Лабораторна робота №1“Дослідження процесу виготовлення полімерної тари способом лиття під

тиском”

МЕТА РОБОТИМетою роботи є ознайомлення з обладнанням для виготовлення

полімерних виробів методом лиття під тиском, вивчення конструкції та принципу дії лабораторної ливарної машини, визначення оптимальних технологічних параметрів процесу виготовлення литва на лабораторній машині, оцінка якості одержаних виробів.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІЛиття під тиском є одним із основних методів виготовлення полімерної

тари. Особливістю литої тари є точне відтворення у формі як зовнішньої поверхні виробу, так і внутрішніх порожнин. В той же час такі фактори, як здатність полімера до заповнення виливної форми, анізотропія властивостей матеріалу, залишкові напруження у виробі, ускладнюють одержання литої тари з товщиною стінки менше 1мм. Товсті стінки, відносно велика маса литва та низька теплопровідність полімерів збільшують тривалість затвердіння виробів у формі. У поєднанні з високою вартістю обладнання і оснащення це зумовлює підвищену вартість литої тари у порівнянні з тарою, що виробляється іншими способами.

Лиття під тиском доцільно використовувати для виготовлення багатообігової транспортної та технологічної тари, а також окремих елементів упаковки (закупорювальних засобів, функціональних пристроїв і т.ін.), де потрібна висока точність виконання.

Конструктивними ознаками литої тари є жорсткість, відсутність різких переходів, плавні заокруглення, широке використання ребер жорсткості, нервюр і кантів. Для виготовлення литої тари і упаковки використовують різні термо- і реактопласти. Найчастіше використовуються такі термопласти, як поліетилен, поліпропілен, полістирол, ПВХ, АБС-пластики.

Процес лиття під тиском складається з таких основних операцій: пластикація перероблювального матеріалу, інжекція пластикованого матеріалу до виливної форми, формування виробів (отвердіння) у формі. Виходячи з цього у ливарних машинах виділяють такі технологічні вузли: пластикації, інжекції та замикання форм. Пластикація та інжекція можуть виконуватися як різними вузлами, так і суміщеним вузлом.

За видом пластикаційно-інжекційних вузлів розрізняють такі ливарні машини: поршневі, черв'ячно-поршневі, одно- і багаточерв'ячні. Черв'ячні пластикаційно-інжекційні механізми можуть бути з осьовим переміщенням черв'яка чи без нього. Для виготовлення литої тари найчастіше застосовують одночерв'ячні ливарні машини з осьовим переміщенням черв'яка.Якість литва значною мірою залежить від правильного підбору технологічних параметрів. До основних параметрів лиття під тиском належать температурний

режим переробки, тиск уприскування та формування, температура виливної форми, час витримування під тиском і охолодження матеріалу в формі.

Під час виконання даної лабораторної роботи для виготовлення литва використовується ливарна машина (термопластавтомат).

Технологічний процес виготовлення литої тари включає в себе операції підготовки (забарвлення, сушіння, підготовка вихідної суміші), основні операції формування та заключні операції (механічна обробка, видалення грату і ливників, переробка відходів).

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИДля дослідження надаються такі пристрої та матеріали: ливарна машина;

штангенциркуль; терези; поліетилен низької густини (високого тиску).У процесі виконання роботи визначають: температуру в зонах

матеріального циліндра; час витримування під тиском та час охолодження матеріалу у формі. Температура перероблення матеріалу визначається виходячи з температури плавлення полімерних матеріалів.

Рис.1 Схема ливарної машини1 – рама; 2 – нижня плита (нерухома); 3 – колони; 4 – верхня опорна плита (траверса);

5 – верхня рухома каретка; 6 – матеріальний циліндр; 7 – поршень(нерухомий); 8 – нижня рухома каретка; 9 – гідроциліндр; 10 – манометр; 11 – клапан гідросистеми; 12 – насосна

станція; 13 – клапан матеріального циліндру; 14 –нагрівачі нижньої і верхньої зон; 15 – ливарна форма; 16 – пружини зворотного ходу каретки; 17 – пульт керування.

Перед початком роботи вивчають конструкцію і принцип дії ливарної машини (рис.1). Вмикають нагрівальний елемент матеріального циліндра. Необхідні значення температур встановлюють за допомогою регуляторів температури.

Гранульований поліетилен через воронку завантажують в матеріальний циліндр (6) де він розплавляється до рідкого стану. Матеріальний циліндр розігрівається нагрівачами (14). Зібрана ливарна форма (15) встановлюється на нижню каретку (8) так, щоб літниковий отвір форми знаходився навпроти клапана (13). Включається гідросистема і гідроциліндр (9) починає піднімати нижню каретку (8), ливарна форма (15), що знаходиться на нижній каретці з клапаном (13) і піднімає його. Клапан піднімається відкриває отвір, що з’єднує полость ливарної форми з матеріальним циліндром (6). При подальшому русі вгору нижньої каретки (8), починає підніматись і верхня каретка (5). Поршень (7) входить в матеріальний циліндр (6) і створює тиск р вприскування, необхідний для повного заповнення форми. Розплавлений полімер з матеріального циліндра через отвір у клапані під високим тиском вприскується у ливарну форму. Досягнувши верхнього положення, яке характеризується вирівнюванням зусилля гідроциліндра зусиллям від тиску у матеріальному циліндрі , каретки зупиняються.

Витримується час до повного заповнення форми матеріалом, після чого гідросистема включається на реверс (зворотній ход) і гідроциліндр (9) рухає каретку (8) вниз. Клапан (13) опускається, форма виходить з контакту з клапаном і переміщується в нижнє положення, знімається, розмикається і з форми видаляється готова упаковка.

Після проведеного досліду необхідно виконати наступні розрахунки.

1. Визначення тиску розплавленого полімеру у матеріальному циліндрі в момент інфекції матеріалу у ливарну форму (рис.2).

Рис.2Зусилля, що розвивається силовим гідроциліндром

(1)

де , мПа – тиск в гідроциліндрі. Вимірюється манометром гідросистеми. , мм2, – площа поперечного перерізу

гідроциліндра;

, мм – діаметр гідроциліндра

Зусилля опору, що створюється у матеріальному циліндрі.

(2)

де , мПа – тиск в матеріальному циліндрі.

, мм2 – площа поперечного перерізу матеріального циліндра; ,

мм – діаметр матеріального циліндра. Система знаходиться в зрівноваженому стані, тому можна записати

(3)

(4)

Звідси тиск розплавленого полімеру у матеріальному циліндрі при інжекції

2. Визначення швидкості, вприску розплавленого полімера у ливарну форму (рис.3)

Рис.3

Об’єм розплавленого матеріалу, який проходить через літниковий канал форми за одиницю часу.

(6)

де, мм2 – площа поперечного перерізу літникового каналу, через який

відбувається інжекція; ,

- діаметр каналу. - швидкість руху розплавленого матеріалу у літниковому каналі під час

інжекції.Необхідний час для заповнення ливарної форми (визначається

експериментально)

(7)

де - об’єм внутрішньої полості ливарної форми.З рівнянь (6) і (7) визначаємо швидкість інфекції розплавленого полімера у

ливарну форму

, м/с (8)

3. Визначення коефіцієнта усадки полімерного матеріалу в процесі виготовлення литої упаковки (рис.4).

Рис. 4Коефіцієнт усадки полімерного матеріалу визначається виразом

(9)

де - діаметр внутрішньої полості ливарної форми;D – діаметр готової упаковки;hф – висота внутрішньої полості ливарної форми.

Відносне значення усадки

(10)

4. Визначення максимальної продуктивності ливарної машини.

шт/год, (11)

де tц – тривалість циклу виготовлення однієї упаковки (визначається експериментально)

Результати замірювання та обчислення заносяться до табл.1.

Цикл мм

ргц тиск в гідроциліндрімПа

Vм3 об’єм кришки

tінж час інжекціїс

d 0 діам. каналу мм

tц , час циклу с

Рм, тиск в мат. циліндрМПа

інж

швидкість інжекціїм/с

Ку коеф. усадки

Z max прод.шт./год

Під час виконання роботи забороняється торкатися до нагрітих та рухомих частин машини. Потрібно також стежити, щоб до зони замикання виливної форми не потрапляли сторонні предмети.

Після завершення роботи машину перемикають на ручний режим, відводять циліндр, розкривають форму, вимикають електричне живлення.

ВИСНОВКИНа підставі виконаної роботи слід зробити висновки щодо переваг і

недоліків виготовлення полімерної тари способом лиття під тиском.За результатами визначення якості отриманих зразків дати висновок щодо

їх відповідності вимогам нормативної документації.Оформити протокол лабораторної роботи (дод. 1).

Контрольні запитання до виконання роботи1. Які конструктивні ознаки литої полімерної тари?2. Які основні операції входять до складу технологічного процесу лиття під тиском?3. Які Ви знаєте ливарні машини?4. Які основні параметри лиття під тиском впливають на якість виготовлення тари?5. Поясніть конструкцію ливарної машини.6. Якими пристроями оцінюють якість виробів, одержаних методом лиття під тиском?

ЛІТЕРАТУРА1. Брагинский В.А. Точное литьё изделий из пластмасс. - М.-Л.: Химия, 1977. - 342с.2. Брацихип Е.А. Технология пластических масс. — М.-Л.; Химия, 1974. - 262с.3. Лаптин В.В. Основы переработки термопластов литьём под давлением. - М.-Л.: Химия, 1974. - 362с.4. Кривошей В.Н., Соломенко М.Г., Шредер В.Л. Справочник, по полимерной упаковке. - К.: Техника, 1902. - 384с.