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 и т. 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 С₂ — себестоимость одного цикла формования изделия; N — число деталей на годовую программу; С₂ — себестоимость формы на одно гнездо.

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

Далее вычисляют объем отливки Q₀ при оптимальной гнездности:

где Q_n — номинальный объем впрыска; эта величина принимается по паспорту машины либо по данным каталогов или проспектов фирм — изготовителей оборудования; Q_H — объем одного изделия (без учета арматуры); к_г — коэффициент, учитывающий соотношение объемов изделий и литниковой системы (для горячеканальных систем всегда принимается fcj = 1); (3₂ — коэффициент использования машины.

(для аморфных полимеров (З_х = 0,7 ч- 0,8, а для кристаллических полимеров (З_х = 0,6 *0,7).

Ниже приведена зависимость коэффициента от объема изделия Q_H:

Затем проверяется пластикационная производительность литьевой машины:

где А_п — номинальная (по полистиролу) пластикационная производительность; (3₂ — коэффициент, учитывающий отношение пластикационной производительности по данному материалу к ее значению по полистиролу; t_0XJI — время охлаждения (при литье термопластов t₀ = t_0TB) или время отверждения (при переработке реактопластов t₀ = t_0TB) изделия; G_H — масса одного изделия (без учета арматуры).

Ниже приведены значения коэффициента для различных термопластов:

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<<�Ви8<</ (где 8, В, I — соответственно толщина, ширина и длина изделия), время охлаждения составляет:

для изделия типа «цилиндр» с радиусом R и длиной I

для изделия типа «параллелепипед» с толщиной 5, шириной В и длиной I

для изделия типа «кольцо», у которого h, S, R_H, R_B — соответственно толщина, ширина, наружный и внутренний радиусы (ft = R_H— R_B),

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

Для изделия из реактопласта составляющая общего времени цикла t_OXJ1 должна быть заменена временем выдержки на отверждение изделия ?_отв. Отрезок времени ?_отв может быть определен так:

где t_H — время нагрева расплава от температуры литья Т_л до температуры в центре изделия ?_{ц и}, отличающейся на 15—20 °С от температуры стенки t_vy.

(здесь d — средняя толщина стенки изделия).

Составляющая ?_{ц и} является временем отверждения изделия при Г_{ц и} 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_в ~ 0,5); ?_вп и t_HJI время выдержки на отверждение и время нагревания соответственно (определяются из эксперимента на пластометре Канавца); Т_п — температура измерительной камеры пластометра Канавца; Т_в — температура материала после впрыска и сжатия; (3 — постоянная, для различных марок литьевых реактопластов; (3 = (0,02 ч- 0,03) с^-1;

где ?_{н п} — время нагревания в пластометре до температуры отверждения Т_отв; 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 Р_п — 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 -г- 1,25 — учитывает КПД системы смыкания формы; q — давление массы в оформляющем гнезде.

Для полистирола в среднем q = 32 МПа; для других полимеров q может быть рассчитано по формуле.

где Рф — давление в форме;

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

Величина гидравлического сопротивления формы Рф определяется из гидравлического расчета.