Сайт И.А. Барвинского
 

    Перейти в раздел:    
Главная страница сайта

Предыдущая страница:
Публикации

Следующая страница:
Наши проекты

  

Вопросы и ответы
по технологии литья пластмасс и компьютерному анализу

Отвечает И.А. Барвинский

Обновлено: 31.08.2010

Консультации по литью пластмасс проводятся на форуме Caduser.ru

   

Вопрос:  Столкнулись с проблемой литья изделий из АБС перламутрового цвета – на изделиях видны следы течения и линии спая. Проблема проявляется на различных типах изделий и с различной литниковой системой, но только на перламутрах. Есть предположение, что причина в красителях (краситель полистирольный). (Олег, г. Барнаул)

Ответ: Это типичная проблема для перламутровых пигментов и пигментов с эффектами металлического блеска. Она связана с резким изменением ориентации частиц пигмента, которые имеют форму пластинок или чешуек, в местах спая и в областях, где возникают неустойчивое течение разных видов. Неустойчивое течение надо, конечно, исключать (за счет правильной конструкции литниковой системы и использования профиля скорости впрыска), а вот с линиями спая для обычных суперконцентратов сделать почти ничего нельзя. При образовании спая часть чешуек пигмента ориентируются перпендикулярно поверхности – это уменьшает отражение света, и спай выделяется четкой темной линией. 
     Для решения этой проблемы разработчики пигментов и суперконцентратов предлагают специальные решения. Хороший эффект дает уменьшение содержания в пигменте крупных чешуек, особенно в сочетании с некоторыми органическими пигментами. Также применяются комбинированные пигменты, которые, помимо частиц плоской формы, содержат определенную долю частиц сферической формы (тут важен и размер частиц). При выборе суперконцентрата желательно посмотреть отлитые образцы со спаями – серьезные фирмы, изготавливающие концентраты пигментов, делают такие образцы, учитывая распространенность этой проблемы. Но конечно на практике все упирается в стоимость материала.

  

Вопрос:  Какие виды дефектов позволяет выявить MPI?

Ответ: MPI/Flow позволяет предупредить и устранить большую часть типов дефектов. Однако это происходит не таким простым образом, как обычно считают. При расчете получают информацию о процессе литья и поведении полимерного материала при литье, на основании которой пользователь делает вывод о том или другом дефекте. 
     Некоторые типы дефектов диагностируются автоматически, однако и в этом случае требуется специальная оценка влияния сетки, условий анализа и других факторов. Например, программа рассчитывает положение спаев (во всех современных программных продуктах спаи рассчитываются по углу схождения потоков). Для того, чтобы сделать вывод о внешнем виде или прочности спая, необходимо хорошо представлять механизм образования спая. 
     В
MPI/Flow можно выявить недолив, облой, низкое качество (плохой внешний вид и малую прочность) спаев, воздушные ловушки, подгары (несколько типов), повышенные остаточные напряжения (часть факторов), серебристость и разнотонность (связанную с механодеструкцией), утяжки, коробление (часть факторов) и др. 
     Факторы, влияющие на коробление, подробно оцениваются в MPI/Warp (неравномерность объемной усадки, ориентационные эффекты, неравномерное охлаждение пресс-формы).
     Вопрос о дефектах – один из самых сложных вопросов в современном литье под давлением, поскольку их возникновение связано с большим количеством физико-химических явлений, происходящих в процессе переработки материала. На сегодняшний день механизмы образования дефектов литьевых изделий и их взаимосвязь с параметрами процесса и особенностями материала изделия остаются предметом научных дискуссий. В книгах эти вопросы часто обсуждаются упрощенно. Для того, чтобы корректно прогнозировать дефекты, необходимо иметь хорошую подготовку в области технологии литья пластмасс. (9.06.2008)

  

Вопрос: Какие основные факторы влияют на погрешность анализа литья пластмасс?

Вопрос: На точность расчета влияет все: модель отливки (сетка), модель процесса, численный метод, модель литьевой машины, фактическое состояние литьевой машины, модель полимерного материала, характеристики полимерного материала, стабильность реального полимерного материала и т.д.
     Система Moldflow в целом обеспечивает неплохой баланс между точностью прогнозирования и стоимостью расчетов. Это подтверждается популярностью системы. Имеется немалое количество зарубежных научных статей и диссертаций, в которых результаты анализа Moldflow сравниваются с экспериментальными данными, ссылки на статьи приводятся в нашей библиографии.
     Вопрос о точности результатов конкретной задачи – один из наиболее сложных. Часть вопросов мы обсуждаем в руководствах. Например, большое влияние (иногда до 20-30%) на расчет давления при впрыске оказывают входовые потери давления. Для того, чтобы учесть этот фактор необходимо иметь в базе данных, кроме информации по сдвиговой вязкости (зависимости вязкости от скорости сдвига), данные по продольная вязкости (в 3
D- анализе) или коэффициенты Бегли (в 2.5D-анализе), однако эти данные имеются только для небольшого количества материалов.
    
Профессионализм пользователя заключается в том, что он, зная факторы, которые влияют на точность прогнозирования, при решении конкретной задачи выбирает решение, устойчивое как к ошибкам анализа, так и к нестабильностям реального производства. Правильный результат анализа – это всегда следствие высокой квалификации пользователя. (9.06.2008)

  

Вопрос: Как в MPI находится оптимальный вариант технологии литья пластмасс и что подразумевается под оптимизацией?

Ответ: В самом простом и наиболее распространенном подходе: 1) ищется техническое решение (конструкция, технологический режим), которое позволяет получить изделие без дефектов, максимально устойчивое к изменению условий (как говорят, робастное решение). 2) изучаются возможности снижения стоимости (себестоимости) решения за счет уменьшения веса изделия, литников, времени цикла.
     В
MPI/Flow автоматически определяется скорость впрыска для модели изделия без литника или с горячеканальным литником, однако ее оптимальность требует специальной проверки. 
     В MPI/Optim автоматически рассчитывается ступенчатый профиль скорости впрыска и давления выдержки.
     Если пользователь не скован по времени, может проводиться оптимизация с применением математических методов. MPI/Flow включает анализ с использованием планирования эксперимента, в том числе анализ чувствительности (метод Тагути).
     Могут применяться и другие методы оптимизация, включая нейронные сети и нечеткую логику, однако в этом случае план эксперимента (последовательность расчетов) и обработка результатов выполняются вне MPI. Имеется множество публикаций с использованием MPI для такой оптимизации. Список публикаций Вы можете найти в библиографии, опубликованной на нашем сайте. (9.06.2008)

   

Вопрос:  При литье деталей из термопластичных эластомеров через несколько дней на поверхности детали обильно выделяется масло. Марка материала - Драйфлекс 500120 (твердость по Шору А12). Изготовитель эластомера говорит что это неизбежно при литье. Чем можно удалить масло с поверхности детали? Замена на полиуретановые эластомеры даст результат?

Ответ: Термоэластопласты на основе SEBS обычно содержат в качестве пластификатора минеральное или силиконовое масло. Особенно много масла в марках с низкой твердостью. Выделение масла на поверхность изделия при переработке может быть связано со слишком высокой температурой расплава полимера. Необходимо учитывать, что температура расплава в материальном цилиндре определяется не только заданной температурой по зонам цилиндра, но и тепловыделением в расплаве. Тепловыделение в расплаве (диссипативное тепловыделение) увеличивается при повышении частоты вращения шнека (основной фактор) и противодавления. 
     Одной из проблем термоэластопластов на основе SEBS с большим содержанием масла является выделение масла в процессе хранения и эксплуатации изделий. Но процесс выделения масла очень сильно зависит от рецептуры конкретной марки, условий литья, хранения и эксплуатации.
     Ряд фирм выпускают специальные марки SEBS для двухкомпонентного литья. Для улучшения адгезии такие марки содержат масло в минимальных количествах.
     В термопластичных полиуретанах низкая твердость достигается за счет химического состава самого полиуретана - при увеличении содержания эластичных блоков. Но марки с твердостью по Шору менее А70 обычно содержат пластификатор - масло. Твердость пластифицированных полиуретанов начинается где-то с А50. Твердость А12 кроме SEBS можно получить, наверное, только в термопластичных эластомерах на основе SBS и специальных сверхмягких термопластичных вулканизатах (TPV).
     По поводу выбора растворителя для удаления масла с поверхности детали. Надо выяснить тип масла, наличие других полимерных и неполимерных добавок в SEBS. Этот материал может иметь сложный состав, поэтому вопрос о взаимодействии отлитой детали с конкретным растворителем весьма непрост. Проще всего обратиться за рекомендацией к изготовителю материала. (1.05.2008)

   

Вопрос:  В пресс-форме с точечными впусками и двумя плоскостями разъема литник остается в неподвижной полуформе, и его приходится извлекать вручную. Изделие при этом – идеальное. Материал: АБС. Формы заказывали в Китае, получили образцы деталей. (Андрей)

Ответ: Возможно, литник переуплотнен, т.е. на нем очень маленькая или отрицательная усадка. Здесь надо обратить внимание на момент переключения с впрыска на выдержку под давлением, это переключение должно производиться при 92-99% заполнения отливки. При задержке переключения возникает пиковой давление, под действием которого переуплотняется и изделие и литник. Также надо оценить длительность выдержки под давлением. Выдержку под давлением заканчивают сразу после застывания впускного литника. Если далее держать давление, в изделие оно уже не передается и уплотняется литник. 
     Причинами залипания литника могут быть также недостаточное время охлаждения литника, дефекты поверхности литниковых каналов (например, царапины), неправильное соотношение между диаметрами отверстия сопла и литниковой втулки. (1.05.2008) 

  

Вопрос:  Мы спроектировали два изделия: ведро и крышку для ведра. Эти изделия между собой должны плотно сопрягаться. Но у нас возникли опасения, что усадка может пойти по-разному на ведре и крышке. Мы, как правило, закладываем усадку на полипропилене одинаковую - 2%. Возможно ли как-то просчитать разницу усадок на этих изделиях?
Материал изделий: Полипропилен ПП21270 (Томск). Толщина стенки одинаковая – 1.6 мм. Впрыск в центр изделий (ГКС). Ведро: высота - 270 мм, диаметр по верху в месте сопряжения с крышкой - 285 мм. Крышка: диаметр - 289 мм, высота - 30 мм. (Антон)

Ответ: Линейная усадка при литье под давлением не является фундаментальным свойством термопластичного материала, а зависит от особенностей конкретного технологического процесса. То, что мы называем усадкой, является следствием двух конкурирующих процессов: с одной стороны, уменьшения объема полимера при охлаждении (объемная усадка), с другой – компенсации этого изменения при подпитке. Чем больше компенсация, тем меньше результирующая усадка. Объемная усадка повышается с увеличением толщины стенки изделия. Процесс компенсации определяется, прежде всего, давлением выдержки: чем больше давление, тем больше компенсация. При небольшой толщине изделия и большом давлении выдержки, усадка может уменьшиться практически до нуля или даже принять отрицательные значения. При отрицательной усадке изделие «залипает» в полости.
     Существуют 3 подхода к прогнозированию усадки. В первом подходе усадка определяется экспериментально на прототипах изделия. При выборе прототипа надо учитывать особенности конструкции: толщину, габаритные размеры, места впуска, конструкцию литника и т.д. Это самый точный, но дорогостоящий метод. Именно он наиболее популярен. В обычной конструкторской практике задают некую среднюю усадку (в Вашем примере - 2%), которая определяется на образцах в конкретных условиях литья и, в общем, не имеет отношения к усадке реального изделия. После измерения полученных отливок, форму дорабатывают или вносят изменения в КД на изделие.
     Во втором подходе используют зависимости усадки от толщины, давления выдержки (это главные факторы) и других технологических параметров процесса, определенные экспериментально на стандартных образцах. Эти данные приводятся некоторыми фирмами-изготовителями материалов. 
     Обобщенно, по данным разных фирм, для ненаполненного полипропилена:

- усадка при толщине стенки 1.6 мм составляет порядка 1.3 - 1.6%; 
- изменение усадки при изменении толщины составляет +(0.19 - 0.33%) / 1 мм
(усадка увеличивается при увеличении толщины);
- изменение усадки при изменении давления выдержки: -(0.12 - 0.18%) / 10 МПа
(усадка уменьшается при повышении давления выдержки).

     Условия уплотнения полимера на образцах могут значительно отличаться от условий уплотнения реального изделия, прежде всего, из-за конструкции литниковой системы. Горячеканальная система, если она не слишком длинная, создает хорошие условия уплотнения изделия, приближенные к условиям уплотнения образцов при стандартных испытаниях: образцы отливаются с использованием достаточно толстых коротких литников, которые не создают проблем с передачей давления выдержки в литьевую полость. Существует множество факторов, которые влияют на усадку. Если, например, в реальном изделии уплотнение производится через утоньшение, это сильно затрудняет процесс уплотнения, и усадка может быть значительно больше, чем усадка на образце той же толщины. Для полипропилена, как кристаллизующегося материала, также большое значение имеет анизотропия усадки: разница между продольной и поперечной усадкой. При радиальном заполнении из центра изделия, как в Вашем случае, усадка, измеренная на внешнем контуре, соответствует продольной усадке.
     В третьем подходе усадка в конкретном изделии оценивается в компьютерном анализе. В системе
Moldflow для этого выполняется анализ стадий впрыска (MPI/Flow), анализ выдержки под давлением и выдержки на охлаждение (MPI/Flow), анализ линейной усадки (MPI/Shrink). В этом подходе могут применяться различные методики. Точность расчета зависит от многих факторов: используемой методики, модели материала и т.д.
     В Вашем примере, видимо, не так важно спрогнозировать точное значение усадки, сколько обеспечить одинаковую усадку в месте сопряжения. Изменяя давление выдержки, можно управлять усадкой (горячеканальная система упрощает управление). Проблема заключается в том, что в конкретном процессе давление выдержки можно менять только в некоторых пределах. Верхний предел давления выдержки определяется рядом факторов: усилием замыкания литьевой машины (максимальное давление равно усилию замыкания машины за вычетом некоторого запаса, поделенному на площадь проекции отливки), деформациями деталей пресс-формы, а также конструктивными особенностями детали (например, наличием тонкостенных элементов, которые легко переуплотняются). Нижний предел связан с требованиями к внешнему виду изделия: при малом давлении выдержки появляются утяжки и дефекты текстуры. Уменьшение давления выдержки также может привести к повышенному короблению.
     Так как ведро имеет бОльшую длину потока, чем крышка, при одинаковом давлении выдержки среднее давление внутри полости для ведра будет меньше, а значит усадка будет больше. Поэтому для получения одинаковой усадки для ведра необходимо применять большее давление выдержки, чем для крышки. (29.06.2007)

  

Вопрос:  При литье высокоточной детали типа "шайба" (внешний диаметр - 19.8 мм, диаметр отверстия шайбы - 12,5 мм, толщина - 1.8 мм) столкнулись с проблемой уплотнения детали - разброс толщины шайбы до 0,1 мм. Наибольшая усадка материала - в месте стыка потоков, строго напротив литника. Материал медицинского назначения - SBS  Mediprene 500750 M. Литье производится в холодноканальной 12-ти местной форме с туннельными литниками (L = 3.5 мм, d = 6 мм, диаметр литника при входе в деталь – 0.6 мм). Сечение разводящих литников: 5 x 5 мм, следующий 3 x 3 мм. Литьевая машина не позволяет снизить скорость впрыска ниже, чем 40% (объем цилиндра 50 г. при навеске - 7 г.). При уплотнении за счет дозы, давления появляется облой. Возможен ли вариант получения качественной  детали в этих условиях?

Ответ: Такое распределение усадки (высокая усадка в конце потоков, низкая - вблизи впуска) обычно является следствием распределения давления в гнезде формы на стадии уплотнения (низкое давление в конце потоков, высокое – вблизи впуска). 
     Для выравнивания усадки применяют профиль давления выдержки со сбросом давления: после переключения на выдержку под давлением дают высокое давление (при этом уплотняются дальние от впуска области), затем давление сбрасывают ступенчато или линейно в зависимости от возможностей литьевой машины (при этом ближние к впуску области уплотняются при меньшем давлении). 
     Если возникает проблема с облоем, можно использовать более сложный профиль давления выдержки: после переключения на выдержку под давлением дают невысокое давление, затем давление поднимают до значения, которое необходимо для нормального уплотнения дальних областей, далее производят ступенчатый или линейный сброс давления.
     При толщине 0.6 мм впускной литник из
SBS застывает примерно за 0.5-0.6 с после окончания впрыска, перекрывая подачу давления в гнездо формы. Т.е. в Вашем случае весь профиль давления должен уложиться в 0.5-0.6 с. При таком малом времени выдержки вряд ли можно получить желаемый эффект.
     При отсутствии эффекта надо увеличить толщину впускного литника в самом тонком месте. Время до застывания впуска увеличится (например, при толщине 1 мм для застывания
SBS требуется примерно 1.5 с), и процессом уплотнения можно будет проще управлять. 
     Необходимо также иметь в виду, что высокая скорость впрыска способствует интенсивному тепловыделению в расплаве. Если скорость впрыска слишком высока, расплав может разогреваться при заполнении гнезда, что также может увеличивать усадку в конце потоков, т.к. недоуплотнение дальних областей в этом случае повышается. Это усложняет ситуацию.

  

Вопрос:  Прочитав книгу "Литье пластмасс под давлением". Под ред. Т. Оссвальда, Л.-Ш. Тунга, П.Дж. Грэманна, я увидел различие в описании модели потока. В этой книге написано, что принцип потока Хеле-Шоу основан на предположении, что расплав является несжимаемой ньютоновской жидкостью, а инерцией и скольжением на стенках можно пренебречь. Вы писали, что расплав является сжимаемым…(Ильнур)

Ответ:  Хеле-Шоу (H.S. Hele-Shaw) написал свою работу в 1898 году, и она не имела никакого отношения к течению расплавов пластмасс. В ней действительно были такие допущения, о которых пишут авторы упомянутой Вами книги.
     Метод Хеле-Шоу очень "подошел" к течению расплавов полимеров в так называемых тонкостенных изделиях, т.е. когда толщина изделия существенно меньше длины-ширины. В первой работе, в которой данный подход был использован для моделирования течения полимеров при литье термопластов (Hieber C.A., Shen S.F. A finite-element / finite-difference simulation of the injection-molding filling process.
J. Non-Newton. Fluid Mech., 1980, v. 7, p. 1-32), также были все эти допущения.
     В последующем были сделаны многочисленные изменения, но основные моменты модели остались: нет
зависимости давления от толщины (т.е. нет течения в направлении толщины), нет скольжения на стенке, нет инерционных сил, теплопередача в направлении толщины происходит только за счет теплопроводности и др. Поэтому этот подход во многих работах для краткости называют моделью Хеле-Шоу (в последнее время также используют термин "2.5D анализ"), чтобы отличить его от других подходов (2D, 3D). 
     Конечно, при моделировании сейчас учитывается, что расплавы полимеров являются сжимаемыми неньютоновскими жидкостями.

  

Вопрос:  При литье деталей типа "клавиша" из поликарбоната образуются матовые пятна вокруг литника. При повышении скорости впрыска пятно увеличивается. Наилучших результатов добились при низких скоростях впрыска. Т формы - 95 оС. В процессе настройки встречаются и качественные детали. Нет стабильности. Может плохая вентиляция формы?

Ответ:  Это типичные симптомы явления, называемого неустойчивым заполнением. Оно связано с высокоэластическими свойствами расплава и конструкцией литниковой системы. Одним из эффективных способов его устранения является снижение скорости впрыска при прохождении расплавом впускного литника - используется профиль скорости впрыска. Для необогреваемых ("холодноканальных") литников применяется профиль со снижением скорости впрыска на впускном литнике. Высокая скорость впрыска поддерживается при заполнении центрального и разводящих литников. Перед впускным литником скорость резко снижается, и впускной литник расплав проходит на очень маленькой скорости. После входа в изделие скорость резко поднимается до нормальных значений. Для того, чтобы реализовать подобный профиль, машина должна иметь, по крайней мере, 3 ступени скорости впрыска. Если таких возможностей нет, то вносят изменения в литниковую систему. Хорошие результаты дает также увеличение температуры формы (до 100-120 оС, если позволяют возможности термостатирующего устройства и особенности конструкции изделия) и применение материала с увеличенным показателем текучести расплава.

  

Вопрос:  У меня на производстве появилась следующая проблема: излом замка в указанном месте, после проверки замка на упругость... Mатериал: Армлен ПП СВ30-1-901. На данное изделие заложены испытания на морозостойкость: выдержка детали в камере при -40 С в течение часа, потом проверяются замки на упругость. Данные испытания деталь не проходит, после мороза замки трещат. (Андрей)

Ответ:  Растрескивание может быть вызвано многими причинами. Для того чтобы в них разобраться, часто приходится проводить достаточно трудоемкий анализ. При этом необходимо учитывать, что напряженное состояние изделия определяется как приложенной внешней нагрузкой, так и остаточными напряжениями (в первую очередь макронапряжениями), существующими в отлитом изделии.
     Для материала, содержащего стекловолокно, вначале необходимо посмотреть, нет ли вблизи места разрушения резкого изменения ориентации стекловолокна. Так как усадка поперек волокна намного превышает усадку вдоль волокна, на границе участков с разной ориентацией возникают большие остаточные напряжения. Резкое изменение ориентации стекловолокна обычно наблюдается в области спаев, вблизи впусков, в местах резкого изменения толщин и др. В данном случае недалеко от места разрушения к основной части замка примыкают более тонкие ребра, в которых, очевидно, будет другая ориентация стекловолокна. Поэтому место соединения ребер с основной частью замка будет иметь значительные остаточные напряжения. 
     Очень большое значение имеет также равномерность распределения стекловолокна по длине и сечению области изделия.
     Судя по фотографии, на поверхности изделия имеются разводы, которые могут свидетельствовать о неустойчивом заполнении. Данный эффект сам по себе способен создать повышенные остаточные напряжения. Причиной неустойчивого заполнения может быть тонкий впускной литник (в Вашем случае 1.65 мм – обычно для стеклонаполненных материалов рекомендуются более толстые литники: 2.5 - 3 мм). Тонкий впускной литник может также быть причиной неравномерно распределения стекловолокна в изделии. Неустойчивое заполнение можно устранить при использовании специального профиля скорости впрыска.
     Необходимо оценить другие конструктивные факторы, которые могут давать вклад в остаточные напряжения. К таким факторам, например, относится резкий перепад толщин (также в месте соединения ребер с основной частью замка), неравномерное охлаждение (в данном случае явно затруднен отвод тепла от внутренних углов ребер и от области между ребрами). 
     Можно выделить еще ряд конструктивных и технологических факторов, которые в данном случае могут повышать уровень остаточных напряжений. Я бы отметил возможное недоуплотнение замка, т.к. подпитка этой области на стадии выдержки под давлением производится через более тонкую основную часть изделия. При недоуплотнении может возникать более рыхлая структура, обладающая пониженной прочностью.
     Даже при высоком уровне остаточных напряжений изделие часто сохраняет целостность при отсутствии концентраторов напряжений. К таким концентраторам относятся, например, внутренние углы с малыми радиусами закруглений.
    Непосредственно в месте разрушения в данном изделии не видно явных факторов, которые могут приводить к образованию остаточных напряжений, кроме неустойчивого заполнения и недоуплотнения замка. Однако вблизи этой области, как отмечалось выше, таких факторов достаточно много. 
     В рассматриваемом случае нельзя также исключать предположение, что уровень напряжений, возникающий при изгибе замка, слишком велик для данной марки материала. Может быть, нужно взять марку с большей эластичностью (с меньшим модулем упругости и большим относительным удлинением). Необходимо учитывать механическое поведение полимера после испытаний на морозостойкость. Я думаю, в этом вопросе Вас может проконсультировать изготовитель материала.

  

Вопрос: Мы хотим изготовить шарик диаметром 17.3 мм на термопластавтомате. Шарик должен быть непрочным и при выстреле в металлический лист из пневматического оружия с расстояния 8 - 10 метров разрушаться или деформироваться, то есть не давать рикошет и быть одноразовым. Вес шарика должен быть от 3 до 3.3 г. Какой полимер можно использовать для этой цели, и возможно ли вообще литье такого шарика?

Ответ:  Литье монолитного шарика диаметром 17 мм осуществимо, хотя это и связано с определенными трудностями. При обычном литье под давлением такого изделия существуют две основные проблемы: сложность уплотнения и длительный цикл. Чтобы обеспечить уплотнение, необходимо либо применять очень толстые разводящие и впускные литники (соответственно получаем проблему отделения литника и след от литника), либо использовать горячеканальное сопло с запорным клапаном (это значительно увеличивает стоимость пресс-формы). Длительный цикл (до 10 и более минут) повышает себестоимость изделия и ограничивает выбор материала (можно применять только термически стабильные полимеры). Вес изделия можно регулировать в определенных пределах, изменяя технологические параметры подпитки. При этом внутри изделия при недостаточной подпитке может образовываться усадочная полость.
     Проблемы с подпиткой можно решить при использовании вспенивающей добавки. Я думаю, в этом случае можно рассмотреть также применение вспенивающей добавки в сочетании с каким-нибудь не очень тяжелым дисперсным наполнителем, например, каолином или мелом. Наполнитель снижает усадку, т.е. облегчает уплотнение, но повышает вес. Вспенивающая добавка уменьшает вес. Это позволит более тонко отрегулировать комплекс свойств (геометрия изделия - вес - механические свойства).
     Разработано множество других вариантов литья со вспениванием (MuCell и т.д.), но во всех случаях необходим длительный цикл литья.
     Есть также интересная технология "Two shell overmolding". Предварительно отлитые две полусферы меньшего диаметра закладывают в форму в качестве шарообразной вставки и отливают шарообразное изделие требуемого диаметра. В этом случае два последовательных достаточно коротких цикла литья дают значительную экономию времени. Кроме того здесь больше возможностей по выбору материала: нет особых требований к термостабильности, можно применять полимеры с более высокой плотностью, использовать наполнители.
     В борьбе с дорогостоящим длительным циклом можно рассмотреть литье двух полых половинок с последующим соединением их сваркой в сферу. 
     Что касается выбора материала, то тут надо ответить на несколько вопросов, обязательно учитывая особенности конкретной технологии изготовления. Кажущаяся плотность изделия (вес, деленный на объем) составляет около 1.2 г/см3. С учетом использования вспенивающих добавок или других вариантов технологии возможности применения материалов с различной плотностью достаточно широки. Из недорогих сравнительно термостабильных материалов можно рассмотреть в первую очередь полиэтилен, полипропилен, наполненные термопластичные олефиновые эластомеры (TPO), из более дорогих - иономеры, отличающиеся высокой термостабильностью. Для технологии "Two shell overmolding" можно рассмотреть множество других материалов (POM и т.д.).
    Эксплуатация изделия проводится в условиях экстремальных ударных нагрузок. Поэтому из указанных требований к эксплуатационным свойствам изделия  трудно сформулировать требования к стандартным механическим характеристикам материала. В таких случаях обычно нужно проводить специальные исследования проблемы или испытания.

   

Вопрос: При литье изделия из поликарбоната на холодноканальной форме в самом толстом месте изделия образуются пузыри. На аналоге  этого изделия пузырей нет. Как можно избавиться от пузырей? Слышал, что в литниковой системе используются какие-то специальные ловушки для воздуха. Поликарбонат сушили на итальянской сушилке с влагопоглотителем.

Ответ: При литье поликарбоната образование внутренних полостей часто связано не с наличием влаги и летучих, а с недоуплотнением. Возникают усадочные раковины, которые в поликарбонате могут выглядеть как пузыри. В нормальном процессе усадка при охлаждении полимера в полости в значительной степени компенсируется добавлением в полость определенного объема расплава (стадия подпитки). Высокая вязкость поликарбоната затрудняет этот процесс. Чаще
всего это связано с ошибками в конструкции литниковых каналов, в частности слишком тонкие впускные и разводящие литники обычно приводят к такому дефекту. Некоторую информацию Вы можете найти в статье.

  

Вопрос: В справочнике по пластмассам на Вашем сайте, указаны следующие значения по усадкам для ПА-66:

     Усадка при литье под давлением
для ПА-66

     Типичная усадка для ненаполненных марок: 
                                  продольная: 1.5 - 2.2; 1.6 - 2.0; 1.2 - 2.5%.
                                  поперечная: 1.6; 1.8; 2.0%.

     Типичная усадка для стеклонаполненных марок (30% стекловолокна): 
                                  продольная: 0.2 - 0.3; 0.4; 0.5%.
                                  поперечная: 1.0; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5%.

     Не могли бы Вы ответить на вопрос: при расчёте формообразующих деталей пресс-форм, какую усадку учитывать: продольную, поперечную или обе? И в случае усаживания математической модели изделия, какой коэффициент принимать для осей X, Y, Z. (Анатолий, Нижний Новгород)

Ответ: Мы привели значения "типичных" усадок, чтобы показать, что "типичной" усадки для ПА-66 не существует в природе, и надо всегда уточнять усадку конкретной марки материала.
     Усадка реального изделия зависит от множества факторов (конструкции изделия и литниковой системы, технологического режима и др.) и отличается от значений усадок (продольной, поперечной, средней), определяемых на стандартных образцах. В реальном изделии усадка везде разная: обычно, чем ближе к впуску, тем усадка меньше. Может быть нулевая и отрицательная усадка, когда размер изделия оказывается больше размера полости.
     Продольная усадка - это усадка в направлении течения расплава. В реальном изделии расплав часто меняет направление при заполнении, поэтому усадка в направлении осей X, Y,Z часто не соответствует продольной или поперечной усадке. Для материалов, содержащих стекловолокно, необходимо учитывать, что под "продольной" и "поперечной" усадкой понимается усадка соответственно вдоль волокна и поперек волокна, а направление ориентации волокна не совпадает с направлением течения расплава. 
     Методика прогнозирования усадок (с определенными ограничениями) существует, но на сегодняшний день не описана ни в одной из книг. Все это не располагает к оптимизму, но это реальность.
     Более или менее надежно значения усадок можно определить на прототипе изделия. Прототипом может быть требуемое изделие без мелкой деталировки или похожее изделие. Но и тут необходимо учитывать влияние конструкции литниковой системы и др. 
     В традиционной конструкторской практике изготавливается пресс-форма с учетом какой-то усадки (обычно это средняя продольная усадка), а потом происходит ее доработка. Т.е. в этом случае само изделие является прототипом. При таком подходе надо обеспечить возможность доработки точных размеров, что тоже непросто, а в некоторых случаях невозможно.
     Для кристаллизующихся материалов, к которым относится ПА 66, необходимо учитывать доработки при определении стоимости пресс-формы и времени ее изготовления. Объем доработок можно уменьшить, если задание усадок производится на основе анализа информации по усадкам аналогичных изделий.
     Использование разных усадок в направлении осей при преобразовании модели изделия в модель литьевой полости приводит к неприятным искажениям окружностей и прочих элементов конструкции.

      

Вопрос: При производстве катушек намагничивания столкнулись со сложностями. Корпус катушки (изготовлен предварительно) с намотанным проводом мы заливаем в двух гнездах. Температура формы 135-140 °С, форма подогревается. Материал заливки и корпуса и катушки PPS GF 40%. Мы произвели контрольные измерения. Геометрия гнезд, каналов и туннелей одинакова. Проблема заключается в том, что одно гнездо заливается хуже второго. Гнезда расположены в горизонтальной плоскости. Какие могут быть причины? И второй вопрос. Довольно часто, без изменения параметров заливки, поверхность изделий приобретает серый оттенок, и высокую шероховатость. Это однозначно, не так называемый "дизель эффект" поскольку, с этой проблемой мы уже сталкивались. Горения, как такого, в этом случае нет. Какие могут быть причины в этом случае? (Александр, Schleusingen, Германия). 

Ответ: В принципе существует множество причин, по которым может наблюдаться неравномерность заливки гнезд. В Вашем случае я бы прежде всего обратил внимание на следующие моменты:
     1) Правильность выбора литьевой машины для данного процесса: соответствие объема впрыска машины объему отливки, скорость впрыска и давление литья, обеспечиваемые машиной. 
     2) У Вас 2-х гнездная форма, Вы закладываете в форму заготовки (корпус с намотанным проводом) и заливаете все это пластмассой. Вы подогреваете форму до 135-140°С. Из Вашего текста неясно, подогреваете ли Вы заготовку? Холодная заготовка может создавать серьезную проблему при литье полифениленсульфида (повышается нестабильность процесса). Чтобы повысить температуру заготовки ее надо либо предварительно нагревать, либо дополнительно выдерживать в форме перед заливкой пластмассы (пластмасса тем временем может подгорать в материальном цилиндре литьевой машины). Важный момент - стабильность цикла литья. При закладке заготовок роботом, стабильность цикла обеспечивается, при ручной закладке - нет. Стабильность цикла литья в данном случае определяется стабильностью температуры заготовки в момент заливки ее пластмассой. 
     Факторы 1) и 2) сами по себе не приводят к неравномерности заполнения гнезд, но могут значительно усиливать неравномерность, вызванную другими причинами.

     3) Очень важно центрирование заготовок в форме. В Вашем случае это может быть самым сложным моментом всей технологии. Малейшая разница в центрировании заготовок может привести к разной заливке гнезд.
     4) Наличие в литниковой системе ловушки для холодной капли - застывшего полимера, образующегося на выходе из сопла литьевой машины. Это очень важно в холодноканальной литниковой системе. Если такая ловушка не предусмотрена, холодная капля обычно попадает в одно из гнезд, затрудняя процесс его заполнения. 
     5) Гнезда (а в Вашем случае и размеры заготовок) могут чуть-чуть различаться размерами в пределах допуска. Для тонкостенных изделий и изделий с тонкостенными участками это может приводить к различию течения полимера в гнездах. Мы сталкивались с такой ситуацией. 
     6) Самыми важными факторами, определяющими заполняемость, являются толщина изделия и толщина впускного литника (толщина определяется диаметром вписанной окружности). Обратите внимание на размеры области перехода от разводящего литника к впускному (в Вашем случае, как я понял, это туннельный литник) - они также могут оказывать большое влияние на поведение полимера при литье.
     7) Гнезда могут иметь различное охлаждение (охлаждение производится нагретой охлаждающей жидкостью). Для этого может быть несколько причин. При течении охлаждающей жидкости в каналах охлаждения, она нагревается, забирая тепло. Это может приводить к разной температуре гнезд (наиболее холодным оказывается гнездо, расположенное ближе к точке входа охлаждающей жидкости). При правильно сконструированной системе охлаждения, разогрев охлаждающей жидкости незначительный. Могут быть и другие причины, по которым гнезда охлаждаются по разному. Например, наличие воздушных зазоров между формующей поверхностью и каналом охлаждения (их нужно тщательно промазать теплопроводной смазкой). При слишком интенсивном охлаждении для стеклонаполненных материалов часто наблюдается повышенная шероховатость поверхности. 
     8) На заполняемость может влиять отвод воздуха из гнезд. Если воздух не успевает отводиться из гнезда, возникает эффект дизеля - происходит разогрев воздуха, сжимаемого потоком расплава, при этом материал горит, и возникают различные дефекты поверхности (в том числе может повышаться шероховатость).
    
Изменение цвета обычно связано с  деструкцией полимера. Причиной может быть перегрев полимера (в материальном цилиндре, горячеканальной литниковой системе, на впуском литнике), а также механодеструкция полимера (при слишком тонком впускном литнике в сочетании с высокой скоростью впрыска).

   
  
           
Rambler's Top100 Copyright (C) Барвинский И.А., Барвинская И.Е., 2000-2017

Перепечатка публикаций сайта допускается только с разрешения авторов