Пластмаси – Леене под налягане

март 26, 2013, 07:46  

Всеки,който се е занимавал с преработка на пластмаси знае,че отлетите изделия се свиват при охлаждане.Степента на свиване в голяма степен зависи от състава на прерабования материал.Полукристалните материали се свиват повече в сравнение с амарфните,а пълнителите намаляват степента на свиване на различните полимери в степен,която зависи от типа и количеството на добавения пълнител.

Геометрията на изделието също е фактор – тънкостенните изделия се свиват по-малко в сравнение с дебелостенните,тъй като тънките стени се охлаждат до равновесно състояние по-бързо.Условията на преработка също влияят.По-високи уплътняващи налягания ще намалят степента на свиване,а по-ниските температури на отливане  имат същия ефект,макар че когато става дума за температурата на матрицата ,изгодите може да са само временни.

Един от най-трудните аспекти при конструирането на матрици е определянето на  общото(комплексното) влияние на всички тези фактори на съотношението между размерите на инструмента и съответния размер на изделието.

Докато свиването се възприема като житейски факт,то относно времевата рамка,необходима  за постигане на стабилност на размерите на изделието,съгласието е значително по-малко.Това е важно от практическа гледна точка,тъй като проверката на размерите e  част от първоначалната проверка на изделието,правилното протичане на отделните стадии на процеса и по-нататъшните проверки на качеството по време на производството.

Измервания,извършини твърде рано,ще дадат лоши данни,но изчакването по-дълго от колкото е необходимо,създава риск коригиращите действия за поправяне на процеса ще се извършат твърде късно.Усилията да се произведат изделия с точни размери  често довеждат до използване на инструменти познати като горещи калибри.Това са приспособления от типа “минава-не минава”,които могат да се използват да проверка на изделието,което е още в процес на охлаждане и свиване,но е достигнало точката,в която крайния размер може да се предвиди точно на основа на установените съотношетия между размерите на горещото изделие и крайните размери на устойчивото изделие.

Изучаването на процеса на свиване на дадено изделие показва съотношението между размера и времето – функция,известна като експоненциално затихване.При изобразяване в линейна скала се получава графика като тази на изображението.01ptKHmaterials1

Размерите намаляват бързо през първите  няколко минути и степента на промяна става по-бавна с доближанането до равновесие.Не се забелязват по-нататъшни промени и се смята,че изделието е стабилно.Сравнението на размера на матрицата  и на крайния размер дава фактическата стойност на свиването(спрямо съответния размер на матрицата).

Интересно е да се сравни тази фактическа стойност с публикуваните от производителя на материала стойности.В случая на изделието,чиито данни са изобразени на графиката,материала беше ненапълнен РВТ(полибутилен-терефталат) като публикуваните за него стойности на свиването са 0,017-0,023 см./см.Критичния размер на изделието е  12,550 мм. плюс/минус  0,020 мм. а  фактическото свиване на размера на изделието спрямо размера на матрицата е 0,02197 см./см.

Критичния параметър,  за да се направи добро предвиждане на крайния размер на изделието, е  необходимото време,за което кривата да достигне хоризонталния си участък.Графиката за разглежданото изделие показва,че процеса на достигане на стабилни размери отнема 2 часа.Това е така,тъй като РВТ е полукристален полимер.Конкретната марка не съдържа пълнители или усилватели,които могат да ограничат свиването на полимера и номиналната дебелина на стената на това изделие е 0,64 мм.,така че процеса на охлаждане е относително бавен.Времетраенето на цикъла за това изделие е 60 сек.,така че ако изделието се произвежда несъответствуващо на спецификацията,като се изчакат 2 часа преди да се коригира настройката(на процеса),то това ще означава бракуване на 120 бр. изделия.Възможността да се направи корелация на размера на изделието  с крайния размер когато кривата “е направила завой”(т.е. 15-20 мин. след отливане на изделието)  може да спести стотици,а може би и хиляди бракувани изделия в продължение на година.

Но дали времевата рамка за завършване на свиването е 2 часа за всички изделия и видове материал?Излиза че не е така.Фактическото необходимо време,за да се достигне устойчивост на размерите,ще зависи от всички споменати по-горе фактори.За тънкостенни изделия от аморфни материали времето за изчакване може да е малко,нпр. 15 мин. и даже изделия с дебелина на стените  от 0,318  до  0,356  мм. ще достигне стабилни размери за половин час.Повечето лети под налягане изделия достигат стабилност на размерите в рамките на половин час.Но има дразнещи изключения.

На първо място размерите  на изделието са важни.Свиването спрямо размерите на матрицата е % от първоначално отлятия размер.Свиване от 0,010 см./см. съответствува на промяна на размера с 1%.Често представата ни за устойчивост се ограничава от това какво можем да измерим.Ако използваме инструменти,които имат точност 0,025 мм.,то тогава изделие с критичен размер от 2,54 мм. ще изглежда,че е достигнало устойчивост на размерите преди изделие,чиито критичен размер е 50 мм.  просто защото при изделието с по-малък размер последното изменение от 0,0025 мм. едва ли ще бъде уловено при по-малкото изделие и може би ще е само малък % от целия толеранс,докато при по-голямото изделие същия % изменение може да обхваща целия толеранс(допуск).

Изделията с много тънки стени представят значителни предизвикателства просто защото необходимото време за охлаждане на цялото изделие е разтеглено.Това е особено значим проблем за ненапълнени полукристални материали,където свиването е свързано с процеса на кристализация.Кристалите са добре подредени области  и  следователно заемат по-малко пространство в сравнение с аморфните области.С нарастване на степента на кристализация нараства и степента на свиване.

Ако искате да имате представа за обхвата на тези съотношения,отнесете се към данните за РЕЕК(полиетер-етер-кетон).Този полимер е бавно кристализиращ  и по тази причина може да се произведе както с  аморфна,така и  с полукристална структура в зависимост от степента(скоростта)  на охлаждане.Плътността на амарфния РЕЕК е 1,26 гр./куб.см.,докато при полу-кристалния е 1,30 гр./куб.см.Разликата е 3,2% и може да доведе до разлика в свиването 0,015 мм./мм. по всички направления.

Но дори при типични дебелини на стените има полу-кристални материали,които не следват правилата и  продължават промените за по-дълъг период от време – дни,не часове.И докато повечето от това време имаме  намаляване на размерите на изделието,то има моменти,когато размера на изделието  се увеличава.

Оставете коментар

Изкажете мнението си...
Ако желаете снимка, вземете си от Граватар!