Теоретическая подготовка. Приближенно продолжительность нагрева листовой заготовки можно, рассчитать, определив тепловой поток

Приближенно продолжительность нагрева листовой заготовки можно, рассчитать, определив тепловой поток, излучаемый нагревателем.

В соответствие с законом Стефана – Больцмана интенсивность излучения нагревателя можно определить по формуле:

Здесь – константа излучения абсолютно черного тела; – приведенная степень черноты для параллельных поверхностей пластика и радиационного нагревателя; – коэффициент использования лучистого потока, зависящий от соотношения размеров заготовки и нагревателя, а также от расстояния между ними ; – общая площадь нагревателя, м²;

– длина и ширина зажимной рамы, м; Т₁ – температура на поверхности нагревателя, К; Т₂ – средняя температура листовой заготовки за цикл нагрева, К;

– начальная и конечная температура листовой заготовки, К.

Количество лучистой теплоты, которое должна получить полимерная заготовка, чтобы нагреться до требуемой температуры, можно определить по формуле:

где – площадь листовой заготовки, м²; – толщина заготовки, м; – плотность полимерного листа, ; – среднее значение удельной теплоемкости в интервале температур разогрева .

По данным удельная теплоемкость для разных полимеров при различных температурах рассчитывается следующем образом. Для ПЭНП:

1. в температурном интервале ниже точки плавления :

2. в температурном интервале :

3. для температур выше :

Удельную теплоемкость в различных температурных интервалах с достаточной для практических расчетов точностью рассчитывают по формулам:

1. для ПЭВП:

20 – 120		128 – 134
120 – 128		134 – 180

2. для наполненных ПВХ:

20 – 140
140 – 180

3. для пластифицированных ПВХ:

20 – 180
180 – 200

4. для ПС:

20 – 110
110 – 150
150 – 190

Расчет времени нагрева заготовки и перепада температур. Время нагрева листовой заготовки можно приближенно рассчитать по формуле:

.

Температура на облучаемой поверхности листа при одностороннем обогреве:

Температура на обратной стороне листа:

В качестве показателя неравномерности распределения температур на обеих сторонах листа используют безмерное отношение:

Эта величина зависит только от безразмерного критерия :

При двустороннем обогреве листовой заготовки Т_max рассчитывается для наружных поверхностей заготовки, а Т_min – для срединной поверхности, т.е. в уравнения вместо величины вводится .

Тогда

Таким образом, при одностороннем обогреве данного листа температура его обратной стороны будет на 32 градуса ниже, что может сказаться на равномерности вытягивания листа, а следовательно, и на равнотолщинности стенок изделий. Таковой просто не будет.

Поверхность заготовки, обращенная к излучающему нагревателю, нагревается из – за малой температуропроводности термопластов гораздо быстрее обратной поверхности листа. В результате на поверхности термопластичного листа может начаться термическое разложение термопласта, в то время как другая (большая) часть материала еще не успеет прейти из стеклообразного состояния в высокоэластическое. Увеличение интенсивности обогрева q не приводит к положительным результатам, вследствие того, что поверхностная термодеструкци термопласта начинает идти быстрее. Поэтому мощность нагревателя при одностороннем обогреве листа не должна превышать . следует помнить, что температура нагревателей излучения, как и расстояние их от поверхности листа, может регулироваться.

Формование листа обычно проводится в некотором интервале температур. Т_min – это та температура, при которой изделие с довольно острыми углами получается без отбеливания на сгибах. За Т_max считается та температура, при которой лист, закрепленный в прижимной раме, либо приобретает слишком большую мягкость и текучесть, провисая под собственным весом, либо пригорает вследствии термического разложения.

Расчет толщины стенок сформованных изделий.

Процесс формования оценивается коэффициентом вытяжки:

К_в=

Или степенью вытяжки, равной

(100 )

-толщина стенки изделия, мм

-толщина заготовки, мм

-конечная длина стенки изделия, мм

-начальная длина заготовки, мм

-конечная ширина стенок изделия, мм

-начальная ширина заготовки, мм

Для изделия, имеющего вид полого прямоугольного параллелепипеда, в основании которого лежит прямоугольник со сторонами а и b (а b)

F=2ab-b²