Виды переработки пластмасс методами прессования и литья под давлением

Прямое прессование без предварительного подогрева

Поготовленную по массе или объему дозу пресс-порошка загружают в нагретую форму, где под действием температуры и давления материал принимает заданную форму и выдерживается до отверждения. Такой технологический процесс можно эффективно применять при изготовлении преимущественно изделий малой высоты, требующих засыпки порошка тонким слоем, а также изделий с малой (до 2 мм) толщиной стенок и несложной конфигурации.

В процессе прессования давление передается непосредственно на прессуемое изделие; в начале запрессовки оно достигает 25-70 МПа (в зависимости от материала) и снижается в процессе выдержки до 2,0-2,5 МПа.

Процесс легко автоматизировать для безарматурных и беззнаковых изделий. Производительность можно увеличить при повышении температуры формы. К недостаткам данного метода следует отнести образование облоя по линии разъема формы, необходимость создания повышенных усилий прессования, трудность формования изделий сложной конфигурации и изделий с арматурой.

Прямое прессование с предварительным подогревом таблетированного материала.

Таблетированный на гидравлических или механических таблет-машинах материал разогревается, например в генераторах токов высокой часторы, до требуемой температуры и загружается в форму, где происходит процесс прессования аналогично предыдущему.

Этот метод более производителен по сравнению с предыдущим, так как предварительный подогрев уменьшает время отверждения пресс-материала в 1,5-2,0 раза, позволяет получать изделия более сложной конфигурации и более высокого качества.

Литьевое прессование

При этом методе предварительно подогретый в нагревательном устройстве таблетированный материал загружается не непосредственно в форму, а в специальную камеру, откуда под давлением плунжера масса перетекает через литниковую систему в оформляющие полости предварительно сомкнутой формы; здесь при дальнейшей выдержке под давлением материал отверждается.

Так как при этом методе давление в момент запрессовки не передается непосредственно на стенки оформляющих полостей, а повышается в них после их заполнения, появляется возможность получения изделий с тонкой и сложной арматурой. Необходимо учитывать, что поток материала из литника не следует направлять на арматуру (ее можно располагать в различных направленияхъ и обеспечивать двухстороннее закрепление). Кроме того, метод позволяет получать изделия сложной формы с глубокими отверстиями малого диаметра. По плоскости разъема формы облой образуется в небольшом количестве либо отсутствует.

К недостаткам метода следует отнести: повышенный расход материала из-за больших необратимых отходов на литники и неизбежный технологический избыток материала в литьевой камере; большие сложность и стоимость пресс-форм, чем при прямом прессовании.

Существует два основных варианта литьевого прессования в формах с верхней и нижней загрузочной камерой.

Прямое прессование с предварительной пластификацией пресс-порошка

Сущность способа заключается в том, что предварительный подогрев материала, пластификация и дозировка осуществляется в цилиндре с вращающимся шнеком. Подготовленная и дозированная порция материала, как правило, автоматически подается в пресс-форму. Этот процесс позволяет полностью отказаться от таблетирования и нагревания материала в генераторах токов высокой частота.

Благодаря достижению высокой температуры материала перед прессованием значительно повышается производительность переработки гранулированных и порошкообразных материалов, причем эффективность процесса повышается с увеличением толщины стенки изделия.

Предварительная шнековая пластикация предъявляет повышенные требования к стабильности свойств перерабатываемых материалов, особенно в отношении гранулометрического состава и скорости отверждения пресс-материалов.

Литьевое прессование с предварительной пластикацией

Этот метод отличается от предыдущего тем, что подготовленный материал подается не в форму, а в литьевой цилиндр. Материал впрыскивается в закрытую форму плунжером.

Процесс эффективен при изготовлении толстостенных сложных по форме армированных изделий. Существенные недостатки способа - большая сложность и увеличенные размеры оборудования и оснастки, значительный объем наладочных работ при переходе с одного изделия на другое.

Литье под давлением реактопластов

Исходный материал (гранулят) из бункера подается в цилиндр литьевой машины, где переводится в вязкотекучее состояние, а затем в сомкнутую форму. При прохождении через отверстия в мундштуке, канале литниковой втулки и по литниковой системе формы материал за короткое время дополнительно равномерно прогревается до температуры прессования, благодаря чему значительно уменьшается время выдержки в форме; эта температура почти не зависит от толщины стенки изделия. Процесс эффективен для деталей массивных, толстостенных сложных по конфигурации, а также для деталей с арматурой, при изготовлении который метод прямого прессования особенно неэкономичен.

В отдельных случаях используют усовершенствованный способ литья реактопластов с допрессовкой, при котором материал предварительно подвергается подготовке в цилиндре машины и впрыскивается в неполностью замкнутую форму. По окончании впрыска форма полностью смыкается - происходит прессование. Благодаря этому значительно снижается анизотропия свойств и появляется возможность получать тонкостенные изделия с минимальным короблением. Другие преимущества метода: хорошая вентиляция формы; улучшенная поверхность изделия, по сравнению с получаемой другими методами. К недостаткам метода следует отнести высокую стоимость пресс-формы, повышенный износ формообразующих поверхностей по линии смыкания формы и, как следствие, образование грата.

Литье под давлением термопластов

Этот метод является основным способом переработки термопластичных материалов в изделия. Он позволяет изготавливать высококачественные изделия с высокой степенью точности из самых различных материалов.

Процесс литья под давлением ведут на литьевых машинах при температуре литьевого цилиндра 160-280°С (в зависимости от применяемого материала) выдавливанием расплавленной пластмассы в охлажденную камеру, где материал остывает и отверждается.

Для расширения технологических возможностей литьевых машин помимо традиционного литья иногда применяют способы интрузии, а также совмещения литья и прессования.

Основные отличия интрузионного формования заключается в том, что операции пластикации и впрыска совмещены и начальная стадия заполнения формы происходит при вращающемся, но неподвижном в осевом направлении шнеке. Окончательное заполнение формы происходит при поступательном перемещении шнека без вращения. Последующие стадии аналогичны обычному литью. Интрузионный способ позволяет получать отливки большего объема, чем номинальный объем впрыска литьевой машины, на 30-35%.

При совмещении литья с прессованием в период заполнения пресс-форма не полностью замкнута. В первоначально приоткрытый на 0,05-0,2мм (для газонаполненных полимеров - до нескольких миллиметров) форме получают заготовку, близкую изделию по конфигурации и размерам. Последующая операция - прессование происходит при замыкании пресс-формы с необходимым усилием. При этом изделие окончательно формуется и далее отверждается. Для того чтобы материал не вытекал в плоскость разъема и не образовывался грат, пуансон должен быть плунжерного типа, что увеличивает трудоемкость изготовления и снижает износостойкость пресс-формы. В связи с этим предпочтительны одногнездные пресс-формы для цилиндрических изделий. Этот способ наиболее целесообразно применять при литье реактопластов и вспененных термопластов.