Выбор литьевых машин

Выбор литьевого оборудования проводится по трем основным критериям: максимальный объем впрыска, пластикационная производительность и усилие смыкания форм. Однако перед соответствующим расчетом необходимо решить ряд более общих вопросов:

• — установить, требует ли материал, из которого будет производиться изделие, каких-либо конструктивных особенностей литьевой машины (конструкции шнека, сопла, узла смыкания форм ит. п.);
• — определить, есть ли необходимость в применении специализированной машины (для многоцветного литья, ротационной, с дегазацией расплава и т. д.);
• — в зависимости от характера изделия выбрать компоновку машины (горизонтальную, вертикальную или угловую).

Только затем приступают к выбору конкретной машины. Сначала из условия наименьшей себестоимости определяют возможную гнездность формы, в которую будут отливаться изделия (этот расчет носит предварительный характер; окончательно гнездность устанавливается в соответствии со многими параметрами выбранной машины):

где С| — себестоимость одного цикла формования изделия; N— число деталей на годовую программу; Сг — себестоимость формы на одно гнездо.

Значения С и С₂ принимают по нормативам для условий конкретного производства.

Далее вычисляют объем отливки Go ^ПР^И оптимальной гнездности:

где — номинальный объем впрыска; эта величина принимается по паспорту машины либо по данным каталогов или проспектов фирм — изготовителей оборудования; Q" — объем одного изделия (без учета арматуры); к — коэффициент, учитывающий соотношение объемов изделий и литниковой системы (для горячеканальных систем всегда принимается к — 1); pi — коэффициент использования машины (для аморфных полимеров Pi =0,7-*-0,8, а для кристаллических полимеров Pi =0,6+ 0,7).

Ниже приведена зависимость коэффициента к_{ от объема изделия 0_И:

Затем проверяется пластикационная производительность литьевой машины:

где А" — номинальная (по полистиролу) пластикационная производительность; Рг — коэффициент, учитывающий отношение пластикационной производительности по данному материалу к ее значению по полистиролу; /_охд — время охлаждения (при литье термопластов /₀ = ton) или время отверждения (при переработке реактопластов Iq = ton) изделия; (?" — масса одного изделия (без учета арматуры).

Ниже приведены значения коэффициента для различных термопластов:

Термопласт р2.

Полиэтилен низкой плотности…0,88.

Полиэтилен высокой плотности…0,75.

Полиметилметакрилат…0,65.

Полиамид…0,625.

Поликарбонат…0,4.

Для определения времени охлаждения необходимо мысленно схематизировать форму изделия и представить все изделие или его отдельные элементы в виде пластины, цилиндра, шара или кольца. Если изделие состоит из нескольких элементов, то время охлаждения рассчитывается для каждого из них, а за время охлаждения всего изделия принимается наибольший результат из полученных по ниже приведенным формулам.

Для изделия типа «пластина», у которого 8 «В и 6 «/ (где 8, В, /—соответственно толщина, ширина и длина изделия), время охлаждения составляет:

для изделия типа «цилиндр» с радиусом R и длиной /.

для изделия типа «параллелепипед» с толщиной 8, шириной В и длиной /.

для изделия типа «кольцо», у которого Л, 5, R_H, Л_в — соответственно толщина, ширина, наружный и внутренний радиусы.

(Л = Л_н — /у,.

где а — коэффициент температуропроводности, который находим при средней температуре Т=(Г_С +Т_Л)/2; Г_л —температура литья; T_w — температура стенки оформляющей полости формы; Т_с — средняя температура, до которой охлаждается изделие; /" — время выдержки изделия под давлением.

Для изделия из реактопласта составляющая общего времени цикла /охл должна быть заменена временем выдержки на отверждение изделия /отв. Отрезок времени /отв может быть определен так:

где /" — время нагрева расплава от температуры литья Т_я до температуры в центре изделия /ц._и, отличающейся на 15—20 ^вС от температуры стенки t_w:

(здесь 3 — средняя толщина стенки изделия).

Составляющая /ци является временем отверждения изделия при Тпм и может быть рассчитана по следующей формуле:

где К_в — коэффициент, учитывающий степень отверждения материала в канале формы (поскольку вязкость материала очень высока, то выдержку можно прервать при достижении степени отверждения 50—60%, поэтому К_ь «0,5); и /_нл — время выдержки на отверждение и время нагревания соответственно (определяются из эксперимента на пластомстре Канавца); Г_п — температура измерительной камеры пластометра Канавца; Т_л — температура материала после впрыска и сжатия; р — постоянная, для различных марок литьевых реактопластов; Р = (0,02 + 0,03) с-¹; где /_н.п — время нагревания в пластометре до температуры отверждения 7^,; В — постоянная, определяемая из технической характеристики пластометра.

Значения эмпирических коэффициентов приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1. Значения эмпирических коэффициентов, используемых при расчете времени нагревания в пластометре.

Последним проверяем усилие смыкания формы:

где /^ — номинальное усилие смыкания; F— площадь проекции одного изделия на плоскость разъема формы; к₂ = 1,1 — учитывает увеличение площади проекции изделий на плоскость разъема формы; к₃ = 1,11 + 1,25 — учитывает КПД системы смыкания формы; q — давление массы в оформляющем гнезде.

Для полистирола в среднем.

где — давление в форме;

(здесь /—длина формы; П — периметр поперечного сечения формы).

Величина гидравлического сопротивления формы рф определяется из гидравлического расчета.