Расчет процесса литья под давлением термопластов

Расчет проводят, задавая температуру расплава материала T_р, температуру формы T_ф и объемную скорость впрыска Q (или время заполнения). При этом исходят из требований, предъявляемых к качеству изделий по показателям размерной точности, прочностным свойствам и внешнему виду. Ориентировочные режимы литья под давлением некоторых термопластов приведены в табл. 3.

Температура изделия в момент извлечения из формы должна быть не выше температуры стеклования (Т_И£Т_с) для аморфных полимеров и теплостойкости по Мартенсу (Т_и£Т_м) для кристаллических полимеров, чтобы обеспечивалась достаточная жесткость изделий при раскрытии формы.

Таблица 3. Ориентировочные режимы переработки термопластов литьем под давлением

Термопласт	Температура, ºС		Удельное давление литья, МПа	Разность температур цилиндра между соседними зонами, ºС
	расплава	формы
ПС	170-250	40-70	80-120	20-30
ПК	250-290	70-120	90-170	10-15
ПММА	185-230	40-80	100-160	5-10
АБС-пластик	180-280	70-90	90-170	10-20
ПЭВП	180-280	30-80	70-120	15-20
ПЭНП	160-260	20-60	60-120	10-20
ПП	190-220	40-90	100-120	15-20
ПА-12	220-280	30-100	80-140	10-20
ПА-610	230-270	50-90	80-140	10-15
ПА-16	230-290	60-110	80-150	15-20
СФД	175-220	60-110	80-160	15-20
ПФ	200-220	60-120	80-160	10-15
ПЭТФ	260-280	140-160	70-150	5-10
ПБТФ	235-270	60-110	80-140	5-10

Температура формы в соотношении с температурой расплава (T_р— T_ф) влияет на скорость охлаждения расплава, поступающего в форму. Это сказывается как на ориентации полимеров в поверхностном слое при заполнении формы, так и на условиях кристаллизации при литье кристаллизующихся полимеров.

Расчет давления литья Р_л, необходимого для заполнения формы и формования в ней изделия с требуемой плотностью, проводится исходя из значения давления в форме Р_ф и суммы потерь давления DР_м — в цилиндре литьевой машины, DР_спл — при течении полимера через сопло, DР_л.с — при течении полимера по литниковым каналам и Ρ_ф — при заполнении формы полимером:

(10)

Давление в форме, необходимое для формования изделия с заданной плотностью, может быть найдено путем совместного решения уравнений состояния для термопласта, находящегося при комнатной температуре и при температуре расплава [см. формулу (4)].

Потери давления DР_м в цилиндре литьевой машины определяются коэффициентом потерь К_п=1,00^¸1,12; потери давления в сопле DР_спл , литниковых каналах и при заполнении формы могут быть рассчитаны для цилиндрического канала по формуле (11)

для прямоугольного — по формуле

(12)

где l —длина канала, м, h и b — глубина и высота прямоугольного канала, м; т— входовый поправочный коэффициент, t — напряжение сдвига при Т_р и скорости сдвига, реализуемой в канале, МПа.

Скорость сдвига может быть рассчитана для цилиндрического канала по формулам (17) и (18), для прямоугольного — по формулам

(13)

(14)

где Q — объемный расход расплава через канал, м³/с; n — показатель степени в уравнении течения расплава; с — число параллельных каналов на расчетном участке.

В том случае, если рассчитанное давление литья Р_л превышает номинальное для используемой машины не более чем на 30%, проводится корректировка температуры материала и объемной скорости впрыска. Если расчетное давление литья превышает номинальное больше, чем на 30%, выбирают марку материала с меньшей вязкостью.

Расчет усадки литьевых изделий проводится исходя из размеров оформляющей полости (l_ф) и соответствующих размеров изделия (l_и). Абсолютная усадка У_а равна

(15)

а относительная усадка У₀ равна

(16)

Предварительный расчет усадки может быть проведен с использованием уравнения состояния (4). Объемная усадка материала в изделии У_v составит

(17)

где n_p — удельный объем расплава материала в момент окончания заполнения формы и сжатия до Р_ф максимального; n_k — удельный объем материала в изделии при комнатной температуре T_к=298 К; T_рф — температура расплава в форме к моменту достижения Р_ф максимального, К; p, Μ, ω — константы материала.

Время выдержки под давлением рассчитывается по уравнениям (6) - (8) с учетом формы литниковых каналов.

Время охлаждения изделия в форме рассчитывается по уравнению (9).