Технологические параметры литья

Основными параметрами литья под давлением являются температура литья, давление литься, температура формы, время цикла литья.

Кроме этих регулируемых параметров, на протекание процессов литья оказывает влияние конфигурация и размеры изделия, конструкция литниковой системы, конструкция литьевой машины и свойства материала. Все эти параметры в совокупности и взаимосвязи определяют свойства изделий.

Температура литья определяет текучесть расплава, плотность, степень ориентации макромолекул полимера при течении в форме. Текучесть должна быть достаточной для заполнения гнезд формы и точного воспроизведения их конфигурации.

Для ПК характерна высокая вязкость расплава, материал отличается эластичностью широком интервале температур переработки.

Температура литья составляет 240-320 ⁰ С. Вязкость в основном зависит от температуры. При изготовлении изделий из ПК температура литья оказывает большое влияние на их свойства. При изготовлении из поликарбоната изделий технического назначения нужно проводить процесс литья при возможно более низкой температуре расплава и повышенной температуре формы (выше100 ⁰С).

ПК благодаря своей относительно высокой вязкости легко вытесняет из цилиндра другие материалы (при переходе с переработки других полимеров на переработку ПК). Исключение составляют ПВХ и другие нетермостабильные материалы, которые нельзя подвергать воздействию высоких температур, так как может произойти термодеструкция. В этом случае для очистки цилиндра применяют полиэтилен, который используют также для очистки цилиндра от поликарбоната. При прерывании процесса литья не рекомендуется выключать обогрев цилиндра, необходимо поддерживать температуру 150⁰ С. После окончания работы цилиндр следует тщательно очистить от ПК, обладающего высокой адгезией к металлу, во избежание разрушения цилиндра.

Поликарбонат - гигроскопичный материал. Поглощение им влаги в обычных условиях составляет 0, 15% (масс).

Перед загрузкой гранулированного ПК в бункер литьевой машины материал предварительно подсушивают при температуре 70-75 ⁰ С в течение 4-6 часов (если материал был предварительно упакован) или при температуре 120-130 ⁰ С в течение 12-20 часов (если материал был увлажнен). Содержание влаги не должно превышать 0, 05%.

В бункер литьевой машины рекомендуется загружать подогретый материал, чтобы на воздухе он не успевал увлажняться. ПК должен находиться в бункере не более 30 минут. Целесообразно производить предварительную подсушку материала непосредственно в бункере машины.

Из-за повышенной вязкости расплава ПК необходимо применять высокое давление литья - в пределах 80-120 МПа.

Скорость впрыска должна быть максимальной. При изготовлении деталей сложной конфигурации скорость впрыска следует регулировать: вначале заполнять форму при небольшой скорости, а затем увеличивать ее до максимального значения.

Температура формы при переработке ПК составляет 90-100⁰ С. Рекомендуется регулировать отдельно температуру каждой половины формы. С повышением температуры формы возрастает прочность изделий (на 5-8%), но снижается их относительное удлинение при разрыве (до 40%).

Усадка поликарбоната составляет 0,5-0,8% (до 1%). Усадку изделий из поликарбоната можно уменьшить, правильно выбирая режим литья. Вторичная усадка для ПК незначительна - при комнатной температуре составляет 0,05%. При литье поликарбоната специальной смазки формы не требуется, так как изделия легко извлекаются из нее.

Рисунок 6. Диаграмма изменения температуры ПК по длине литьевого цилиндра и температурная область переработки поликарбоната

Давление литья создается поршнем или червяком узла пластикации. Под давлением материал, расплавляясь, проходит через материальный цилиндр, каналы формы и заполняет полость формы. Максимальное давление в форме создается в конце хода поршня или червяка вперед и зависит от усилия, действующего на поршень или червяк, от температуры расплава и от сопротивления ПК. \

Сопротивление обусловлено вязкостью поликарбоната, сужением и расширением материального потока, шероховатостью поверхностей, ограничивающих поток расплава и т.д.

Поэтому для создания максимального давления в форме необходимо стремиться к увеличению усилия, действующего на поршень или шнек, повышению температуры материала, сокращению длины литниковых каналов, увеличению их сечения, уменьшению сил трения введением смазывающих веществ в пластмассу и т.д.

Повышение давления, действующего на расплав в материальном цилиндре, приводит к увеличению скоростей впрыска и заполнению формы, что, в свою очередь, способствует росту сил внутреннего трения при движении материала по каналам, значительному выделению тепла и ориентации макромолекул.

Продолжительность цикла литья определяется, с одной стороны, технологическими требованиями т.е. длительностью заполнения формы, продолжительностью охлаждения отливки до состояния, позволяющего извлечь ее из формы, с другой стороны - машинным временен, необходимым для смыкания формы, для подвода сопла к литниковой втулке и для впрыска, а также для отвода сопла и размыкания формы.

По продолжительности цикла определяют производительность процесса, следовательно, время цикла является важным технико-экономическим параметром.