Типы литьевых форм полимеров

При литье кольцеобразных или имеющих форму гильзы изделий  в нескольких местах потоки расплава разделяются, и в местах их соединения образуются швы (линии стыка). Кроме  того, использование отдельных литниковых точек может привести к отклонениям  от геометрической конфигурации круга.

Если к коническому  литнику подсоединить «зонт» или диск, то поток расплава равномерно заполняет поперечное сечение кольца, предотвращая образование швов.

С помощью зонтичного или дискового литника могут быть изготовлены высококачественные изделия, обладающие способностью к сохранению заданной формы. Надо отметить, что такие литники требуют дорогостоящей дополнительной обработки, а втулка может располагаться только с одной стороны.

Рисунок 11. Зонтичный и дисковый литники:

 a – зонтичный литник; b – дисковой литник

 

• Кольцевой литник (рисунок 12 )

При изготовлении длинных трубообразных изделий зонтичный литник может стать причиной возникновения проблем, поскольку литниковые втулки формы располагаются только с одной стороны – это приводит к их

 

Рисунок 12. Кольцевой литник

 

деформации за счет давления втекающей массы. В таких случаях рекомендуется использовать кольцевой литник.

 

• Щелевой литник (рисунок 13)

Щелевой литник может считаться  разрезанным и растянутым кольцевым  литником. Разводящий канал, предшествующий гнезду литьевой формы, и следующее  за ним сужение обеспечивают равномерный вход расплава в форму по всей длине литника.

Щелевой литник используется, когда  изделия заполняются таким образом, чтобы расплав от литника в гнездо литьевой формы тек в основном в одном направлении, что поможет избежать перекоса изделия.

Рисунок 13. Щелевой литник

 

• Туннельный литник (рисунок 14)

При использовании туннельного  литника заполнение гнезда происходит с боковой стороны, и при раскрытии частей литьевой формы и выталкивании изделие автоматически отделяется от литника. Принцип действия туннельного литника представлен на рисунке 15.

 

Рисунок 14.Туннельный литник

 

Рисунок 15. Принцип работы туннельного литника.

 a – замкнутая литьевая форма: 1 – подвижная часть литьевой форма; 2 – неподвижная часть; 3 – режущая кромка; 4 – туннель; 5 – разводящий канал; 6 – плоскость разъема; b – разомкнутая литьевая форма: 1 – выталкиватель; 2 – изделие и литник в разделенном виде; 3 – выталкиватель центрального литника

 

Разводящий канал направлен  вдоль поверхности отделения не напрямую в гнездо литьевой формы, а входит в нее и виде конического туннеля, проходящего через неподвижную часть литьевой формы.

Когда подвижная часть  литьевой формы раскрывается, то ее сопровождают изделие и литник. При  этом туннель у впускного литника  срезается с помощью, образующейся в литьевой форме, режущей кромки. Затем изделие и литник извлекаются выталкивателем из формы.

Преимуществом туннельного  литника является автоматическое отделение литника при размыкании формы или при извлечении детали.

В качестве недостатка такого литника следует рассматривать  большое падение давления, а также  боковой впуск.

 

• Боковой точечный литник (рисунок 16)

На боковом точечном литнике разводящий литник располагается в плоскости разъема. Заполнение гнезд происходит сбоку, изделия извлекаются из формы вместе с разводящим литником. Между литниковым каналом и гнездом литьевой формы есть только короткий зауженный участок с почти точечным поперечным сечением. Размер этого точечного литника зависит от толщины стенки изделия и его размера и может быть очень малым, поскольку расплав в литниковом канале сильно нагревается за счет высокой скорости при впрыскивании и трения.

Впускной литниковый канал должен присоединяться к центру разводящего канала, поскольку именно там расплав дольше всего сохраняется в пластическом состоянии. Таким образом, стенка разводящего канала не захватывает застывший расплав, и он не попадает в гнездо литьевой формы.

Рисунок 16. Боковой точечный литник

• Центральный точечный литник (трехсекционная литьевая форма) (рисунок 17)

 Использование трехсекционной  литьевой формы дает возможность заполнять формующую полость по центру изделия с помощью точечного литника. Трехсекционная литьевая форма имеет две плоскости разъема. Одна из них служит для извлечения изделий из литьевой формы, а вторая – для извлечения разводящего литника. При размыкании литьевой формы точечный литник отделяется от изделия, после чего они могут быть извлечены отдельно друг от друга.

 

Рисунок 17. Центральный точечный литник (трехсекционная литьевая форма):

1 – плоскость  разъема 1; 2 – плоскость разъема  2

 

• Предкамерный точечный литник

 В литниковой втулке, обращенной к мундштуку узла  впрыска, имеется большая полость (предкамера), переходящая в точечный литник. При первом впрыске предкамера заполняется расплавом полимера, кромка которого охлаждается и термически изолирует внутренний расплав. При достаточно быстрой смене производственных циклов пластичная сердцевина сохраняется.

Нежелательный теплообмен между стенкой предкамеры и холодной литьевой формой может быть снижен путем помещения предкамеры в предкамерную втулку, по внешнему периметру которой имеется желобок, выступающий в роли изоляции.

Для передачи тепла от мундштука узла впрыска в предкамеру может быть использован медный наконечник, необходимость и котором возникает прежде всего при изготовлении толстостенных литых изделий, так как существует опасность не затвердевания расплава в течение необходимого периода охлаждения.

• Горячеканальные литьевые формы

 

При литье под давлением  изделий в горячеканальных формах обеспечивается наиболее равномерное заполнение и уплотнение гнезд формы. При этом отсутствует затвердевающая литниковая система.

Затраты на изготовление таких  форм выше обычного, но они обладают следующими преимуществами:

• отпадает необходимость в расходе энергии на нагрев и охлаждение системы разводящих каналов;

•   время охлаждения изделия не зависит от охлаждения литников;

•   возможно увеличение длины литниковых каналов;

• отсутствуют нарушения технологического процесса ввиду зависания литников;

•   отсутствуют литниковые отходы.

При использовании горячеканальных литьевых форм расплав с момента входа в литьевую форму и до момента поступления и формующую полость остается теплым и текучим.

К горячеканальным формам предъявляются определенные требования:

• оптимальность условий подготовки расплава полимера, то есть однородность температуры и отсутствие термической деструкции;

• горячеканальная форма  не должна оказывать влияние на цикл литья под давлением;

• литьевая форма должна легко запускаться и не давать сбоев в процессе эксплуатации;

• смена цвета и материала  должна проходить просто и быстро. Различают системы с внешним  и внутренним обогревом канатов.

Системы с внешним  обогревом

В системах, использующих внешний  обогрев, разводящие каналы расположены  в распределительной плите, которая нагрета до температуры расплава. Температура этой плиты поддерживается постоянной с помощью термочувствительного элемента с регулирующим устройством.

Термическая изоляция распределительной  плиты по отношению к холодной литьевой форме осуществляется за счет воздушного зазора. Использование открытых внизу и вверху вертикально расположенных разводящих литников создает эффект дымовой трубы (камина), влияющий на эффективность изоляции.

Системы с внутренним обогревом

В системах, использующих каналы с внутренним обогревом, разводящие каналы расположены непосредственно  в неподвижной части литьевой формы. Размеры разводящих канатов  заданы таким образом, что внутри них могут быть размещены трубчатые  нагревательные патроны. Течение расплава происходит по кольцевому каналу между нагревательным патроном и стенкой разводящего канала. Около стенки канала образуется затвердевший граничный (наружный) слой, изолирующий находящийся внутри расплав от холодной литьевой формы.[3]

3.3 Типы литьевых форм

 

Литьевые формы могут  разделяться по типу устройства, используемого  для извлечения изделия.

• Клиновая литьевая форма

Для уменьшения поднутрений¹ рекомендуется использовать данный тип формы. С помощью наклонных колонок движение размыкания литьевой формы передается на клиновые полуматрицы, которые перемещаются перпендикулярно по отношению к движению размыкания. При размыкании формы клиновые полуматрицы высвобождают изделие, после чего выталкиватель сдвигает его с формующего стержня.

• Кассетная литьевая форма

Для поднутрения, относящегося к небольшой внешней или внутренней части литьевой формы, используются кассеты, которые как и клиновые полуматрицы с помощью наклонных  колонок или зубчатых реек перемещаются одновременно с движением размыкания формы. При необходимости кассеты  могут быть перемещены посредством  гидравлики. Такое перемещение осуществляется за счет устройства управления литьевой машины независимо от движения литьевой формы.

• Выворачивающая литьевая форма

Для прямолинейного отделения от литьевой формы изделие с внутренней резьбой, которая представляет собой поднутрение, необходимо вывинтить еще и форме. После чего изделие может быть извлечено.

Винтовое движение создается  за счет движения размыкания формы  через ходовой винт с крутой резьбой. Ходовой винт остается в неподвижном  состоянии вместе с неподвижной частью формы. Маточная гайка с шестерней протягивается через ходовой винт – этим ей придается вращение. Через центральную шестерню вращательное движение передается на отдельные резьбовые знаки, которые за счет ведущей резьбы выворачиваются из литого изделия. Вращательное движение может быть создано также зубчатой рейкой или двигателем.

• Литьевая форма с плавающей головкой

Практическое решение  проблемы поднутрений, вывинтить которые  невозможно, – применение падающей втулки, которая состоит из двух частей: из термостатированной средней втулки и оформляющей подвижной сегментной гильзы.

• Этажная литьевая форма

В серийном производстве изделий, у которых площадь прессования по отношению к их объему велика, рекомендуется использовать этажные литьевые формы. В такой форме формующие полости расположены не только рядом друг с другом, но и друг за другом (во второй плоскости разъема). Это позволяет лучше использовать путь размыкания прессового узла машины и объем ее впрыска. Формы оборудованы нагреваемым каналом. Для извлечения изделия формы размыкаются на двух уровнях.

 

 

 

 

 

 

 

3.4 Конструктивные  особенности литьевых форм для  различных видов литья

3.4.1 Инжекционно – раздувные формы

 

Инжекционно – раздувные формы состоят из двух узлов, а именно из литьевой и раздувной форм. К литьевой форме относится так называемый керн, который в процессе раздува выступает и качестве раздувного дорна. Другая задача керна состоит в подаче заготовки к узлу раздува.

Как правило, формы изготавливаются  из стали.

Наряду с формообразующими элементами в состав каждой ипжекционно – раздувной формы входит устройство, предназначенное для извлечения изделия из нее. Оно состоит из снимающей плиты и выталкивателя, срабатывающего от сжатого воздуха.

Еще одной составной частью формы являются участки термостатирования, которые могут быть изолированы друг от друга и управляться отдельно. На рисунке 18 приведен пример разделения формы на зоны термостатирования.

Рисунок 18. Зоны термостатирования раздувной формы

 Зона 1 служит для охлаждения горлышка бутылки и ввиду ее интенсивного охлаждающего действия, изолируется от прочих компонентов формы посредством воздушных каналов. В зоне 2 – корпус формованного изделия. Здесь должна обеспечиваться оптимальная температура раздувания и формования. На участке литника (зона 3) вновь необходимо интенсивное охлаждение, которое способно противодействовать нагреву формы за счет прилегающего мундштука. Зона 4 служит для поддержания определенной температуры керна, который может быть как натрет, так и охлажден.

3.4.2 Литьевые формы для производства изделий из вспененных термопластов

 

Для изготовления изделий из вспененных термопластов используются литьевые формы, которые несколько отличаются от обычных. Ввиду более низкой выталкивающей силы металла форм наряду со сталью могут быть использованы и такие материалы, как смола, алюминий, цинковые или медные сплавы. Решающими критериями в этом вопросе являются количество изделий и требования, предъявляемые к их размерной точности.