Метод литья под давлением
Полиэтилен – один из наиболее популярных на сегодня полимеров. Различные его виды – это практически разные пластики, которые отличаются порой друг от друга даже больше, чем от полимеров совершенно других видов. Так, полиэтилен высокого давления – это относительно мягкий и довольно эластичный продукт, а полиэтилен среднего или низкого давления – достаточно жесткий материал. Но есть и подобие - все полиэтилены могут похвастать своей морозостойкостью, благодаря которой могут эксплуатироваться до -70°С, а некоторые марки даже еще ниже – до -120°С.
Технология литья пластмасс под давлением
Полиэтилен достаточно просто перерабатывается, хотя среди множества соответствующих технологий наиболее популярной уже давно стало литье под давлением. Литье пластмасс под давлением – это последовательность операций, предусматривающих нагрев исходного вещества, его плавление до полужидкой фазы, далее впрыск подогретой вязкой массы под давлением в специальную форму, в которой происходит формирование готового изделия путем отверждения. Особенность этой технологии – ее цикличность, что несколько ограничивает ее производительность. Основные ее достоинства следующие:
- «всеядность» по отношению к пластмассам, которые перерабатываются;
- достаточно высокая производительность;
- высокое качество готовых изделий, зачастую не требующих никакой дополнительной обработки;
- вполне допустимо изготовление сложных по своей конфигурации деталей, в том числе тонкостенных;
- как правило, не требуется дополнительная обработка готовых изделий (кроме удаления литников);
- процесс изготовления готовой продукции допускает полную его автоматизацию, при этом уже наработаны тысячи образцов подобного оборудования.
Имеются, однако, и недостатки у этого метода:
- оборудование по этому технологическому процессу является довольно сложным, а потому и недешевым;
- практическое применение автоматического оборудования для реализации данного технологического процесса требует достаточно высокой квалификации персонала.
Достоинства, однако, перевешивают недостатки, благодаря чему наибольшее применение, как нетрудно догадаться, получили машины, реализующие именно эту технологию - литье пластика под давлением, поскольку именно она является достаточно точной, массовой, и предоставляет все возможности по ее автоматизации.
Оборудование для литья под давлением
Центральным узлом любого оборудования, предназначенного для литья пластика под давлением, является пресс-форма, от качества которой довольно сильно зависит качество готовой продукции. Кроме пресс-форм требуются также средства подготовки и подачи сырья, подогрева и поддержания температуры, подачи расплава в пресс-форму, постепенного охлаждения пресс-формы, заполненной под давлением исходным материалом, а также средства механизации и автоматизации процесса, облегчающие работу, увеличивающие ее производительность и повышающие качество готовой продукции. В зависимости от конкретных условий, указанный комплект может быть полным, включающим в себя все перечисленное и даже более, или неполным, ограничивающимся пресс-формой и минимумом навесного оборудования.
Надо сказать, соответствующее оборудование (машины для литья под давлением) изготавливается в современном мире самое различное, поэтому познакомиться со всем его многообразием нет никакой возможности. Но, как пример, мы можем рассмотреть чуть подробнее саму процедуру литья под давлением. Упрощенно сам принцип этой технологии выглядит примерно так:
Рисунок: слева – исходный пласт-порошок поступает в цилиндр, справа - процесс прессования.
Порошок полимера (например, полиэтилена) подается через приемный бункер литьевого аппарата в цилиндр, в котором под воздействием подогрева расплавляется. После этого цилиндр примыкает своим соплом к собранной форме, а плунжер от воздействия подаваемого на него давления перемещает расплавленный материал влево (см.рис.), заполняя им полость формы. В итоге объем формы заполняется расплавленным полимером, после чего плунжер убирается в крайнюю правую позицию (см.рис). После этого расплаву дается возможность остыть, тем самым образовав готовое твердое изделие. После достаточного остывания форма разделяется, и из нее вынимается готовое изделие. Далее весь цикл начинается заново.
Таким образом, в данном технологическом процессе можно условно выделить такие фазы:
- дозируется исходный материал и далее отмеренная доза загружается в рабочий цилиндр;
- плавление исходного материала;
- подача (как правило, путем впрыска) расплавленного исходного пластика в сцепленную форму;
- выдерживание пластика в форме под давлением в течение необходимого времени;
- охлаждение достигшего заданной формы изделия во всем объеме;
- разделение формы с удалением из нее уже готового изделия.
Температуру пластикации материала необходимо поддерживать на уровне, превышающем температуру текучести пластика на 10 – 20°С. Если поднять значение температуры еще выше, то уменьшится вязкость расплава, а значит, облегчатся условия формовки изделия, повысится производительность процесса, однако одновременно с этим резко увеличивается и скорость старения пластика, что недопустимо.
Рабочую температуру формы следует держать несколько ниже температуры размягчения пластика, однако слишком заниженное ее значение может стать существенной преградой для нормального заполнения формы во время впрыска расплавленного пластика. Ввиду противоречивости требований выбрать оптимальное значение температуры проще всего экспериментально. Время изготовления готового изделия определяется суммой времен подачи порошка, его плавления, впрыскивания расплавленного материала внутрь полости формы, выдержки заготовки под необходимым давлением, охлаждения.
Выдержка изделия под давлением должна заканчиваться, как только застынет расплав во впускных каналах формы. Требуемая продолжительность времени зависит от свойств конкретного пластика, от температуры расплавленного пластика, от температуры формы, от свойств литниковой системы. Длительность охлаждения зависит от степени нагрева материала и формы, объемом изделия. Именно это время (длительность охлаждения) вносит самый большой вклад в общую длительность цикла.
Наибольшая доля отходов при литье под низким давлением – это пластик, застывший в литниках. Однако все отходы литья, осуществляемого по данной технологии, могут быть использованы повторно.
Примеров подобного оборудования в Интернете можно найти множество в силу распространенности как полиэтилена, так и технологий его получения и применения, например, видео процесса литья под давлением вы можете увидеть ниже.
