Расчет процесса литья под давлением термопластов

Расчет проводят, задавая температуру расплава материала T_р, температуру формы T_ф 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 (Т_И£Т_с) для аморфных полимеров и теплостойкости по Мартенсу (Т_и£Т_м) для кристаллических полимеров, чтобы обеспечивалась достаточная жесткость изделий при раскрытии формы.

Таблица 3. Ориентировочные режимы переработки термопластов литьем под давлением

Температура формы в соотношении с температурой расплава (T_р— T_ф) 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 Р_л, необходимого для заполнения формы и формования в ней изделия с требуемой плотностью, проводится исхода из значения давления в форме Р_ф и суммы потерь давленияDР_м — в цилиндре литьевой машины, DР_спл — при течении полимера через сопло, DР_л.с — при течении полимера по литниковым каналам и Ρ_ф — 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 DР_м в цилиндре литьевой машины определяются коэффициентом потерь К_п=1,00^¸1,12; потери давления в сопле DР_спл, 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 Т_р 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 Р_л 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 (l_ф) и соответствующих размеров изделия (l_и). Абсолютная усадка У_а равна

(15)

а относительная усадка У₀ равна

(16)

Предварительный расчет усадки может быть проведен с использованием уравнения состояния (4). Объемная усадка материала в изделии У_v составит

(17)

где n_p — удельный объем расплава материала в момент окончания заполнения формы и сжатия до Р_фмаксимального; n_k — удельный объем материала в изделии при комнатной температуре T_к=298 К; T_рф— температура расплава в форме к моменту достижения Р_ф 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)