Лиття під тиском застосовують переважно для виготовлення виробів з термопластів. Здійснюють
під тиском 80-140 МПа (800-1400 бар) на ливарних машинах поршневого або
гвинтового типу, що мають високий ступінь механізації та автоматизації.
Ливарні
машини здійснюють дозування гранульованого матеріалу, переведення його в
в'язкотекучий стан, упорскування (інжекції) дози розплаву в литьевую
форму, витримку у формі під тиском до його затвердіння або затвердіння,
розмикання форми і виштовхування готового виробу. При
переробці термопластів литьевую форму термостатують (температура її не
повинна перевищувати температури склування або температуру
кристалізації), а при переробці реактопластов нагрівають до температури
затвердіння. Тиск
лиття залежить від в'язкості розплаву матеріалу, конструкції литтєвий
форми, розмірів литниковой системи та формованих виробів. Лиття
при надвисоких тисках (до 500 МПа) зменшує залишкові напруги в
матеріалі, збільшує ступінь орієнтації кристаллизующихся полімерів, що
сприяє зміцненню матеріалу і забезпечує більш точне відтворення розмірів
деталей.
Тиск
у литтєвий формі при заповненні розплавом полімеру підвищується
поступово (в кінці витримки під тиском досягає 30-50% від тиску лиття) і
розподіляється по довжині оформляющей порожнини нерівномірно внаслідок
високої в'язкості розплаву і швидкого її наростання при охолодженні або
затвердінні.
Лиття під тиском дозволяє виготовляти деталі масою від часток грама до кількох кілограмів. При
виборі машини для формування вироби враховують обсяг розплаву
необхідний для його виготовлення, і зусилля змикання, потрібний для
утримання форми в замкнутому стані в процесі заповнення розплавом
оформляющей порожнини.
Для
вирівнювання тиску і поліпшення умов заповнення форми застосовують
лиття під тиском з попередніми стиском розплаву, Інжекційне пресування,
лиття під тиском з накладенням механічних коливань та ін методи.
Лиття під тиском з попередніми стиском розплаву здійснюють на литтєвий машині, сопловий блок якої забезпечений краном. При закритому крані виробляють стиснення розплаву полімеру в нагрівальному циліндрі машини до тиску лиття. Після
відкриття крана розплав під високим тиском з великою швидкістю заповнює
порожнину литтєвий форми і додатково нагрівається за рахунок роботи сил
тертя. Для
запобігання механодеструкціі полімерного матеріалу швидкість течії
литтєвого розплаву по ливникових каналах іноді обмежують. Попереднє
стиснення розплаву дозволяє в 1,5-2 рази зменшити час заповнення форми і
збільшити шлях течії розплаву до моменту його застигання, що дозволяє
відливати довгомірні тонкостінні деталі.
Інжекційне
пресування відрізняється від звичайного лиття під тиском тим, чтовприск
дози розплавленого полімерного матеріалу виробляють в неповністю
зімкнуту форму. Ущільнення матеріалу здійснюють при остаточному змиканні форми (пресування). Метод дозволяє отримувати як дуже тонкостінні, так і товстостінні деталі з термо-і реактопластів. Вироби,
виготовлені цим методом, мають меншу анізотропію (залежність фізичних
властивостей речовини від напрямку) механічних властивостей і меншу
усадку.
Лиття
під тиском з накладенням механічних коливань застосовують для
виготовлення виробів з полімерних матеріалів, розплави яких володіють
яскраво вираженими властивостями псевдопластічних рідин. Вплив
механічних коливань викликає різке зниження в'язкості таких розплавів, в
результаті чого зменшується час заповнення форми і відбувається більш
рівномірний розподіл тиск по довжині оформляющей порожнини.
Інтрузія
- метод формування товстостінних виробів на гвинтових ливарних машинах,
обсяг вприскування яких може бути значно менше обсягу формуемого
вироби. У
процесі заповнення форми ливарна машина працює в режимі екструдера,
нагнітаючи розплав полімеру через широкі ливникові канали в оформляють
порожнину при порівняно невисокому тиску; після заповнення форми гвинт
(шнек) під дією гідроциліндра рухається як поршень вперед і подає у
форму під більш високим тиском кількість розплаву , необхідне для оформлення деталі і компенсації усадки матеріалу.
Pim-Технологія. Новий процес формування складних виробів, що виготовляються з керамічних або металевих порошкових матеріалів. Технологія
лиття під тиском порошкових матеріалів все частіше використовується при
виготовленні складних деталей промислового чи побутового призначення. Поряд
з іншими технологічними процесами формування, такими, як прецизійне
лиття, лиття порошкових матеріалів широко застосовується при осьовому
або ізостатичним формуванні. Деталі,
виготовлені з керамічного або металевого порошкового матеріалу,
знаходять застосування в автомобілебудуванні, верстатобудуванні, при
виробництві магнітів, в текстильній промисловості, в часовий
промисловості, для виробництва товарів народного споживання, в
прецизійних механізмах, в медицині, стоматології та порцелянової
промисловості. В
принципі, всі матеріали, представлені у формі спекаемого порошку можуть
бути змішані з відповідним Пластикатом і перероблені на литтєвий
машині. Як найбільш часто зустрічаються слід згадати металеві порошки, а також порошкові оксиди, карбіди і силікати. Для
переробки металевих або керамічних порошкових матеріалів потрібно
здійснити перемішування порошкового підстави і пластикату, забезпечивши
таким чином гомогенізацію суміші, після чого (за допомогою спеціального
екструдера) отримати гранульований матеріал. Цей
гранулят, іншими словами сировину, підготовлене для лиття під тиском,
пластифицируется в циліндрі пластикации ТПА (термопластавтомата), а
потім впорскується в пресформ. З
отриманої деталі спочатку віддаляється пластикат - сполучна речовина,
після чого отримана заготівля піддається термічній обробці в спеціальних
печах спікання. Лиття
металевих і керамічних матеріалів стає економічно ефективним, коли
складні деталі високої точності виконання потрібно виробляти у великих
кількостях. Сувора
послідовність литтєвого робочого циклу і стабільність процесу
дозволяють виробляти первинні заготовки з порошкових матеріалів. Деталі
з внутрішніми різьбами, виїмками складної форми і високою якістю
поверхні можуть проводитися швидко і якісно на термопластавтоматах в
ручному або автоматичному режимах.
Мультікомпонентності лиття. Завданням
мультікомпонентності лиття є автоматичне виробництво виробів з більш
ніж одного полімерного компонента в рамках одного робочого циклу. У
даному процесі кожен колір або компонент чітко розмежований один від
одного; наступний компонент впорскується поверх попереднього-як це має
місце у випадку виготовлення автомобільної оптики або рамкових
компонентів з інтегрованими елементами індикації. Мультікомпонентності (багатобарвне) лиття може передбачати два, три або чотири компоненти. При цьому значно збільшується складність конструкції пресформи. Для складних конфігурацій стикування компонентів часто використовують пресформи з поворотними модулями.
Індексний
поворотний механізм, необхідний для цих типів завдань, може являти
собою як модуль, інтегрований в пресформ, так і пристрій, змонтований на
самій машині. Залежно від конструкції пресформи, можна повертати або цілу половину форми, або лише одну внутрішню плиту форми.
Лиття з газом є найекономічнішим методом отримання візуально-товстостінних виробів. При
лиття великогабаритних виробів (бампери, панелі приладів, корпуси
телевізорів, моніторів тощо) лиття з газом дозволяє отримувати якісний
виріб, зменшуючи вимоги до зусилля замикання литтєвий машини. При лиття з газом застосовуються звичайні ливарні машини, і це є однією з причин популярності таких технологій. Одна
з переваг лиття газом - можливість використання ливарних машин з
істотно меншим зусиллям замикання, що дає великий економічний ефект при
литті великогабаритних виробів.
При
традиційному лиття під тиском ущільнення полімеру в формуючої порожнини
відбувається за рахунок тиску, створюваного в гидроцилиндре вузла
вприскування литтєвий машини (стадія витримки під тиском). Тиск
передається у віддалені області виливки через остигає полімер, при
цьому на стовщеннях, навпаки ребер або бобишек з'являються утяжки. Нерівномірний
ущільнення є причиною нерівномірності усадочних процесів, що веде до
викривлення, викликає високі залишкові напруги. При
лиття з газом ущільнення полімеру відбувається за рахунок тиску газу
(зазвичай 50-200 атм), тому процес ущільнення проходить легше (навіть
при невеликому тиску газу), ніж у звичайному лиття під тиском. В якості газу застосовується азот, який має низьку ціну, інертний і доступний. Джерелом газу є балони з азотом (при невеликих обсягах виробництва) або спеціальні генератори азоту. Лиття
з газом дозволяє отримати вироби з гарною якістю поверхні, без затяжок і
викривлення, з мінімальним рівнем залишкових напруг, тобто з високою стабільністю розмірів.
Технологія лиття з газом дозволяє отримати ряд переваг, таких як:
- Висока якість поверхні виробу (відсутні утяжки);
- Зниження часу циклу;
- Можливість застосування ТПА з меншим зусиллям змикання;
- Економія матеріалу.
Безліч варіантів технологій лиття з газом можна розділити на 2 типу. До
першого типу (рис.4) відносяться технології, в яких газ подається в
розплав полімеру, утворюючи внутрішні порожнини ("gas-assisted injection
molding" (GAIM або GAM) або "gas innendruck technik" (GIT або GID)). У
технології другого
типу газ подається в порожнину форми і створює зовнішній тиск на виріб
("external gas molding"). Обидва типи технологій можуть бути реалізовані
на одному і тому ж обладнанні.
Існує
декілька різновидів технологій з подачею газу в розплав полімеру
(перший тип), які можуть бути класифіковані за особливостями проведення
технологічного процесу, за місцем подачі газу, за типами одержуваних
виробів:
1. Лиття з неповним уприскуванням полімеру
2. Лиття
з повним уприскуванням із застосуванням прибутку - 100%-ное заповнення
формуючої порожнини розплавом перед подачею газу (overflow process /
side cavity process / spill-over process а також plastic expulsion
process);
3. Лиття з повним уприскуванням з витісненням розплаву полімеру в матеріал циліндр литтєвий машини (push back process);
4. Лиття з локальної подачею газу в область вироби для усунення затяжок (compensation process);
5. Лиття із зсувом знаків пресформи (core-pull process).
У
технології лиття із зовнішнім тиском газу (другий тип) процес
проводиться як в звичайному лиття під тиском з тією лише різницею, що
після уприскування полімеру в порожнину форми подається газ. Газ подається між зворотної (лицевий) стороною вироби і стінкою форми. Процес
дозволяє отримати високу якість лицьової поверхні виробу, при цьому
поверхня зворотного боку виробу, на яку безпосередньо діє тиск газу,
виявляється нерівною. Порожнину форми в цьому процесі має бути надійно ущільнена для запобігання витоків газу.