Проблеми лиття під тиском і контроль температури ливникових каналів

Лиття під тиском - це виробничий процес, що часто використовується для виготовлення виробів від пластикових дрібничок і іграшок до автомобільних деталей кузова, чохлів для телефонів, пляшок для води і контейнерів. По суті, багато пластмасових виробів, які ми використовуємо в повсякденному житті, відлиті під тиском. Це швидкий процес створення великої кількості однакових пластикових деталей. Можливість виконання різної форми і розміру, досягаються при використанні лиття під тиском. Послідовно розширюються межі дизайну, що дозволяє використовувати істотні альтернативи традиційним матеріалам завдяки великій різноманітності виробів і їх легкій вазі.

Термопластавтомат призначається для виробництва полімерних виробів литтям під тиском і складається з трьох основних компонентів - завантажувального бункера, шнека і циліндра. Пластикові гранули завантажуються в обладнання за допомогою бункера. Пластик, який поміщається в бункер, зазвичай має порошкову або гранульовану форму. Потім матеріал розплавляється за рахунок фрикційної дії поршневого шнека і роботи кільцевих або напівкільцевих електронагрівачів. Потім розплавлений пластик впорскується через сопло в порожнину прес-форми - це може здатися досить простим процесом, але лиття під тиском насправді є дуже складним видом виробництва. Перебуваючи в порожнині прес-форми, матеріал охолоджується і твердне до конфігурації порожнини. Коли деталь затвердіє, рухлива плита, на якій встановлена ​​форма, відкривається, і деталь виштовхується за допомогою штифтів.


Проблеми лиття під тиском і контроль температури ливникових каналів ТЕН 24

Розміри машини для лиття під тиском можуть варіюватися від 5 тонн затискного зусилля до більш ніж 6000. Чим більше тоннаж, тим більше машина. Фактично, машини для лиття під тиском класифікуються на основі тоннажу, або, точніше, сили затиску або тиску.

Термопластавтомат може оснащуватися літніковою системою, яка в свою чергу ділиться на три типи: холодноканальна, горячеканальна і комбінована. Найскладніші та високоякісні вироби можна виготовити, використовуючи гарячеканальні системи літників. Про нюанси роботи з ними і поговоримо.

Температурний режим, при якому проходить обробка полімерів в литниках впливає на якість кінцевого продукту. Також термічна складова в літники при формуванні вплине і на температуру розплавленої полімерної сировини в порожнині прес-форми, а в подальшому на час затвердіння і зовнішній вигляд готового виробу. При порушенні температурного режиму у впускному літнику може утворитися пробка з застиглого матеріалу, що призведе до зупинки виробництва. Терморежим, розподіл тепла по каналах ливника, спосіб контролю і регулювання температури важливо враховувати при виборі конструкції деталей ГКС і системі регулювання температури.

Термопласти є термічно нестабільними матеріалами, тому підвищуючи термічні значення під час виробництва, слід скоротити час перебування розплаву в таких умовах. Але, тут може виникнути друга проблема у вигляді зниження стабільності процесу і якості готової продукції. Нерівномірний вплив температури на розплавлений полімер збільшує ризик деструкції матеріалу. Особливо часто така проблема виникає в умовах тривалого литого циклу, який характерний для виробництва деталей з товстими стінками.


Проблеми лиття під тиском і контроль температури ливникових каналів ТЕН 24


Перегрівання розплавленого полімеру, яке виникає через занадто високий температурний вплив або збільшений час перебування в зонах нагріву призводить до змін характеристик полімерного виробу. Перегрів може супроводжуватися неприємним запахом, а на виробі буде видно темні плями, штрихи... також можна помітити деструкцію і невідповідність заявленим розмірам.

Чималі проблеми можуть виникнути при заміні кольору полімерної сировини. На стінках каналів ливника можуть утворитися нерухомі шари полімеру іншого кольору. Також полімер може відкладатися і на деяких типах сопел. Процес заміни полімерів різного кольору повинен визначатися розподілом температури в литниках.

Що впливає на температуру полімеру в ливникових каналах?

Найважливішим джерелом тепла при переробці полімерів є диссипація температури в розплаві. Виникає таке тепло від двох механізмів: зрушень течії і стиснення матеріалу.

Швидкість, при якій виділяється тепло q в розплавленої полімерної маси при зсувному перебігу для одиниці об'єму, становить:

q= η ŷ² ,

де  – η ефективна в'язкість (залежна від швидкості зсуву, температури і тиску),  ŷ - швидкість зсуву.

Підйом температури ∆Т полімерної маси при адіабатичному стисненні невизначеного обсягу з одночасним підвищенням тиску на величину P можна обчислити за такою формулою:

∆ T = ∆ P / (  Cp),

де - Р середній показник щільності розплавленого полімеру, Сp - середня питома теплоємність розплавленого полімеру в умовах постійного тиску.

Диссіпація в полімері, викликана зсувними плином, є великим внеском для загального теплового балансу при литті матеріалу. Найбільша кількість тепла виділяється під час пластикации і вприскування, т. К. Швидкість зсуву тут дуже висока.

Диссіпація, що з'явилася від стиснення, на різних зонах ГКС буде різнитися. Через зміни тиску полімерної маси в період литого циклу диссипация буде змінюватися в часі.

По каналах ливника і в порожнині прес-форми розплав на етапі завантаження протікає через збільшення перепадів тиску по всій системі. Диссіпація, що виникла від стиснення на цих етапах, практично не впливає на температуру полімеру, т. К. Тиск в ділянках потоку близько до атмосферних показниками. Віддаляючись від фронту потоку вплив дисипації зростає.

Температура полімеру в ГКС піддається впливу температур матеріалу, які ще знаходяться в матеріальному циліндрі, де через шнековой пластикации і стиснення при підвищенні тиску характерна висока нерівномірність температур.

До загального тепловому балансу відноситься і тепло, яке виробляють нагрівальні елементи, розміщені в ГКС і колекторі. Для горячеканальних лиття в сучасному обладнанні використовуються електронагрівачі.

Тепловтрати в формах горячеканальних лиття можуть відбуватися з різних причин: теплопровідність, конвекція, тепловипромінювання. Охолодження розплавленої маси може відбуватися через її розширення через зниження тиску.

Щоб вийти на стабільний режим температури при роботі ГКС після зупинки литого процесу, потрібно витримати деякий час, яке буде залежати від робочої температури, розмірів і ваги прес-форми та інших факторів робочого процесу.

Порушення балансу температури розплаву від циклу до циклу може бути викликано різними причинами: коливаннями реологічних характеристик полімеру, нестабільністю додається вторпродукта і т.д. Через це також змінюється і рівень дисипації під час пластикации і уприскування.

Важливе значення у виробництві виробів хорошої якості в формах з ГКС мають способи контролю і регулювання температури. Для виміру температури в основному використовуються термопари.

Нерівномірне нагрівання матеріалу в колекторних каналах має не такий сильний вплив на стабільне протягом лиття і якість одержуваної продукції, як температура ГК сопла. Для контролю температури колектора застосовують в основному тільки один термодатчик. Але, коли обробляються полімери з низьким рівнем термічної стійкості, тонкостінні вироби або деталі високої точності необхідно незалежне контролювання температури кожного сопла ГКС.


Проблеми лиття під тиском і контроль температури ливникових каналів ТЕН 24


Збої контролю температури в конструкціях, де термодатчики були вбудовані спочатку, можуть бути пов'язані з витоком струму, який в свою чергу може інтерпретуватися системою управління, як зміна температури.

У ливникових каналів, де нагрів проводиться зовнішніми джерелами тепла, після виходу на робочу температуру робота електронагрівачів зводиться до запобігання переходу тепла від полімерної маси до внутрішніх поверхонь каналу. Нерівномірний прогрів стінок каналу призводить до того, що теплообмін ускладнюється: на деяких ділянках тепло від полімеру переходить до деталей форми, а в інших - в зворотному напрямку.

Системи з внутрішнім обігрівом в поперечному перерізі каналу можуть характеризуватися великою температурною різницею. Так як системи внутрішнього нагріву мають високу нестабільність температур полімерного розплаву, їх дуже рідко використовують для виробництва складних виробів, а також елементів з температурною нестабільністю.

Нестабільність температури також спостерігається і при непрямому нагріванні, де тепло від нагрівального елементу, що знаходиться в колекторі, надходить до полімеру в каналі за рахунок довгих сердечників з високим ступенем теплопровідності.

У систем з комбінованим внутрішнім нагрівом та ізоляцією зовнішнього каналу спостерігається зниження падіння температур розплаву в каналі і підвищення температурної стабільності поза ним.

У ГКС з розгалуженими литниковими каналами розплав може мати нестабільну температуру через несиметричний розподіл температури матеріалу після його розбіжності з «гілками». Щоб усунути цю проблему використовують розвилки спеціальної конструкції або змішувачі.

Рівномірність теплової подачі до систем залежить від кроку намотування нагрівальної спіралі. При рівномірному розподілі намотування спіралі спостерігається високий рівень нерівномірного розподілу тепла по довжині каналу з найбільшим показником температури в центральній частині нагрівача. Щоб забезпечити рівномірний розподіл тепла використовують нагрівачі з логарифмічно намотаною спіраллю.

У систем з ГК соплами без запорів управляти температурою розплаву важливо ще у впускному литниковому каналі. Якщо полімер охолов ще у впускному каналі до значень нижче його плинності, ливарна порожнина відключається від циліндра і підживлення припиняється.

В основному на розподіл тепла у впускному каналі впливає поведінка полімеру в процесі охолодження і конструкція ГК сопла, до якого відносять ще нагрівальний елемент і температурний датчик, а також довжина і діаметр впускного ливника.

Поява ниток, які тягнуться від готового виробу при розкритті форми, обумовлена тепловою поведінкою полімеру і температурними змінами в зоні впускного ливника при охолодженні виливки. Нитки зазвичай утворюються при обробці  матеріалів з повільним затвердінням. Щоб усунути нитки слід прискорити охолодження і знизити температуру сопла.

Усунути проблему температури впускного ливника можна використовуючи ГК сопла з наконечником у вигляді голки, який буде подавати тепло у впускний литник і в зону входу в порожнину форми.

Важливе значення в управлінні термічного стану розплаву має розміщення термодатчика. Якщо датчик знаходиться далеко від соплового нагрівача, підвищується теплова інертність системи, а якщо датчик розміщений далеко від литника - ускладнюється регулювання тепла в зоні впуску.

Для забезпечення якісного регулювання термічної складової у впускному літнику в зоні впуску має бути передбачено охолодження. Ефективність охолоджуючого каналу залежить від його розташування, він повинен розташовуватися близько до літників впуску.

Як знос форми впливає на температуру полімеру в литниковому каналі

Прес-форма при роботі ТПА часто переносить різні навантаження, які в поєднанні з агресивним середовищем можуть провокувати корозію, швидкий знос і багато ін. При зносі температура по каналах розподіляється нерівномірно і управляти нею дуже складно.

Корозію може викликати тривалий контакт матеріалу і домішок з формою. Найбільш піддаються корозії сплави кольорових металів, з яких виробляють сопла. Негативно впливає ще й волога.

Абразивний знос з'являється при частих роботах з полімерами високої твердості. Особливо при роботі з такими речовинами страждає голкоподібний наконечник, тому його виготовляють зі спеціальних типів сталі і наносять покриття. Все ж рекомендується використовувати наконечники знімного типу, щоб їх було легко замінювати.

Збої в температурному режимі ГК форми можуть бути пов'язані з сольовими нальотами, що утворилися на стінках каналів охолодження, особливо на тих, які знаходяться близько до зони впуску литтєвої порожнини. Ливарні форми необхідно періодично чистити.

Замовити електронагрівачі для горячеканальних систем і колектора ви можете на сайті «ТЕН24» прямо зараз. Заповнюйте форму або зв'яжіться з нашим менеджером по телефону, щоб ми змогли підібрати для вас найкращий варіант.





Дивитися усі статі



Задати питання

Логотип ТЕН 24
Для того, щоб купити нагрівачі або надіслати електронною поштою питання заповніть форму або просто зателефонуйте за телефонами