У статті досліджуються чинники, що впливають на процес отримання якісних виробів з полімерів. В роботі розглядаються такі дефекти як викривлення, лінії спаю, поверхневий глянець і тривалий час ливарного циклу. В результаті проведеного аналізу запропоновано рекомендації щодо зниження величини дефектів.

Анотація наукової статті з механіки і машинобудування, автор наукової роботи - Гришин Сергій Миколайович, Платонов Олександр Васильович


ANALYSIS OF TECHNOLOGICAL FACTORS INFLUENCING THE QUALITY OF CAST BILLETS OF PLASTICS IN STATIONARY MOLDS

The article studies the factors influencing the process of obtaining high-quality products from polymers. This article addresses the defects such as warpage, weld lines, surface gloss and a long time of the casting cycle. As a result of the analysis, the key factors affecting the quality of casting are identified and recommendations for reducing the size of defects are proposed.


Область наук:
  • Механіка і машинобудування
  • Рік видавництва: 2019
    Журнал
    Науковий огляд. Міжнародний науково-практичний журнал
    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ЧИННИКІВ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ЯКІСТЬ відливати ЗАГОТОВОК із пластмас В СТАЦІОНАРНИХ ПРЕС-ФОРМАХ'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ЧИННИКІВ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ЯКІСТЬ відливати ЗАГОТОВОК із пластмас В СТАЦІОНАРНИХ ПРЕС-ФОРМАХ»

    ?МІЖНАРОДНИЙ НАУКОВО-ПРАКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.org.ua

    Гришин С. Н. Аналіз технологічних факторів, що впливають на якість відливаються заготовок з пластмас в стаціонарних прес-формах [Електронний ресурс] / С. Н. Гришин, А. В. Платонов // Науковий огляд: електрон. журн. - 2019. - № 3. - 1 електрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. вимоги: Pentium III, процесор з тактовою частотою 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP / Vista / 7/8/10; Acrobat 6 x.

    ISSN: 2500-4212. Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ: ЕЛ № ФС 77 - 67083 від 15.09.2016 Науковий огляд. Розділ II. Наука і практика. 2019. № 3. ID 183

    Гришин Сергій Миколайович

    магістрант, кафедра «Технологія машинобудування», Арзамаський Політехнічний Інститут (філія Нижегородського державного технічного університету ім. Р. Є. Алексєєва), м Арзамас grishinser-95 @ mail. ru

    Платонов Олександр Васильович

    кандидат технічних наук, доцент, кафедра «Технологія машинобудування», Арзамаський Політехнічний Інститут (філія Нижегородського державного технічного університету ім. Р. Є. Алексєєва), м Арзамас platonov-alex-v @ mail. ru

    УДК 621.74.01: 661.7

    АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ЧИННИКІВ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ЯКІСТЬ відливати ЗАГОТОВОК із пластмас В СТАЦІОНАРНИХ ПРЕС-ФОРМАХ

    У статті досліджуються чинники, що впливають на процес отримання якісних виробів з полімерів. В роботі розглядаються такі дефекти як викривлення, лінії спаю, поверхневий глянець і тривалий час ливарного циклу.

    В результаті проведеного аналізу запропоновано рекомендації щодо зниження величини дефектів.

    Ключові слова: стаціонарні прес-форми, лиття пластмас, якість лиття полімерів під тиском, дефекти лиття.

    Лиття під тиском є ​​ефективним способом отримання готових виробів в великосерійному виробництві. Але на отримання якісних виливків впливає безліч різних чинників.

    Один з основних таких факторів - це забезпечення ефективного термостатирования. Характеристики термостатирования литого процесу безпосередньо впливають на якість виливків і тривалість охолодження, тобто є важливим фактором, що визначає час циклу і економічність процесу лиття.

    МІЖНАРОДНИЙ НАУКОВО-ПРАКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.org.ua

    Гришин С. Н. Аналіз технологічних факторів, що впливають на якість відливаються заготовок з пластмас в стаціонарних прес-формах [Електронний ресурс] / С. Н. Гришин, А. В. Платонов // Науковий огляд: електрон. журн. - 2019. - № 3. - 1 електрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. вимоги: Pentium III, процесор з тактовою частотою 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP / Vista / 7/8/10; Acrobat 6 x.

    ISSN: 2500-4212. Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ: ЕЛ № ФС 77 - 67083 від 15.09.2016 Науковий огляд. Розділ II. Наука і практика. 2019. № 3. ID 183

    Для мінімізації часу охолодження важливий фактор «температурної керованості» прес-форми [1]: необхідно точне витримування температури, рівномірний розподіл в зонах і, наскільки це можливо, короткий час циклу лиття при збереженні всіх розмірних і оптичних характеристик виробу.

    Весь цикл лиття складається з послідовно повторюваних стадій. На першому етапі відбувається вприскування пластику в ливарну порожнину. Потім протягом певного часу здійснюється витримка під тиском, або стадія ущільнення полімеру. На завершальній стадії виливок охолоджується, після чого відбувається розкриття форми і цикл повторюється заново [3].

    У ливарному циклі залежність температури області форми від часу має такий вигляд (рисунок 1).

    Мал. 1. Параметри, що визначають тривалість циклу лиття

    Найбільш тривала стадія в ливарному циклі припадає на охолодження виливки [1]. Охолодження може займати до 80% всього часу.

    Система термостатування повинна забезпечувати мінімальний час охолодження вироби. При заданих товщині стінки і матеріалі, час охолодження вироби визначається температурою формотворчих поверхонь.

    Для кожного термопластичного матеріалу існує рекомендований діапазон температури форми, що забезпечує отримання якісного виробу (таблиця 1).

    МІЖНАРОДНИЙ НАУКОВО-ПРАКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.org.ua

    Гришин С. Н. Аналіз технологічних факторів, що впливають на якість відливаються заготовок з пластмас в стаціонарних прес-формах [Електронний ресурс] / С. Н. Гришин, А. В. Платонов // Науковий огляд: електрон. журн. - 2019. - № 3. - 1 електрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. вимоги: Pentium III, процесор з тактовою частотою 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP / Vista / 7/8/10; Acrobat 6 x.

    ISSN: 2500-4212. Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ: ЕЛ № ФС 77 - 67083 від 15.09.2016 Науковий огляд. Розділ II. Наука і практика. 2019. № 3. ID 183

    Таблиця 1. Рекомендована температура прес-форм для матеріалів

    Тип матеріалу PP GPPS ABS PA 6 PA 610 PC

    Рекомендована температура форми, ° С 60 ... 80 40.50 60.80 50.90 50.90 100.120

    У загальному випадку збільшення температури форми знижує в'язкість матеріалу (покращує плинність), підвищує блиск, покращує якість спаев. При занадто високій температурі форми виріб може деформуватися при вилученні з форми, на ньому залишаються сліди від виштовхувачів.

    Занадто низька температура форми є причиною залишкових напружень. Відзначено випадки, коли, незважаючи на це, температуру форму спеціально знижують, наприклад, коли намагаються підвищити прозорість деталей з PA, PET. Однак, в такій ситуації зниження температури форми ускладнює кристалізацію.

    Для розуміння важливості функцій термостатирования і необхідності його участі в виробничому процесі, слід розбиратися в сучасних технологіях виробництва полімерних і пластикових виробів. При лиття полімерів одним з етапів процесу є впорскування рідкого пластику в розігріту до певної температури прес-форму. Розігрів форми до початку процесу лиття - один з важливих факторів циклу, який забезпечує міцність виробу, покращує якість його поверхні і запобігає появі таких ливарних дефектів, як серпанок, спайні шви і викривлення, неминуче з'являються при заливанні полімеру в холодну прес-форму.

    Значний перепад температур між пуансоном і матрицею - це один з факторів, який впливає на викривлення вироби [2]. На практиці дуже рідко вдається досягти рівномірного розподілу температури для деталей складної геометрії. Причина полягає в поки ще поширеному традиційному методі конструювання та виготовлення оснастки, при якому її термодинамічні властивості грають лише другорядну роль. Саме тому термічний аналіз прес-форми повинен бути основним параметром для конструювання термостатирует системи, і тільки оптимальне термостатирование оснащення може забезпечити економічне та стабільне виробництво високоякісних виробів.

    Із застосуванням більш ефективного термостатирования пуансона за технологією конформного охолодження викривлення виключається (рис. 2).

    МІЖНАРОДНИЙ НАУКОВО-ПРАКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.org.ua

    Гришин С. Н. Аналіз технологічних факторів, що впливають на якість відливаються заготовок з пластмас в стаціонарних прес-формах [Електронний ресурс] / С. Н. Гришин, А. В. Платонов // Науковий огляд: електрон. журн. - 2019. - № 3. - 1 електрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. вимоги: Pentium III, процесор з тактовою частотою 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP / Vista / 7/8/10; Acrobat 6 x.

    ISSN: 2500-4212. Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ: ЕЛ № ФС 77 - 67083 від 15.09.2016 Науковий огляд. Розділ II. Наука і практика. 2019. № 3. ID 183

    Мал. 2. Вплив охолодження на викривлення виливки а) без охолодження пуансона; б) з охолодженням пуансона

    Застосування ефективної системи термостататірованія сприяє підтримці розплаву в більш текучому стані на всьому його шляху проходження в прес-формі. В результаті, зменшуються власні напруги вироби і потреба в підвищеному тиску впорскування.

    Одним з найбільш негативних ефектів є недолив. Зони, позначені червоним кольором, показують, що в них відсутній пластик (рисунок 3).

    Мал. 3. Недолив пластика

    Недолив може бути усунутий різними способами. Наприклад, зміною конструкції літніковойсистеми (додавання другої зони уприскування розплаву) - але в такому випадку утворюється значна вираженість спайні швів [5].

    Лінії спаяний утворюються в результаті зустрічі двох потоків розплавленого пластику при заповненні порожнини форми (рис. 4).

    МІЖНАРОДНИЙ НАУКОВО-ПРАКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.org.ua

    Гришин С. Н. Аналіз технологічних факторів, що впливають на якість відливаються заготовок з пластмас в стаціонарних прес-формах [Електронний ресурс] / С. Н. Гришин, А. В. Платонов // Науковий огляд: електрон. журн. - 2019. - № 3. - 1 електрон. опт. диск ^ D-ROM). Систем. вимоги: Pentium III, процесор з тактовою частотою 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP / Vista / 7/8/10; Acrobat 6 x.

    ISSN: 2500-4212. Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ: ЕЛ № ФС 77 - 67083 від 15.09.2016 Науковий огляд. Розділ II. Наука і практика. 2019. № 3. ID 183

    Мал. 4. Лінії спаяний

    В даному випадку лінії спаю виражені не явно і не впливають на експлуатаційні властивості виробу. Але і ступінь даного дефекту також може бути знижена за рахунок підтримки рівномірної температури термостатом.

    Однією з умов стабільної роботи прес-форми є герметичність системи охолодження [3]. Попадання холодоагенту на які оформляють поверхні призводить до шлюбу вироби.

    При роботі прес-форми з водою в якості холодоагенту на стінках каналів утворюються відкладення у вигляді солей, що знижують теплообмін між холодоагентом і поверхнею каналу. Теплопровідність загрожених солей може складати всього 2% від теплопровідності інструментальної сталі. тобто 1 мм накипу дає таке ж тепловий опір, як і 50 мм сталі. За вивченим даними [6] шар накипу 0.15 мм знижує ефективність теплопереносу на 30%.

    Установка тоМс1еап від компанії GWK (Німеччина) призначена для очищення каналів спеціальними миючими реагентами (рисунок 5).

    МІЖНАРОДНИЙ НАУКОВО-ПРАКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.org.ua

    Гришин С. Н. Аналіз технологічних факторів, що впливають на якість відливаються заготовок з пластмас в стаціонарних прес-формах [Електронний ресурс] / С. Н. Гришин, А. В. Платонов // Науковий огляд: електрон. журн. - 2019. - № 3. - 1 електрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. вимоги: Pentium III, процесор з тактовою частотою 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP / Vista / 7/8/10; Acrobat 6 x.

    Мал. 5. Установка «МоИс1еап» для очищення каналів прес-форм

    При з'єднанні декількох компонентів виходять сплави, що володіють унікальними експлуатаційними якостями. Прикладом можна назвати берилій і бронзу, при з'єднанні яких виходить берилієва бронза [4]. Вона має особливі експлуатаційними якостями, які визначають активне застосування матеріалу для отримання оформляють деталей прес-форм.

    Виняткові антикорозійні властивості берилієвих бронз, їх міцність і антифрикційні характеристики роблять їх оптимальним матеріалом для виробництва елементів прес-форм (рисунок. 6).

    Мал. 6. Вставка в нерухомій обоймі прес-форми, виконана із застосуванням

    берилієвої бронзи марки (БрБ2)

    МІЖНАРОДНИЙ НАУКОВО-ПРАКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.org.ua

    Гришин С. Н. Аналіз технологічних факторів, що впливають на якість відливаються заготовок з пластмас в стаціонарних прес-формах [Електронний ресурс] / С. Н. Гришин, А. В. Платонов // Науковий огляд: електрон. журн. - 2019. - № 3. - 1 електрон. опт. диск ^ D-ROM). Систем. вимоги: Pentium III, процесор з тактовою частотою 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP / Vista / 7/8/10; Acrobat 6 x.

    ISSN: 2500-4212. Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ: ЕЛ № ФС 77 - 67083 від 15.09.2016 Науковий огляд. Розділ II. Наука і практика. 2019. № 3. ID 183

    Згідно з дослідженнями, виготовлення цілісних пуансонів з мідних сплавів, теплопровідність яких в 5 і більше разів вище, ніж у сталей, дозволяє знизити час циклу і зменшити викривлення виробів.

    Теплопровідні стали відповідають сучасним вимогам високопродуктивного і високоякісного лиття за рахунок високої швидкості охолодження виливків. А технологічні характеристики дозволяють виготовляти з застосовуваних сплавів складні оформляють елементи високої якості.

    В результаті дослідження технологічного процесу виготовлення деталей методом лиття в прес-форми спрогнозовано вплив різних чинників на якість одержуваних виробів. Виявлено недоліки: недолив, викривлення внаслідок нерівномірного розподілу температур, спаи.

    Проаналізувавши всі знайдені недоліки, пропонуємо рішення щодо усунення та зниження їх вираженості в виливках:

    - за рахунок зміни технологічних параметрів (підвищення тиску уприскування) усувається такий вид шлюбу як недолив;

    - за рахунок оптимально призначеної конструкції системи охолодження (еквідистантно розташованих каналів по відношенню до поверхні виливки) зменшується викривлення в виливках (рисунок 7);

    - за рахунок застосування теплопровідних сталей знижується тривалість литого циклу.

    Мал. 7. Конструкція прес-форми з термостатирует системою навколо матриці і всередині пуансона

    МІЖНАРОДНИЙ НАУКОВО-ПРАКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.org.ua

    Гришин С. Н. Аналіз технологічних факторів, що впливають на якість відливаються заготовок з пластмас в стаціонарних прес-формах [Електронний ресурс] / С. Н. Гришин, А. В. Платонов // Науковий огляд: електрон. журн. - 2019. - № 3. - 1 електрон. опт. диск ^ D-ROM). Систем. вимоги: Pentium III, процесор з тактовою частотою 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP / Vista / 7/8/10; Acrobat 6 x.

    ISSN: 2500-4212. Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ: ЕЛ № ФС 77 - 67083 від 15.09.2016 Науковий огляд. Розділ II. Наука і практика. 2019. № 3. ID 183

    Завдяки проведенню аналізу факторів, що впливають на якість виливків і прийняття своєчасних рішень, вдається спрогнозувати процес лиття і усунути всі виявлені недоліки технологічного процесу ще до виготовлення прес-форми в металі.

    Список використаних джерел

    1. Гордон М. Дж. Управління якістю литва під тиском. СПб. : Наукові основи і технології, 2012. 824 с.

    2. Шварц О., Ебелінг Ф. В., Фурт Б. Переробка пластмас / Під. заг. ред. А. Д. Паніматченко. СПб. : Професія, 2005. 320 с.

    3. Фішер Дж. М. Усадка і викривлення виливків з термопластів: довідник / Пер. з англ. яз. СПб. : Професія, 2009. 424 с.

    4. Казмер Д. О. Розробка і конструювання ливарних форм / Пер. з англ. під. ред. В. Г. Дувідзона. СПб. : ЦОП «Професія», 2011. 464 с.

    5. Матеріалознавство: підручник для вузів / Б. Н. Арзамас, В. І. Макарова, Г. Г. Мухін та ін.; під заг. ред. Б. Н. Арзамасова, Г. Г. Мухіна. 8-е изд., Стереотип. М.: Изд-во МГТУ ім. Н. Е. Баумана, 2008. 648 с.

    6. Термостати і охолоджувачі в технологічних процесах. Конструкція, вибір, застосування / Под ред. П. Горбач. СПб. : ЦОП «Професія», 2012. 352 с.

    МІЖНАРОДНИЙ НАУКОВО-ПРАКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.org.ua

    Гришин С. Н. Аналіз технологічних факторів, що впливають на якість відливаються заготовок з пластмас в стаціонарних прес-формах [Електронний ресурс] / С. Н. Гришин, А. В. Платонов // Науковий огляд: електрон. журн. - 2019. - № 3. - 1 електрон. опт. диск ^ D-ROM). Систем. вимоги: Pentium III, процесор з тактовою частотою 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP / Vista / 7/8/10; Acrobat 6 x.

    ISSN: 2500-4212. Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ: ЕЛ № ФС 77 - 67083 від 15.09.2016 Науковий огляд. Розділ II. Наука і практика. 2019. № 3. ID 183

    Grishin Sergey

    graduate student, Arzamas Polytechnic Institute (branch of R. E. Alekseev Nizhny Novgorod State Technical University), Arzamas

    Platonov Alexander

    Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Department Engineering Technology, Arzamas Polytechnic Institute (branch of R. E. Alekseev Nizhny Novgorod State Technical University), Arzamas

    ANALYSIS OF TECHNOLOGICAL FACTORS INFLUENCING THE QUALITY OF CAST BILLETS OF PLASTICS IN STATIONARY MOLDS

    The article studies the factors influencing the process of obtaining high-quality products from polymers. This article addresses the defects such as warpage, weld lines, surface gloss and a long time of the casting cycle.

    As a result of the analysis, the key factors affecting the quality of casting are identified and recommendations for reducing the size of defects are proposed.

    Key words: stationary mold, plastic molding, quality of polymers pressure molding, casting defects.

    © АНО СНОЛД «Партнер», 2019 © Гришин С. Н., 2019 © Платонов А. В., 2019

    Засновник і видавець журналу:

    Автономна некомерційна організація сприяння науково-освітньої і літературної діяльності «Партнер» свідоцтва про Державну реєстрацію 1161300050130 ІПН / КПП 1328012707/132801001

    Адреса редакції:

    430027, Республіка Мордовія, м Саранськ, вул. Ульянова, д.22 Д, пом.1 тел. / Факс: (8342) 32-47-56; тел. заг .: +79271931888;

    E-mail: redactor @ anopartner. ru Про журнал

    S Журнал має державну реєстрацію ЗМІ й йому присвоєно міжнародний

    МІЖНАРОДНИЙ НАУКОВО-ПРАКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.org.ua

    Гришин С. Н. Аналіз технологічних факторів, що впливають на якість відливаються заготовок з пластмас в стаціонарних прес-формах [Електронний ресурс] / С. Н. Гришин, А. В. Платонов // Науковий огляд: електрон. журн. - 2019. - № 3. - 1 електрон. опт. диск ^ D-ROM). Систем. вимоги: Pentium III, процесор з тактовою частотою 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP / Vista / 7/8/10; Acrobat 6 x.

    ISSN: 2500-4212. Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ: ЕЛ № ФС 77 - 67083 від 15.09.2016 Науковий огляд. Розділ II. Наука і практика. 2019. № 3. ID 183

    стандартний серійний номер ISSN.

    S Матеріали журналу включаються в бібліографічну базу даних наукових публікацій російських вчених Російський індекс наукового цитування (РИНЦ).

    S Журнал є офіційним виданням. Посилання на нього враховуються так само, як і на друкована праця.

    S Редакція здійснює рецензування всіх вступників матеріалів, відповідних тематиці видання, з метою їх експертної оцінки.

    S Журнал виходить на компакт-дисках. Обов'язковий примірник кожного випуску проходить реєстрацію в Науково-технічному центрі «Информрегистр».

    S Журнал знаходиться у вільному доступі в мережі Інтернет за адресою: www.srjournal.org.ua. Користувачі можуть безкоштовно читати, завантажувати, копіювати, поширювати, використовувати в освітньому процесі всі статті.

    Прийом заявок на публікацію статей і текстів статей, оплата статей здійснюється через функціонал Особистого кабінету сайту видавництва "Партнер" (www.anopartner.org.ua) і не вимагає відвідування офісу.


    Ключові слова: СТАЦІОНАРНІ ПРЕС-ФОРМИ / ЛИТЬЕ ПЛАСТМАС / ЯКІСТЬ ЛИТВА ПОЛИМЕРОВ ПІД ТИСКОМ / ДЕФЕКТИ ЛИТВА / STATIONARY MOLD / PLASTIC MOLDING / QUALITY OF POLYMERS PRESSURE MOLDING / CASTING DEFECTS

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити