Способ изготовления изделий из термопластов литьем под давлением Советский патент 1983 года по МПК B29F1/00 

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что при продавливании под давлением 900-1400 кгс/см оформляющие полости охлаждают от до -(-60°С, . .

3.Способ по пп.1-2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что при продавливании расплава через оформляющие полости осуществляют принудителное поступательное перемещение одкого из подвижных элементов оформляющих поверхностей -в направлении

течения материала, а для полых тел вращения - принудительное вращение одной из подвижных оформляющих поверхностей относительно другой,

4. Способ по пп,1-2, о т л и чающийся тем, что продавливание полимера осуществляют путем сближения поверхностей оформляющих полостей, заполняемых в объеме, в 1,5-3 раза превышающем объем изделий, и выдавливания избытка материаг ла. ..

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ .ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ ЛИТЬЕМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включаквдий заполнение расплавом полимера оформляющих ; Но/7оо$ / 1/е, eveffi/ff ахл /foffa f7 eaiwf / i т PoS OOfli Uif /ЙУ/77/УУ-«4 / / ffi 7 effifGfl6 ff&/O i t//f/f полостей при одновременном их охлаждении, выдержку под давлением и ох . лажден е/ отличающийся тем, что, с целью повышения прочности изделий, после заполнения оформляющих полостей расплав полимера продавливают при температуре не выше температуры плавления или текучести термопласта на 20-25°С и давлении 900-3000 кгс/см через оформляющие полости, охлаждаемые от -20с до температуры начала плавления или .текучести термопласта до достижения твердого агрегатного сосi тояния полимера по объему изделий. (О с t/ л J.- -/--/с/те с oce /fffMMiaef ff ffeae/T7e/e l/eff o/7e f/6ff7 /7yff ffl/ff .1

..-.. Изобретение относится, к переработке пластмасс при изготоблении, в частности, литьем под давлением, .и может быть использовано в автомобилестроении, машиностроении, а так же в ряде отраслей народного хозяйства. Известен способ изготовления из-г делий ИЗ термопластов литьем под да лением, включающий последовательное нагнетание расплавленного материала через литниковую систему в параллел но расположенные оформляющие полости, выдержку под давлением и охлаждение, согласно которому первую пор цню расплава нагнетают сначала в пе вукз полость формы, охлаждают в ней/ затем в сердцевину охлаждаемого и5делия в первой полости и одновремен но во вторую полость формы впрыскивают вторую дозу расплава и т.д. (три оформляющие полости ClJ. Недостатком известного способа является невозможность получения высокопрочных изделий из термопластов, так как многократные впрыски в замкнутую оформляющую полость мож но производить только при высоких температурах расплава и формы, а такж,е при большой толщине изделий. : Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления изделий из термопластов литьем под давлением, включающий -заполнение расплавом полимера оформляющих полостей при одновременном их охлаждении, вьвдерж ку под давлением и охлаждение С 2}. Известный способ предусматривает изготовление в одной форме нескольких последовательно расположенных изделий, что обеспечивается применением высоких температур расплава формы. Высокие температуры расплава и формы при переработке литьем под давлением, приводят к низ-ким прочнос ным характеристикам изделий, поскол ку они увеличивают подвижность поли мерных звеньев в цепи и, следовательно, снижают долю ориентированных .;.: структурных элементов по объему изделия. Таким образом, известным способом также невозможно, получать высокопррочные конструкционные изделия из термопластов., . Целью изобретения является повышение прочности литьевых изделий из термопластов.;. Указанная цель достигается тем, .что согласно способу изготовления изделий из термопластов литьем под давлением, включающему заполнение расплавом полимера оформляющих полостей при одновременном их охлаждении, выдержку под давлением и -охлаждение, после заполнения оформляю-, щих полостей расплав полимера продавливают при температуре вьше температуры плавления или текучести термопласта на 20-25°С и давлении 900-3000 кгс/см2 через оформляющие полости, охлаждаемые от -20С до температуЕМ начала плавления или текучести термопласта до достижения твердого .агрегатного полимера по объему изделий.При продавливании под давлением 900-1400 кгс/см оформляющие полости охлаждают от -20 -до +60°С. Пр.и продавливании расплава через оформляющие полости осуществляют принудительное .поступательное перемещение одного из подвижных элементов оформлякидих поверхностей в направлении течения материала, а для полых тел вращения - принудительное вращение одной из подвижных оформляющих поверхностей относительно другой. Продавливание полимера осуществляют путем сближения поверхностей оформляющих полостей, заполняемых в объеме, в 1,5-3 раза превышающем объем и эделий, и выдавливания избытка ма-;, териала. На фиг. 1 представлена экспериментальная отливка, получаемв.я лить ем под давлением. Отлирка состоит из упрочненного изделия, например, центрального, разводящего и впускного литников и второго литьевого изделия, соединенного с упрочняемы .изделием дроссепирующим литником с сечением, регулируемым в процессе литья, либо подбираемым за счет вставок с поперечным сечением, ори тированным на конкретный диапазон регулирования давления, причем ука занное сечение, уменьшают с увеличением давления литья. Кроме того, возможно получение отливка без цент рального и разводящего литников за счет использования горячеканальных впусков.. Литниковая система выполняется с размерами, большими или равными толщине и ширине упрочняемого, издеЛИЯ, Таким образом, обеспечиваются условия течения термопласта в литни ковой системе и упрочняемом издели.и при котором материал протекает ли.тник впуска до тех пор, пока сохраняется живое сечеНие в упрочняе мом изделии при продав.ливании расплав,. Подобные литниковые системы обес печивают одновременное формование нескольких упрочненных изделий,- рас положенных в литьевой форме .либо пе ледовательно, либо параллельно. Изготовление упрочненных изделий из термопластов заключается в еледующем,. . Нагретый и гомогенизированный в материальном цилиндре расплав термопластичного материала не выие 2025 С температуры плавления или.теку чести и давлении литья 900-3QOO кгс/ в течение одного хода шнека нагиетают, например,, через центральный ,|(фиг. 1), разводящий канал и B iycKHoe отверстие (или горячеканальный впуск) в.первую полость формы, оформляющей упрочняемое изделие, до ее заполнения, контролируемого датчиком температусал, про.давливают через указанную полость . при одновременном охлаждении последней в температурном .интервале от -20с до температуры начала плав Ленин или .текучести термопласта, и дросселирующее отверстие во вторую полость формы до достижения твердого агрегатного состояния матеряала по всему объему упрочняемого изделия, которое контролируется, например, по прекращению поступател ного перемещения шнека, после чего изделие (отливка) удгшяется из формы. Контроль поступательного.движения шнека осуществляется датчиком перемещения, например, реохордного типа., При литье упрочненных изделий .с давлением литья 900-1400 .кгс/см температуру оформляющих полостей формы поддерживают в интервале до -20 до +60°С. На стадии продавливания расплава между полостями,оформляющими изделия, создают переп ад давления, который повышают с увеличением давления литья за cieT уменьшения поперечно.го сечения дросселирующих-отверстий. Для того, чтобы расплав термопласта при течении через дросселирующее отверстие не перешел в твердое сос.тояние раньше, чем по всему объему упрочняемого изделия,дросселирующие элементьл, например сменные вставки, обогревают, например, с помощью . термических электронагревателей до температуры., не превышающей темпег ратуру начала плавления или текучести конкретного термопласта. Таким образом, использование при продавливании через оформляющую по.лость расплава с температурой не выше 20-25 с температуры плавления или текучести и давлении литья 9003000 к.го/см- при одновременном охлаждении литьевой формы S температурном интервале от до температуры начала плавления или текучести, увеличение перепада давления между полостями за счет уменьшения поперечного сечения дросселирующего отверстия позволяют обеспечить высокие напряжения сдвига при течении расплава, достижение направленноориентированной структуры по всему объему упрочняемого литьевого изде- : ЛИЯ. . Повышё-нные прочностные характеристики литьевых изделий по пред- . . лагаемому способу обусловлены равномерным распределением внешнего силового воздействия по фронту застывшего материала и формированием однородной по сечению изделия ,, предельно вытянутой в направлении- литья молекулярной и надмолекулярной структуры материала. Предлагаемым способом в одной форме можно получать несколько различных упрочненных литьевых изделий, конкретное их число определяется соотношением суммы объемов формуемых изделий и мощностью узла впрыска. литьевой машины. Расплав при температуре не выше 20 - температуры плавления или текучести и давлении литья 900-3000 кгс/см нагнетают заводни ход шнека через центральный Б и разводящий 5 латниковые каналы в оформляквдую упрочняемое изделие . полость 1 до ее полного заполнения (фиг. 2 и 3), продавливают через ; указанную полость и обогреваемо дросселирующее отверстие 3 в полости 2, оформляющее второе изделие, причем одновременно с продавливанием расплава осуществляют принудительное перемещение одного из элементов 7 р.формпяющих поверхностей в направлении течения материала, например, с помощью гидроцилиндра В До достижения .твердого агрегатного состояния материала по всему объему упрочняемого изделия. Принудительное перемещение одного из элементов 7 оформляющей поверхности одновременно с продавливанием расплава позволяет дополнительно сдвигать и, следовательно, ориентировать термопластичный материал в централь ной части по сечению упрочняемого изделия В направлении течения материала. Контроль достижения твердого агрегатного состояния материала по объему урочняемого изделия осуществляют либо по прекращению движения элемента 7 оформляющей поверхности, либо,если элемент 7-остановился, а шнек еще движется поступательно, продавливая расплав через изделие, по остановке шнека. На фиг, 3 показан вариант осущес вления способа для изделия типа тела вращения, например, цилиндра (втулка, муфта и т.д. ). За один ход шнека расплав при указанных режимах нагнетают через горячеканальный центральный 6 и разводящий 5 литники в первую оформлякхцую упрочняемое изделие 1 долость до ее полного заполнения, контролируемого, например, термопарой, установленной в конце полости формы, продавливают через указанную полость и обогревае мое дросселирующее отверстие 3 во вторую, оформляющую неупрочненное и делие 2 полость. Одновременно с про цессом продавливания расплава осуществляют вращение одного из элемен тов (формующего знака) 7 оформляющей поверхности, например с помощь гидродвигателя 8, до достижения .твердого агрегатного состояния мате . риала по всему объему упрочняемого изделия 1. Контроль конца процесса обеспечивают либо по прекращении вр щения оформляющего знака 7, либо, е ли вращение знака прекратилось, а шнек еще движется, - по остановке шнека. Получают упрочненные литьевые из делия 1 текстурированные как в направлении течения, так и ,в тангенци сшьном направлении, что весьма важн для изделий, р ботакяцих под внутрен ним давлением, например муфты для трубопроводов. Принудительное вращение оформляющего знака 7 позволяет сдвигать и ориентировать материал в направлении, перпендикулярном направлению течения термопласта. .На фиг, 4 и 5 представлены варианты реализации способа,- согласно которым расплав при указанных.режимах нагнетают через горячеканальний литник 5, обогреваемое дросселирующее отверстие 6 в оформляющую полость с общим объемом, превышающим объем упрочняемого изделия в 1,5-3 раза, затем.перемещают одну из оформляющих поверхностей формы к другой, например, с помощью гидроцилиндра 4 дожат.ия, смонтированного между опорной плитой и крепежным фланцем, до достижения твердого агрегатного состояния материала по всему объему и заданной толщины изделия. При этом избыток материала вьщавливают через обогреваемые горячеканальный литник 5 и дросселирующее отверстие б либо в материальный цилиндр 14 (фиг. 4), либо открывают клапан 10 приводом 9 (фиг. 5 ) ц расплав через обогреваемое дросселирующее отверстие 8 выдавливают в полость, формуквдую второе неупрочняемое изделие. Контроль достижения . заданной толщины упрочняемого изделия иТвердого, агрегатного состояния материала по всему объему изделия осуществляют датчиком перемещения реохордноготипа. Для случаев, когда заданная толщина упрочняемого изделия 1 (фиг. 4 и 5) уже получена в f результате сближения оФормлякхцих- поверхностей, а твердое .агрегатное сос.тояние материала не достигнуто, то одновременность получения заданной толщины и. достижения твердого агре- гатного состояния материала по всему объему упрочняемого изделия обеспечивается регулированием скорости перемещения подвижной формующей поверхности и варьированием усилий воздействия на расплав за счет изме-: нения расхода и давления гидравлической жидкости, подаваемой в гидроцилиндр 4 дожатия. В табл. 1-4 представлены данные прочностных испытаний по разрушаю- : напряжениям литьевых изделий, полученных предлагаемым способом из различных термопластов, на примере стандартных образцов лопатка (тип У, ГОСТ 11262-68): полиэтилен высокой плотности (табл. 1), полипропилен (табл. 2), полиамид 12 /ПА-12/ (табл. 3), сополимер формальдегида /СФД7 (табл. 4).

о о

С4

00

1Л

tM

о;

о

о

о

00;

ооо

о«)о

тЧг-«tH

о ооо

in

r NfN

ооо

тЧгЧтЧ

оо

о

оо

о

00.00

со

чЧ«ч

ооо- о

оVOоо

VOгНо

.tsfo«S

о

о о оо

о о оо

00

1

тн

«ч

гЧ

о.о

о ч

со

ОО00

тНгЧ

о

оо

о а Р1 г

о

.гЧ

to

гоCvl

г4

о ( со

о

tn

00

оо

t4

о о о п

o

о

.о

«Л О

D OO

ъ OO

о

о ,0 .0 eh о in

(М о тН

о )/|

го

о

н 1

см

w

о

ъ ъ

ъ

iri

00

(N о со

%

ч

ъ

о

о

о

. о о

о о

о р

(N о

го

in о

(N

(М

N

о о

о о 03

о о (М о

00

VO «

м

tM

м

о

00 00

р.оро

тс«грЮ

tfг сос

.«-IЧ- 1г1

орр

о р

ррр

W(Л

VO

v 01О4

о

о о

о о

р о о го

о о

О

р

00

1Л

00 N « г

И

tM

о и

о

1Л

р ррр

о

о.

г1 КЗор

t-l

тН

lf тЧр

ГЧd(S

о

СЭ

еэ гм

tn

р р

ооо

cJ

роо

т4

гН

.

0

мсмCN

о

о

о о о

о о tN го

о о

о

1Л

VO о

ел

ш

г оо см

-1

го

.о in о

о

о

р р см см

р о

о р

t-i

го о

гЧ

Ш tH

см

см

р о о го

tf s ч о «J.

Е

с

О О

о

Г1

(в tf s R о n) В

о оо

Ti

1Л

о со

гм

V

о

о

гН

00

N

1Л

о

Or

о

о GO

о о

о

го Использование способа позволит повысить прочность термопласта в изделии в 2-3 и более раз за счет создания направленно-ориентированной структуры материала; рааиирить ассортимент упрочняемых литьевых изделий за счет увеличения температурного интервала, охлаждения (нагрева) формы с повышением давления литья при обеспечении требуемой прочностной характеристики материала в. из- . делии; повысить прочность литьевых изделий за счет дополнительного сдви га расплава при течении через офор2 П Ч Ю

12

(puf.2 мляющее упроч 1яемое изделие полость;. расширить диапазон физико-механических свойств и, следовательно, областей использования термопластов, заменить дорогостоящие дефицитные полимерные материалы на дешевые-и крупнотоннажные, например, полиэтилен, сополимеры стирола и т.д.; интенсифицировать процесс литья под давлением за счет возможности формования в одной форме упрочненных конструкционных изделий и неответственных изделий, например товаров наоодного потребления. в 5

cs:-ц

чим

.Vv