![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Литьевые машины с вибропластикаторами ⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
Периодические импульсы давления создаются вибропоршнем, расположенным внутри неподвижного цилиндра инжекционного узла. Сравним пластикационную производительность литьевой машины с применением вибрации (ультразвуковые колебания) и без неё. Перерабатываемый материал – полистирол. Полистирол (блочный, эмульсионный, ударопрочный и др.) имеет широкий диапазон температур переработки – от 150 до 250º С. В диапазоне рабочих температур полистирол характеризуется большой текучестью, определяющей его хорошие литьевые свойства. Полистирол негигроскопичен и поэтому не требует сушки перед переработкой. Предварительный подогрев материала в бункере до 50-70º С улучшает условия работы машины, повышает ее производительность. Температура литьевой формы обычно не превышает 20-40º С (но может достигать и 60º С). Для уменьшения внутренних напряжений изделия из ПС можно подвергать термообработке, погружая их в водяную ванну с температурой 65-85º С на 1-3 часа. В результате повышаются эксплуатационные свойства деталей. Усадка изделий из ПС составляет 0, 2-0, 5%. Расчет интенсифицирующего воздействия УЗ колебаний Параметры литьевой машины: Диаметр шнека Dшн = 4, 5см L/Dшн = 20 L загр: L пл: L доз = 4: 6: 10 Давление литья Р = 40 атм Частота вращения шнека N = 140 об/мин = 2, 33 об/сек t = D => φ = arctg t/π D = 17, 75º Доза впрыска V = L · π D² /4 = 125 см³, отсюда L = 7, 86 см L доз = 45-7, 86 = 37, 14 см Ширина гребня шнека e = 0, 1D = 0, 45 см Диаметр гранул ПС dгр = 3 мм = 0, 3см Глубина канала в зоне загрузки: hзагр = 2dгр = 0, 6 см hзагр = (0, 12 – 0, 16)D, для шнеков маленьких диаметров глубина зоны загрузки равна 0, 16D, если 2dгр > 0, 16D, то hзагр = 2dгр, и, наоборот. В нашем случае hзагр = 0, 72 см Коэффициент сжатия Ксж = 1, 5 Величина кольцевого зазора между гребнем канала винтовой нарезки и стенкой цилиндра δ = 0, 01D = 0, 045 см Глубина канала в зоне дозирования hдоз = 0, 5 [D - D² - 4hзагр/ Ксж · (D – hзагр) ] = 0, 45 см Расчет потоков (при амплитуде А = 0 мкм): 1. Прямой поток: α = π Dhдоз (t – e) Cos² φ = 11, 68 Qпр = α N = 27, 21 см³ /сек 2. Обратный поток: β = h³ (t – e)Sin2φ / 24Lдоз = 0, 24 · 10ˉ ³ γ = π ND/hдоз = 73, 16 сˉ ¹ Пользуясь зависимостью эффективной вязкости от эффективного градиента скорости, определили значение η = 8, 3 · 10ˉ ³ кгс · сек/см² Qобр = β P/ η = 2, 31 см³ /сек 3. Поток утечек: γ = π ² D² δ ³ tg φ Sinφ /10eLдоз = 0, 011 · 10ˉ ³ γ = π ND/ δ = 731, 62 сˉ ¹ Пользуясь зависимостью эффективной вязкости от эффективного градиента скорости, определили значение ή = 1, 8 · 10ˉ ³ кгс · сек/см² Qут = γ P/ ή = 0, 49 см³ /сек Общая производительность: Qобщ = Qпр – Qобр – Qут = 27, 21 – 2, 31 – 0, 49= 24, 41 см³ /сек Расчет потоков (при амплитуде А = 10 мкм): Произведем расчет литьевой машины с использованием вибрационной приставки в пластикационном цилиндре. 1. Прямой поток: α = π Dhдоз (t – e) Cos² φ = 11, 68 Qпр = α N = 27, 21 см³ /сек 2. Обратный поток: β = h³ (t – e)Sin2φ / 24Lдоз = 0, 24 · 10ˉ ³ γ = π ND/hдоз = 73, 16 сˉ ¹ Пользуясь зависимостями, характеризующими снижение эффективной вязкости полимера при различных амплитудах ультразвукового воздействия Ак и скоростях сдвига для полистирола, получаем η = 6, 9 · 10ˉ ³ кгс · сек/см² Давление литья при использовании вибрации снижается на 30% (≈ в 1, 5 раза) и равно 56 атм, тогда Qобр = β P/ η = 1, 95 см³ /сек 3. Поток утечек: γ = π ² D² δ ³ tg φ Sinφ /10eLдоз = 0, 011 · 10ˉ ³ γ = π ND/ δ = 731, 62 сˉ ¹ Пользуясь зависимостями, характеризующими снижение эффективной вязкости полимера при различных амплитудах ультразвукового воздействия Ак и скоростях сдвига для полистирола, получаем η = 1, 3 · 10ˉ ³ кгс · сек/см² Р = 56 атм Qут = γ P/ ή = 0, 43 см³ /сек Общая производительность: Qобщ = Qпр – Qобр – Qут = 27, 21 – 1, 95 – 0, 43 = 24, 83 см³ /сек Тогда увеличение производительности инжекционного цилиндра литьевой машины составит: Δ = ((24, 83 – 24, 41) / 24, 41) · 100% = 1, 7% Вывод: Такие машины по сравнению с традиционными (червячными) литьевыми машинами следующие преимущества: 1. За счет реологической нелинейности и вибротиксотропии удается существенно улучшить формуемость полимера, что позволяет: а) снизить температуру литья на 10-20º С, сократив при этом цикл формования б) снизить давление литья и, соответственно, уменьшить усилие смыкания формы (в 1, 5-5 раз); в) формовать высоковязкие композиции (в частности, высокомолекулярный ПЭ, который обычно перерабатывается прессованием); г) увеличить предельную длину затекания и максимальную площадь отливки; д) снизить внутренние напряжения в готовых изделиях. 2. Отсутствуют потери давления в инжекционном цилиндре, так как давление прикладывается со стороны формы. 3. Возможна более высокая точность дозирования вследствие практического отсутствия обратного потока в пластикационном цилиндре. 4. В результате виброуплотнения формуемой массы и периодической подпитки формы на стадии охлаждения отливки удается получать плотные, монолитные изделия с четкой конфигурацией, при этом даже весьма толстостенные изделия формуются без пузырей, раковин и утяжин. Литьевые машины с вибросоплом (литьевые машины с вибропоршневой приставкой, с ультразвуковым соплом, с соплом-виброприставкой крутильно-осциллирующего типа) Если сопоставить стационарный и вибрационный режимы литья с равными давлениями формования, то обнаруживаются следующие технологические преимущества последнего: 1. Вследствие эффекта реологической нелинейности среднеинтегральная скорость заполнения формы при вибровоздействии возрастает в несколько раз; 2. Вызванные вибровоздействием снижение среднеинтегральной вязкости полимера и увеличение скорости заполнения формы (уменьшение степени охлаждения потока по длине течения) приводят к увеличению в 1, 8-2, 0 раза предельной длины затекания формуемой массы в литьевую полость или в той же степени способствует увеличению критической (максимально допустимой) длины каналов литниковой формы. 3. За счет наложения вибрации можно, не увеличивая давления формования, снизить температуру литья на 20-25º С при сохранении заданной длины затекания; 4. Механические энергозатраты на формование одного изделия в вибрационном режиме в 1, 5-1, 7 раза меньше, чем при традиционном методе литья, при этом энергетический выигрыш не связан с повышением температуры полимера за счет вибровоздействия. Литьевые машины с вибрирующей формой (литьевые машины с продольной вибрирующей полуформой, с вибрирующей сомкнутой формой, с формой, оснащенной вибропоршнем) При литье под давлением вибрационное воздействие может сообщаться как всей форме (одновременно обеим полуформам), так и одной из полуформ (или оформляющему элементу формы). Сравнительный анализ качества изделий Проанализировать влияние ультразвукового воздействия на расплав полимера в процессе переработки на структуру и свойства изделий можно, сравнив отливки литья под давлением. Визуальное сравнение отливок, полученных обычным и вибрационным методами, показало, что при формовании в условиях вибровоздействия на поверхности изделий наблюдается ряд регулярных слабозаметных полос, расположенных перпендикулярно направлению течения. С повышением частоты вибровоздействия и температуры расплава эти полосы становятся менее заметными, а при достаточно больших значениях указанных параметров практически исчезают. Изделия, отлитые в вибрационном режиме, имеют меньшую степень ориентации (меньшую усадку), чем равные им по длине отливки, отформованные в традиционном режиме при той же температуре.
Список литературы: 1. Барамбойм Н.К. Механохимия полимеров. – М.: Химия, 1978. – 364с. 1. Басов Н.И., Любартович С.А., Любартович В.А. Виброформование полимеров. – Л.: Химия, 1979. – 174с. 2. Волков С.В., Черняк Б.Я. Сварка пластмасс ультразвуком. – М.: Химия, 1986. – 282с. 3. Пешковский С.Л. Кандидатская диссертация. – М.: МИХМ, 1972. – 48с. 5. Гуль В.Е., Акутин М.С. Основы переработки пластмасс. – М.: Химия, 1985. – 400с.
|