Процессы, протекающие при литье

Процессы, протекающие при литье

При литье под давлением термопластов протекают следующие основные процессы:

  • сушка полимера при нагреве до загрузки в литьевую машину с диффузией молекул воды изнутри твердых гранул под вакуумом или без него
  • транспортирование гранул вращающимся шнеком в нагревательном цилиндре с нагревом, пластикацией и гомогенизацией в межвитковом пространстве
  • предварительное уплотнение расплава до 150 – 250 бар с одновременной его дегазацией от паров воды и других летучих при использовании вращающихся трехзонных шнеков со степенью сжатия до 2,5
  • сжатие расплава в предмундштуковой зоне до 800 – 2500 бар и впрыск (инжекция) сильно сжатого расплава через мундштук и литник в относительно холодную литьевую форму
  • заполнение формы, сопровождаемое неизотермическим течением расплава полимера в условиях высоких скоростей сдвига
  • ориентация макромолекул, интенсивная теплоотдача от полимера к форме с застыванием полимера в ориентированном состоянии
  • кристаллизация частично кристаллизующихся термопластов при  высоком давлении и интенсивном охлаждении с формированием надмолекулярных структур
  • окончательное затвердевание отливки с возрастанием плотности, уменьшением объема, увеличением литьевой усадки и формированием окончательной структуры
  • постлитьевое охлаждение отливки после выталкивания из формы, сопровождаемое дополнительной усадкой, короблением и частичной релаксацией остаточных напряжений.

Сушка гранул проводится с нагревом в твердой фазе, в связи с чем скорость диффузии молекул воды через толщу твердого материала ограничена и требует довольно продолжительного времени, определяемого несколькими часами.
Для ускорения сушки вместе с нагревом часто используют и вакуумирование.

Пластикация полимера со снижением вязкости при нагреве происходит при одновременном смешении с красителями и другими добавками прямо в цилиндре. Нагрев ведется постепенно, а не резким нагревом в первой зоне, в противном случае возникает пробка из подплавленных гранул в зоне загрузки.

В условиях интенсивного перемешивания в цилиндре с трехзонным шнеком (зоны загрузки, сжатия и дозирования) происходит пластикация и гомогенизация расплава с образованием однородной по составу и консистенции массы.

Уплотнение полимера необходимо по двум причинам. Во-первых, при загрузке насыпная плотность гранул с учетом воздушных промежутков составляет 0,5 – 0,6 г/ куб. см, а плотность монолитного полимера при комнатной температуре и атмосферном давлении примерно в два раза выше. Во-вторых, при температуре литья плотность расплава намного ниже, чем монолитного полимера при 20 ?С , поэтому для компенсации объемной и линейной усадки требуется значительное сжатие нагретого расплава при заполнении формы.