Технология литья предусматривает следующие основные этапы:
- Смыкание формы (начало цикла). При смыкании формы следует избегать удара, поэтому в конце смыкания скорость замедляют.
- Движение узла пластикации вперед с прижатием мундштука к литниковой втулке формы.При горячеканальной литниковой системе узел пластикации остается прижатым к форме весь цикл.
- Впрыск ранее набранной дозы расплава при движении шнек-поршня вперед. В начале впрыска обратный клапан на конце шнека перекрывает канал и предотвращает перетекание расплава из предмундштуковой зоны назад к загрузочной зоне. Период впрыска делится на этапы заполнения формы и сжатия расплава.
- Заполнение формы в период впрыска. Заполнение происходит с вытеснением воздуха из формы через вентиляционную систему. При впрыске возникают большие напряжения и скорости сдвига, особенно в приповерхностных слоях, которые приводят к значительной ориентации молекул полимера.
- Сжатие расплава. Происходит по завершении полного заполнения формы стремительно, и давление в форме возрастает до максимального в доли секунды.
- Выдержка под давлением (подпитка). Осуществляется в течение определенного времени в целях дополнительной подпитки и компенсации усадки по мере охлаждения. В этот период параллельно с подпиткой происходит интенсивное охлаждение полимера от стенок к середине сечения. В конце этапа в предмундштуковой зоне должна оставаться подушка расплава 2 – 6 мм вдоль по оси («остаточная подушка»), шнек не должен доходить до крайнего левого положения.
- Выдержка на охлаждении без давления. Используется для окончательного затвердевания материала во всем объеме, включая срединную область. В этот период передачи давления от машины к форме не происходит и по мере охлаждения давление внутри формы постепенно снижается.
- Загрузка. С началом этапа выдержки на охлаждение или с некоторой задержкой подается команда на вращение шнека, при этом полимер перемещается по межвитковым каналам шнека от зоны загрузки к предмундштуковой зоне, преодолевая заданное гидравликой противодавление. При этом шнек под действием расплава перемещается в заднее положение, а набранная доза расплава накапливается в предмундштуковой зоне при давлении до 200 – 250 бар.
- Декомпрессия. Технологический прием принудительного перемещения шнека назад на небольшое расстояние к загрузочной зоне для уменьшения давления в предмундштуковой зоне после набора дозы, использующийся при применении сопла открытого типа для исключения самопроизвольного истечения предварительно уплотненного расплава после отведения мундштука от формы. При использовании запирающихся сопел в декомпрессии нет необходимости.
- Отвод сопла осуществляется при использовании форм с застывающим литником для уменьшения теплопередачи от горячего мундштука к холодной литниковой втулке. При длительном контакте сопла и литниковой втулки конец мундштука и находящийся в нем расплав остывают до низких температур; с другой стороны, излишний нагрев литниковой втулки препятствует остыванию центрального литника, что может вызвать нежелательное удлинение цикла. Для отвода сопла весь узел впрыска отодвигается на 100 – 200 мм в заднее положение до начала нового цикла.
- Период охлаждения в форме. Включает несколько вышеперечисленных этапов; начинается после полного заполнения формы, включает короткий период уплотнения расплава, периоды выдержки под давлением и выдержки на охлаждение без давления. За это время происходит полное отверждение отливки до жесткости, обеспечивающей надежное выталкивание (съем) без повреждения отформованной детали.
- Размыкание формы. Происходит по завершении полного охлаждения отливки.
- Выталкивание (съем) отливки из формы. Используется при открытой форме в конце хода подвижной плиты при наталкивании хвостовика выталкивающей системы на стопор (упор) машины или с помощью гидравлического толкателя машины после открытия формы. В ряде случаев вместо выталкивателей в форме используется плита съема, которая имеет ограничители хода и при движении подвижной полуформы сдвигает отлитую деталь.
- Форма открыта. По окончании выталкивания форма остается открытой до начала смыкания. Для работы машины в автоматическом цикле без участия оператора необходимо использовать формы со съемом детали, извлечением литника и их падением в поддон машины без участия оператора. При изготовлении деталей, которые требуют бережного съема без падения детали в поддон, съем детали осуществляет оператор или применяют манипуляторы, как правило, с вакуумными присосками, с помощью которых деталь извлекается из формы и переносится в зону упаковки в стороне от машины. По окончании выталкивания и съема детали (и литников для холодноканальных форм) при автоматическом режиме работы цикл заканчивается и дается команда на смыкание формы, т.е. на новый цикл.
Полное время цикла при литье может составлять всего 4 – 5 с. Для малогабаритного тонкостенного литья и доходить до нескольких минут для крупногабаритных толстостенных отливок. Для традиционного литья полное время цикла варьируется от 10 – 12 до 60 – 90 с. В зависимости от толщины и веса изделия, типа термопласта.
Литьевая машина совершает операции в заданной последовательности для обеспечения всех этапов литья, при этом работают нагреватели в 3 – 5 зонах по длине цилиндра, включая сопло, температуры которых устанавливаются дифференцированно. Скорости вращения шнека, скорость впрыска, давление литья и их изменение во времени задаются согласно рекомендациям и уточняются технологом при запуске новой детали. Кроме названных параметров, необходимо задавать величину противодавления, остаточную подушку, величину декомпрессии, момент переключения давления в конце заполнения формы, продолжительность всех интервалов по циклу, температуру формы (индивидуально для матрицы и пуансона) и загрузочной зоны и др.
Для получения качественных изделий и оптимизации технологических параметров литья необходимо знание процессов, происходящих в форме на этапах заполнения, выдержки под давлением и выдержки на охлаждение. На этих этапах формируются структура и свойства пластмассовой детали.
Литье под давлением термопластов / Ю.П. Ложечко (кандидат технических наук), 2010