Семенюк М.Ю.

Хмельницький національний університет, Україна

Вплив температури вприску на процес

лиття тонкостінних виробів

В даний час широкого застосування в різних областях техніки знаходять вироби з термопластів. Такі якості термопластів, як незначна питома вага, низька теплопровідність, діелектричні властивості і відносна простота переробки, роблять їх незамінними матеріалами для виробів і конструкцій самого широкого призначення. Одним з основних методів переробки термопластів є лиття під тиском. Але при виробництві тонкостінних виробів існує проблема не пролиття їх, яка призводить до ускладнення виробничого процесу, через необхідність збільшення кількості експериментальних проливів та додаткових витрат матеріалу.

Для вирішення поставленої задачі існує ряд програм, які здатні поперед-ньо спрогнозувати якість майбутніх виробів ще на стадії розробки формуючого інструменту, тим самим прискоривши процес моделювання і зробити виробни-цтво більш економічним. Однією з таких програм є додаток до систем автомати-зованого проектування Autodesk Moldflow Adviser, яка здатна за заданими параметрами вказати на проблемні елементи та оптимізувати процес проливу.

В якості дослідження використовувалася деталь типу «Кришка коробки для CD-дисків» (рис.1), яка була спроектована в середовищі SolidWorks.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Виріб типу «Кришка коробки для CD-дисків»

Матеріалом виробу був обраний полімер РР Кополімер/PP Generic, власти-вості якого зведені у табл. 1.

Таблиця 1 – Властивості матеріалу

Властивості

Значення

Одиниці

вимірювання

Модуль пружності

896000000

Н/м2

Коефіцієнт Пуассона

0,4103

–

Модуль зсуву

315800000

Н/м2

Густина

890

кг/м3

Межа міцності на розтяг

27600000

Н/м2

Теплопровідність

0,147

W/(м·K)

Питома теплоємність

1881

J/(кг·K)

Мінімальна температура лиття

220

0С

Максимальна температура лиття

260

0С

 

На якість відлитого виробу впливає багато факторів, але для дослідження було обрано один з головних, а саме – температура вприску розплаву. Були проведені дослідження з рядом таких температур: 2200С, 2300С, 2400С, 2500С та максимальною 2600С. Інші параметри для всіх дослідів були однаковими (табл. 2).

Таблиця 2 – Початкові параметри проливу

№

Назва величини

Значення

1

Тиск вприскування розплаву у прес-форму, МПа

200

2

Температура прес-форми, 0С

40

3

Час розмикання прес-форми, с

5

4

Час вприску розплаву, с

1

5

Діаметри сопла, мм

1,5

 

Результати дослідів представлені нижче.

 

 

Таблиця 3 – Результати дослідів

Діаметр на-конечника сопла, мм

Час заповнення, с

Вірогідність заповнення, %

Якість заповнення, %

Тиск вприску, МПа

Темпе-ратура розплаву, 0С

Час циклу, с

1,52200С

1,024

100

20

39,95

224,1

10,001

1,52300С

1,023

100

78

38,43

234

10,0

1,52400С

0,909

100

95

37,22

243,9

9,97

1,52500С

0,7926

100

95,8

36,14

254,8

9,81

1,52600С

0,7998

100

94,1

34,85

263,8

9,82

Мінімальна якість виробу склала 20 % при 220 °С. Се-редній показник – 78% отри- маний при 230 °С. Якість при наступних температурах бу-ла досить високою, але най-кращого результату 95,8 % було  досягнуто  при  темпе-

                     Рисунок 2 – Показники якості                            ратурі 250 °С.

Оскільки програма здатна оптимізувати необхідні па-раметри, щоб пролив деталі відбувся 100%, то відбулася корекція температури роз-плаву в середині прес-форми (рис. 3). У всіх випадках від-булося зростання температу-

               Рисунок 3 – Показники температури                  ри розплаву в межах  від 1,5

                                                                                  до 2 %, яке не є критичним.

Час одного циклу вклю-чає в себе: час заповнення прес-форми, час охолодже-ння розплаву та час розкри-вання прес-форми. Найкра-щим результатом став час 9,81 с при 250 °С (рис. 4), що на  2 % менше  досліду  при                  

                    Рисунок 4 – Час циклу                                220 °С.

Отже з результатів дослідження видно, що температура вприску чинить суттєвій вплив на процес лиття тонкостінних виробів. Для даного виробу типу «Кришка коробки для CD-дисків» визначено, що оптимальною температурою вприску розплаву є 250 °С. Це пояснюється тим, що:

- при заданій температурі якість виробу є найкращою і складає 95,8 %;

- температура в прес-формі підвищується не суттєво в межах 2 %;

- час циклу складає 9,81 с, який є на 2 % меншим від інших результатів, що в умовах масового чи крупносерійного виробництва відіграватиме значну роль.