Литье полимеров на заказ

По методу литья под давлением можно производить изделия массой от нескольких грамм до нескольких килограмм. Во время технологического процесса расплав полимера под давлением подается в специальную литьевую форму, выдерживается определенное время и охлаждается. Компенсация объемной и линейной термической усадки пластмассы происходит за счет поддержания давления в пресс-форме.

Достоинства метода

Литье полимеров осуществляется на термопластавтоматах в специальные формы. К главным преимуществам процесса относятся:

1. Возможность использования большого количества марок полимеров.
2. Высокая производительность.
3. Современное оборудование позволяет автоматизировать процесс литье пластмасс, что существенно снижает себестоимость и повышает производительность.
4. Конечный продукт не требует финишной обработки, после удаления литников изделие готово к использованию.

Особенности технологии литья пластмасс под давлением

Литье пластиков под давлением осуществляется в несколько этапов, соблюдение технологии каждого из них оказывает существенное влияние на окончательное качество продукции.

Подготовка материалаБольшинство полимеров не требует предварительной подготовки перед использованием, кроме добавки минеральных красителей требуемых оттенков. Но есть и такие, которые во время длительного или ненадлежащего хранения впитывают влагу (этролы, полиамиды, поликарбонат), такая пластмасса перед использованием должна просушиваться. Удаление избыточной влаги производится в специальных сушилках пропущенным через влагопоглотитель подогретым воздухом. При этом не допускается нагрев материала выше точки термического повреждения. После сушки материал должен подаваться на переработку в течение одного часа, в противном случае появляются риски повторного увеличения показателей относительной влажности.

Температурный режим литья пластмассТемпературный режим производства подбирается с учетом нагрева нескольких элементов оборудования:

1. Подающий цилиндр или шнек термопластавтомата. Материал под давлением подается в пресс-формы, на степень подогрева массы оказывает влияние температура нагрева цилиндра шнека и скорость его вращения. Скорость вращения шнека подбирается с учетом требуемой производительности наполнения форм и оптимальных режимов нагрева. Литье полимеров должно регулироваться по температурным показателям с высокой точностью, с этой целью на шнеке установлено несколько зон нагрева, дополнительно нагревается сопло впрыска. При диаметре шнека до 80 мм устанавливаются четыре зоны нагрева, при диаметре более 90 мм должно быть не менее шести зон регулирования температуры. На агрегатах для литья пластмасс контролируется время включения каждой зоны нагрева, контроль параметров выполняется в автоматическом режиме и выбирается технологами с учетом размеров изделий и физических характеристик материала.
2. Фланец. На качество литья пластмасс под давлением решающее влияние оказывает правильная загрузка и стабильность подачи. В связи с тем, что изменяется коэффициент трения между стенками цилиндра и гранулами, температура фланца оказывает большое влияние на равномерность протекания процессов полимеризации. Разница между температурой нагрева фланца и шнека в первой зоне может достигать 90°С, что требует не только высокой точности первоначального нагрева, но и поддержания стабильных параметров во время литья под давлением.
3. Сырье. Литье изделий из пластмассы делается из предварительно подогретой массы, производство должно выполняться при температурах, значительно превосходящих точку плавления. Это не влияет на качество литья под давлением, так как температура плавления кристаллов существенно превышает температуру размягчения. Причиной появления большой разницы температур в цилиндре шнека является нестабильный режим вначале производственного цикла и большие дозы разового расходования материала. Современные агрегаты имеют датчики как на сопле, так и в нескольких местах на шнеке, что позволяет точно удерживать параметры в заданных нормативных значениях во время пуска термопластавтомата.
4. Пресс-форма. Принимается во внимание температура стенок после установки режима литья пластмасс. Значения устанавливаются нормативными документами, отклонения не могут превышать ±2°С для небольших пресс-форм и ±5°С для больших. Отвод тепла в формах должен быть максимально равномерным, в противном случае появляются усадки, литье полимеров некачественное.

Сложные формы с боковыми толкателями должны иметь несколько контуров охлаждения, в качестве теплообменника используется техническая вода. Контроль параметров должен осуществляться внешним датчиком температуры.
Функции шнека и режимы пластификацииЛитье под давлением полимеров должно обеспечивать загрузку, уплотнение и плавление материалов. На стенке цилиндра мере нагрева образуется пленка расплава, ребро шнека забирает ее и подает в форсунку. По мере забора завихрение расплавленного материала становится шире, зона твердого пластика уменьшается. Так происходит до тех пор, пока в конечных витках шнека перед подачей в форсунки будет находиться только расплавленная масса. Для улучшения качества перемешивания и повышения однородности массы литье изделий из пластмассы выполняется агрегатами со специальной геометрией шнека.

Часто в конце зоны нагрева монтируется режущий блок, который диспергирует и измельчает крупные фракции материала. Полная диспергизация достигается за счет разделения одного большого потока на множество маленьких. Недостаток блока – увеличение потерь давления, необходимость установки электрических двигателей большей мощности.
Контроль объема дозировки и времени пребывания в цилиндре материалаВажный критерий литья пластмасс – объем впрыска массы через форсунку. Нижний предел срабатывания рассчитывается по точности запирания затвора и по показателям термической стабильности пластиков. Неточности позиционирования этих параметров становятся причиной того, что литье под давлением полимеров происходит с передозировкой, как следствие, изделия получаются перелитыми.

Время пребывания в цилиндре – время, необходимое для гранул от прохода отверстия подачи в нагретый цилиндр и до выхода в форму через форсунку. Максимальный вес нагреваемой массы для каждой машины указывается в ее техническом паспорте, во время литья пластмасс превышать этот параметр категорически запрещается. При коротком цикле нагрева и больших ходах шнека масса может иметь недостаточный нагрев и однородность. Для исключения появления негативных эффектов следует корригировать режимы индивидуально с учетом массы изготавливаемой продукции. Чем больше диаметр шнека, тем требуется больше времени для перемешивания массы для достижения заданной однородности, но одновременно возрастают риски ее перегрева. Время дозирования литья под давлением – время, за которое в пресс-форму подается определенное количество массы. В освобождающееся пространство в приемном устройстве подается новая порция материала.
ПластификацияОдна из важнейших фаз литья пластмасс под давлением. Время пластификации зависит от марки материала и должно строго выдерживаться во время изготовления товаров. Нарушение режима пластификации негативно влияет на конечные свойства. Время пребывания в цилиндре рассчитывается таким образом, чтобы литье пластиков под давлением выполнялось в установленных режимах для каждого отдельного случая. Процесс пластификации должен заканчиваться в пресс-форме во время охлаждения. Параметр регулируется температурой нагрева цилиндра и скоростью вращения шнека.

Литье под давлением тонкостенных изделий требует задержки по времени периода нахождения массы в форме, в противном случае процесс пластификации может быть незавершенным.

Параметры процессов впрыска

Для повышения качества изделий фаза впрыска должна отвечать следующим требованиям:

1. Заполнение формы расплавленным материалом должно происходить в максимально сжатые сроки. Для некоторых товаров начальный впрыск должен выполняться медленнее, чем основной.
2. Для изделий с различной толщиной стенок впрыск регламентируется отдельно с учетом геометрии товаров. В связи с такими требованиями, нужно изменять скорость вращения шнека.
3. Вязкость материала должна быть минимальной. Это требование обеспечивает увеличенную рентабельность литья пластмасс под давлением.

Важную роль играет момент переключения фазы впрыска на фазу выдержки под давлением. Переключение может выполняться по следующим показателям:

1. В зависимости от расчетного времени. Для литья под давлением отдельных деталей рассчитывается время, необходимое для выдержки с учетом времени наполнения пресс-формы.
2. В зависимости от давления в форме. Показатели давление немного понижаются в связи с усадкой материала. Впрыск не отключается до восстановления первоначального объема.
3. В зависимости от давления в цилиндре. Контроль осуществляется таким же методом, только давление контролируется в шнеке. Литье под давлением происходит до тех пор, пока форма полностью не заполнится с учетом уменьшения объема вследствие остывания.
4. В зависимости от величины хода. Контролируется угол поворота шнека, расчет выполняется с учетом количества подаваемой массы за один полный оборот.

Выдержка под давлением должна компенсировать объемную усадку, для чего необходима постоянная подача нового горячего материала. Литье под давлением производится до тех пор, пока литник не остыл. В дальнейшем корректировки величины усадки могут выполняться только регулировкой температуры пресс-форм.

В таблице №1 приведен перечень процессов литья и их краткое описание.

На основании данных о физических характеристиках материалов разработаны режимы процесса

Наша компания имеет современные импортные станки, позволяющие изготавливать пластиковые детали и товары в широком ассортименте. На термопластавтоматах установлены электронные системы регулирования параметров, что полностью исключает возможное негативное влияние человеческого фактора. Литье под давлением происходит в точном соответствии с расчетными параметрами.

На каждом этапе ответственные специалисты контролируют качество, проверка начинается с соответствия сырья и заканчивается проверкой размеров изделий. Выборочно лабораторным методом могут проверяться показатели полимеров на устойчивость к различным нагрузкам.