Расчет проводят, задавая температуру расплава материала Tр, температуру формы Tф и объемную скорость впрыска Q (или время заполнения). При этом исходят из требований, предъявляемых к качеству изделий по показателям размерной точности, прочностным свойствам и внешнему виду. Ориентировочные режимы литья под давлением некоторых термопластов приведены в табл. 3.
Температура изделия в момент извлечения из формы должна быть не выше температуры стеклования (ТИ£Тс) для аморфных полимеров и теплостойкости по Мартенсу (Ти£Тм) для кристаллических полимеров, чтобы обеспечивалась достаточная жесткость изделий при раскрытии формы.
Таблица 3. Ориентировочные режимы переработки термопластов литьем под давлением
Термопласт | Температура, ºС | Удельное давление литья, МПа | Разность температур цилиндра между соседними зонами, ºС | |
расплава | формы | |||
ПС | 170-250 | 40-70 | 80-120 | 20-30 |
ПК | 250-290 | 70-120 | 90-170 | 10-15 |
ПММА | 185-230 | 40-80 | 100-160 | 5-10 |
АБС-пластик | 180-280 | 70-90 | 90-170 | 10-20 |
ПЭВП | 180-280 | 30-80 | 70-120 | 15-20 |
ПЭНП | 160-260 | 20-60 | 60-120 | 10-20 |
ПП | 190-220 | 40-90 | 100-120 | 15-20 |
ПА-12 | 220-280 | 30-100 | 80-140 | 10-20 |
ПА-610 | 230-270 | 50-90 | 80-140 | 10-15 |
ПА-16 | 230-290 | 60-110 | 80-150 | 15-20 |
СФД | 175-220 | 60-110 | 80-160 | 15-20 |
ПФ | 200-220 | 60-120 | 80-160 | 10-15 |
ПЭТФ | 260-280 | 140-160 | 70-150 | 5-10 |
ПБТФ | 235-270 | 60-110 | 80-140 | 5-10 |
Температура формы в соотношении с температурой расплава (Tр— Tф) влияет на скорость охлаждения расплава, поступающего в форму. Это сказывается как на ориентации полимеров в поверхностном слое при заполнении формы, так и на условиях кристаллизации при литье кристаллизующихся полимеров.
|
|
Расчет давления литья Рл, необходимого для заполнения формы и формования в ней изделия с требуемой плотностью, проводится исхода из значения давления в форме Рф и суммы потерь давленияDРм — в цилиндре литьевой машины, DРспл — при течении полимера через сопло, DРл.с — при течении полимера по литниковым каналам и Ρф — при заполнении формы полимером:
(10)
Давление в форме, необходимое для формования изделия с заданной плотностью, может быть найдено путем совместного решения уравнений состояния для термопласта, находящегося при комнатной температуре и при температуре расплава.
Потери давления DРм в цилиндре литьевой машины определяются коэффициентом потерь Кп=1,00¸1,12; потери давления в сопле DРспл, литниковых каналах и при заполнении формы могут быть рассчитаны для цилиндрического канала по формуле (11)
для прямоугольного — по формуле
(12)
где l —длина канала, м, h и b — глубина и высота прямоугольного канала, м; т— входовый поправочный коэффициент, t — напряжение сдвига при Тр и скорости сдвига, реализуемой в канале, МПа.
|
|
Скорость сдвига может быть рассчитана для цилиндрического канала по формулам (17) и (18), для прямоугольного — по формулам
(13)
(14)
где Q — объемный расход расплава через канал, м3/с; n — показатель степени в уравнении течения расплава; с — число параллельных каналов на расчетном участке.
В том случае, если рассчитанное давление литья Рл превышает номинальное для используемой машины не более чем на 30%, проводится корректировка температуры материала и объемной скорости впрыска. Если расчетное давление литья превышает номинальное больше, чем на 30%, выбирают марку материала с меньшей вязкостью.
Расчет усадки литьевых изделий проводится исходя из размеров оформляющей полости (lф) и соответствующих размеров изделия (lи). Абсолютная усадка Уа равна
(15)
а относительная усадка У0 равна
(16)
Предварительный расчет усадки может быть проведен с использованием уравнения состояния (4). Объемная усадка материала в изделии Уv составит
(17)
где np — удельный объем расплава материала в момент окончания заполнения формы и сжатия до Рфмаксимального; nk — удельный объем материала в изделии при комнатной температуре Tк=298 К; Tрф— температура расплава в форме к моменту достижения Рф максимального, К; p, Μ, ω — константы материала.
Время выдержки под давлением рассчитывается по уравнениям (6) — (8) с учетом формы литниковых каналов.
Время охлаждения изделия в форме рассчитывается по уравнению (9)