Теоретическая подготовка. Масса изделия, его плотность могут быть повышены увеличением давления формования, а также за счет снижения температуры впрыскиваемого материала

Масса изделия, его плотность могут быть повышены увеличением давления формования, а также за счет снижения температуры впрыскиваемого материала. При повышении температуры переработки расплав будет расширяться и, следовательно, при впрыске в форму займет больше места, а значит изделие будет получаться более плотным.

Зависимость между давлением, температурой и удельным объемом, м³/кг (1/ величиной обратной плотности) на стадии формования и уплотнения расплава полимера может быть выражена видоизмененным уравнением Ван-дер-Ваальса:

(Р+ )(1/ 10^-3R^/T

Р - давление, МПа.

Т- средняя температура, К

- плотность при температуре переработки, кг/м³

-коэффициент, характеризующий силу межмолекулярного взаимодействия, МПа

-коэффициент, характеризующий величину пространства, занимаемого молекулами, м³/кг

R^/=R/M

Где R^/- коэффициент, характеризующий молекулярную структуру полимера, кДж/(кг*К), R=8, 31кДж/(кмоль*К)- универсальная газовая постоянная, М- мольная масса структурной единицы полимера, кг/моль.

Материалы	М, кг/моль	, Мпа	, м3/кг	R/ кДж/(кг*К),
Полиэтилен ВД Полиэтилен НД Полипропилен Полистирол СФ(сополимер формальдегида) Полиамид6, 10 Полиамид6 Полиметилметакрилат Этилцеллюлозный этрол Полиамид 12 Поликарбонат АТМ-2 (графитопласт)	28, 1 28, 1 - 60, 5	71, 7	0, 875*10-3 1, 11*10-3 0, 620*10-3 0, 822*10-3 0, 559*10-3 0, 738*10-3 0, 722*10-3 0, 734*10-3 0, 720*10-3 0, 78*10-3 0, 61*10-3 0, 656*10-3	0, 297 0, 297 0, 197 0, 0798 0, 277 0, 0295 0, 0733 0, 083 0, 137 0, 0421 0, 0327 0, 0733

Для сохранения постоянной плотности расплава, с повышением температуры его, следует повышать пропорционально давление. По этому уравнению можно определить возможную объемную усадку:

Примем обозначения: G_и и _и - масса и объем изделия, _р и G_р –плотность и масса расплава в форме.

G_и = G_р =

Давление, действующее на материал в форме, вследствие непрерывных потерь на отдельных стадиях процесса (в цилиндре, сопле, литниковых каналах), ниже давления, создаваемого первоначально шнеком. Давление в форме обеспечивается давлением в гидросистеме машины с учетом потерь давления в цилиндре и сопле. Давление литья Р_л (МПа), создаваемое шнеком при впрыске:

Р_л =Р_r D²_ц/d²_ш

Р_r –давление рабочей жидкости в гидроцилиндре по манометру, МПа

D_ц- диаметр гидроцилиндра, м

d_ш -диаметр шнека, м

ГОСТом 6540-68 установлен следующий основной ряд диаметров гидроцилиндров: 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000мм

Учитывая потери давления:

Р_л =Р_м + Р_м

Р_м- давление впрыска, МПа.

Если литьевая машина находится в исправном состоянии, то

Р_м= К Р_л

К- коэффициент, зависящий от перерабатываемого материала (для полиолефинов К=0, 5-0, 75, для полистирола К=0, 55-0, 7, для полиамидов К=0, 85-0, 9, для поликарбоната К=0, 7-0, 85)

Потери давления в пластикационном цилиндре, МПа:

Р_ц= Р_л+b( /

Р_л- давление на материал в цилиндре, МПа

-объем отливаемого изделия, м³

-максимально возможный объем отливки на данной машине, м³

-коэффициенты, зависящие от перерабатываемого материала.

Таблица1

Значения коэффициентов

материал			с
Полиэтилен ВП Полипропилен Ударопрочный полистирол Этрол	0, 143 0, 33 0, 187 0, 42	11, 5 4, 2 3, 6 10, 0	10, 0 6, 5 10, 0 5, 5

Расчет продолжительности цикла литья под давлением изделий и пластикационной способности литьевой машины проводят следующим образом:

-машинное время, с

-технологическое время, с

-продолжительность паузы между циклами, с

-продолжительность выдержки полимера под внешним давлением, с

-продолжительность охлаждения изделия в форме без внешнего давления, с

Технологическое время показывает продолжительность охлаждения до заданной температуры в центре изделия, при которой возможно извлечение готового изделия. При СТР 113-114 до формулы3, 36

Для цилиндрических изделий

В- ширина изделия, h-толщина стенки изделия, r -толщина стенки цилиндрического изделия, Т_м- температура впрыскиваемого в формующую полость материала, Т_ф- температура формы, Т_и=Т_ф+(10 30)-для тонкостенных изделий h 3 мм, Т_и= Т_ф+50- для толстостенных изделий h 5 мм) -коэффициент температуропроводности полимерного материала при температуре переработки м²/с

Машинное время :

=

-время смыкания, размыкания формы, время впрыска.

Тогда

Продолжительность пластикации полимера:

=

Обозначив и и учитывая, что

, получим

Пластикационная способность литьевой машины

где m – масса отливки, кг; v – объём отливки, м³; – плотность полимера,

Для роторных литьевых машин время цикла 3, 46, 348

Таблица3, 10

Фактическая пластикационная способность литьевых машин значительно может превышать минимальное значение

Пластикационной производительностью литьевой машины называют то количество материала , которое шнек способен непрерывно пластицировать в течение 1ч:

Здесь – объем изделия, м³; – плотность материала, ; n – число оформляющих гнезд;

Производительность литьевых машин Q можно рассчитать по формуле:

где m – масса изделия, г; – время цикла, с