – усилие смыкания формы (по паспорту машины); ориентировочно его можно выбрать по таблице 6 в зависимости от объема впрыска; рф. – давление на стенки формующей полости формы: для полиэтилена и полистирола рф. = 20–30 МПа, для полипропилена – 30–35 МПа, для поликарбоната и полиамидов рф. = 60–70 МПа; S – площадь проекции отливки на плоскость разъема формы; k2 – коэффициент, учитывающий площадь литниковой системы: k2≈ 1,1; k3 – коэффициент, характеризующий перерабатываемый материал: для полистирола k3≈ 1, для полиэтилена и полипропилена k3≈ 0,8, для полиамидов k3≈ 0,75, для поликарбоната k3≈ 0,65; τц – продолжительность цикла литья; Qпл. – пластикационная производительность машины. Ее значения можно выбрать по таблице 6 в зависимости от объема впрыска. Таблица 6 Диапазоны значений усилий смыкания форм и пластикационная производительность для некоторых машин
Окончательно число гнезд n выбирается по наименьшему из трех расчетных значений (n1 – n3). 6. Расчет производительности литьевых машин Производительность литьевой машины Q (в кг/час) можно рассчитать по формуле: Q = 3600 mn /τц., (14) где m – масса изделия, кг; n – число гнезд в форме; τц – время цикла, с. Приложение 1 ( из ГОСТ 15947-70)    | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||