XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

ВВЕДЕНИЕ

Методом литья под давлением производится более трети от общего объема изделий из полимерных материалов. В связи с высокой производительностью и относительно высокой стоимости оснастки в основном применяется при крупносерийном и массовом производстве изделий из пластмасс. Сырье для литья представляет собой гранулы термопластов, термоэластопластов и термореактивные порошки, обладающих широким диапазоном механических и физических свойств. Термопластичные материалы сохраняют способность к повторной переработке после формования, а термореактивные при переработке претерпевают необратимые химические изменения, приводящие к образованию неплавкого и нерастворимого материала.

В процессе литья специально подготовленный материал поступает в зону шнека машины, где плавится и гомогенизируется, а затем под высоким давлением впрыскивается в пресс-форму через литниковые каналы, заполняя с высокой скоростью её полость, а затем, остывая, образует отливку. Отверждение материала происходит сначала у холодных стенок полости формы, а затем распространяется вглубь тела отливки.

Конфигурация изделий, представленных в данной работе, подразумевает их изготовление на термопластавтомате из пластиката ПВХ марки «Винилан В1».

Характеристика готовой продукции

Противоаэрозольный респиратор БРИЗ-1201 (Ф-62Ш) ПР-7 состоит из изолирующей полумаски ПР-7 и одного пластикового патрона со сменным противоаэрозольным фильтром. Используется для защиты органов дыхания от аэрозолей не выделяющих токсических газов и паров (силикатной, металлургической, горнорудной, угольной, табачной пыли, пыли порошкообразных удобрений и других видов пыли). Полумаска ПР-7 изготавливается из пластиката ПВХ марки «Винилан В1», что дает полумаске необходимую эластичность и прочность.

Бриз-1201 (Ф-62Ш) является средством защиты органов дыхания многоразового использования. Противоаэрозольный фильтр после отработки заменяется новым. Срок службы сменного противоаэрозольного фильтра, в зависимости от концентрации аэрозолей, до 30 рабочих смен. В таблице представлены требования к готовому изделию.

Требования к готовому изделию

№, п/п	Наименование показателя	Значение показателя
		FFP1	FFP2	FFP3
1	Сопротивление воздушному потоку при расходе 30 дм куб./мин	не более 60 Па	не более 70 Па	не более 120 Па
2	Проницаемость фильтрующего материала тест-аэрозолем	не более 20 %	не более 6 %	не более 0,05 %
3	Масса полумаски	не более 180 г	не более 180 г	не более 180 г
4	Гарантийный срок хранения	не менее 3 лет	не менее 3 лет	не менее 3 лет

Обоснование выбора сырья

Пластикат ПВХ марки «Винилан В1» обладает всеми свойствами, необходимыми изготавливаемым изделиям в условиях их эксплуатации. Пластикат ПВХ обладает высокой эластичностью и прочностью, но, так же, и достаточной жесткостью, которая необходима для таких изделий, как экран защитный и крышка самоспасателя.

Пластикат ПВХ обладает близкой к каучуку эластичностью, но гораздо большей термостойкостью. Он выдерживает большее нагревание без изменения механических свойств, чем каучук, то же можно сказать и об охлаждении.

Также, пластикат ПВХ прочнее каучука, что позволяет использовать его в более механически жестких условиях, где требуется прочность на истирание.

Характеристика выбранного сырья

В таблице приведены основные характеристики пластиката ПВХ «Винилан В1»:

Основные характеристики пластиката ПВХ «Винилан В1»

Наименование показателя	Показатель
Показатель текучести расплава, г/10мин	10-30
Твердость по Шору А, усл.ед	70
Предел прочности при растяжении, МПа	7
Относительное удлинение при растяжении, %	300
Термостабильность при 185 , мин	100
Плотность, г/см3	1,30

Обоснование метода переработки

Литье под давлением - один из самых распространенных и экономически выгодных методов переработки термопластов и реактопластов в мире. Такой метод производства позволяет изготавливать изделия сложной конфигурации, а также использовать арматуру, для придания изделиям дополнительного функционала.

Этот метод переработки пластмасс очень удобен простотой контроля всего процесса, от загрузки материала, до раскрытия формы. Термопластавтомат компактен и автоматизирован, что обеспечивает простоту обслуживания и стабильность работы.

Себестоимость детали при таком методе переработки также очень мала. Термопластавтомат может работать без остановки на обслуживание, при хорошем техническом состоянии, очень долгое время.

Физико-химические основы технологического процесса

Термическая деструкция ПВХ протекает при Т = 190-200 С с выделением HCl механизм достаточно сложен, основную роль в нём играют свободные радикалы образовавшиеся под действием температур или от примесей:

Атакуя метиленовую группу цепи радикал отрывает от неё [Н], при этом происходит передача неспаренного электрона на полимерную цепь.

Подвижный атом [Cl], находящийся в b-положении по отношению к атому углерода, несущему неспаренный электрон, отщепляется стабилизируя структуру:

Cl-радикал атакует метиленовую группу, отрывая [H] с образование подвижного атома хлора:

Цепная реакция идет по приведенной ранее схеме и приводит к образованию полимерной цепи содержащей сопряженные двойные связи:

Описание технологической схемы производства

Производство полумаски ПР-7 начинается с доставки пластиката ПВХ со склада производителя на цеховой склад сырья. Далее материал транспортируется для смешения с дробленым вторичным сырьем. После смешения готовая композиция отправляется к ТПА для переработки. Полученные в ходе литья изделия отделяют от литников, очищают облой и отправляют на контроль и упаковку где изделия подвергаются проверке на наличие брака. Отобранные изделия упаковывают и отправляют на цеховой склад готовой продукции, откуда потом перевозят в другой цех для дальнейшей сборки.

Литники, облой, а также бракованные изделия отправляют на дробление. Полученный дробленый пластикат ПВХ отвозят на склад вторичного сырья, откуда его отправляют на смешение для получения готовой композиции и дальнейшей переработки.

Нормы технологического режима и контроль производства

Детали предъявляют к контролю партиями. Партией называются изделия, изготовленные за ограниченный период времени в одинаковых условиях по одной и той же технологии, и материала из одной партии, одновременно предъявляемые к контролю, при оценке качества которых принимают общее решение (от 200 до 5000шт.). Количество изделий в партии определяют по согласованию с директором по производству и начальником участка переработки пластмасс. Для проверки соответствия изделий требованиям конструкторской документации, проводят испытания, принятые на предприятии и в соответствие с СТО 07-2010, п.13. Испытания проводит ОТК предприятия. На испытания в ОТК партию деталей, упакованных в соответствии с требованиями, предъявляет изготовитель (начальник участка), прилагая извещение, форма которого принята на предприятии.

При получении извещения работники ОТК проверяют наличие партии и проводят испытания в объёме и последовательности, указанными в таблице

Контроль изделий

Наименование контролируемого параметра	Требования	Количество, испытываемых деталей, % от партии
Внешний вид на сопрягаемых поверхностях	Не допускаются трещины, следы от инструмента, царапины, холодные стыки	10
Внешний вид др. поверхностей и цвет	Должны соответствовать контрольным образцам	5
Наименование контролируемого параметра	Требования	Количество, испытываемых деталей, % от партии
Размеры	Размеры должны соответствовать размерам, указанным в чертежах	5
Маркировка	Должна соответствовать требованиям ГОСТ или ТУ	1
Комплектность	Количество должно соответствовать, указанному на этикетке	1 ящик
Упаковка	Без видимых повреждений и наличие этикетки на таре	100

По результатам испытаний ОТК дает заключение извещением в форме, принятой на предприятии.

Партию деталей считают принятой ОТК и годной для дальнейшего использования, если результаты испытаний соответствуют требованиям.

При выявлении несоответствия результатов испытаний требованиям пунктов 1-4,6 таблицы, испытаний данной партии прекращают, партия бракуется и возвращается изготовителю для выявления причин возникновения дефектов, проведения мероприятий по устранению дефектов и их причин, для последующего предъявления и повторной проверки (начальник участка, главный инженер, технолог).

При выявлении несоответствия результатов испытаний требованиям пункта 5 таблицы, комплектность проверяют еще в 2-х ящиках. Если при повторных испытания будет выявлено несоответствие, то партия бракуется и отправляется изготовителю для пересчета всей партии с последующей проверкой во соответствии с таблицей 1 по извещению с пометкой «вторично», подписанному начальником участка (старшим смены). К извещению должен быть приложен акт об устранении дефектов и перечень проведенных мероприятий (начальник участка, главный инженер, технолог).

Партию деталей, не выдержавшую повторные испытания, забраковывают окончательно и возвращают изготовителю. Решение о возможности последующего предъявления партии деталей принимает генеральный директор и начальник ОТК.

При невозможности и нецелесообразности устранения дефектов партию окончательно бракуют или по решению технического директора и начальника ОТК изготовитель производит разбраковку. Окончательно забракованную партию изолируют от годных. Решение об использовании забракованной партии принимает генеральный и технический директора.

Виды брака и способы его устранения

Виды брака и меры по устранению

Дефект	Возможное проявление	Возможные причины	Предлагаемые меры по устранению
Загрязнение гранулята	Посторонние включения	Пыль и загрязняющие частицы.	Поддерживать сушилку в чистоте и регулярно прочищать воздушные фильтры, тщательно закрывать вскрытые мешки и емкости. Отделять друг от друга различные пластмассы, чистить узел пластикации проверять чистоту следующего материала
«Серебро»	U-образные серебряные вытянутые шлиры, открытые в направлении против течения. В меньшей степени также только в виде полос	Слишком высокая остаточная влажность гранулята. Слишком высокая термическая нагрузка на расплав из-за: слишком высокой температуры расплава, слишком длительной выдержки в состоянии расплава или слишком высокой скорости вращения шнека,	Проверить сушилку или же процесс сушки, измерить температуру гранулята, выдерживать время сушки. Проверить температуру расплава, выбрать подходящий диаметр шнека, снизить количество оборотов шнека, увеличить сечения сопел и каналов течения.
Пузыри	Как и в случае раковин, но значительно меньший диаметр и большее количество	Слишком высокая влажность расплава, слишком высокая остаточная влажность гранулята	Оптимизировать сушку, при необходимости заменить дегазационный шнек обычным шнеком и применять предварительную сушку, проверить сушилку и процесс сушки, при необходимости установить сушилку на сухом воздухе

Продолжение таблицы

Дефект	Возможное проявление	Возможные причины	Предлагаемые меры по устранению
Шлиры пережога	Коричневатая окраска с образованием шлиров. Периодически появляющаяся коричневатая окраска с образованием шлиров	Слишком высокая температура расплава Слишком длительная выдержка в состоянии расплава Неблагоприятный температурный режим в обогреваемом литниковом канале Износ узла пластикации или «мертвые зоны» у уплотняющих поверхностей Неблагоприятные для протекания участки в узле пластикации и обогреваемых литниковых каналах Слишком высокая скорость впрыска	Проверить и снизить температуру расплава, проверить регулирующий прибор. Уменьшить продолжительность цикла, применить меньшие узлы пластикации. Проверить температуру в обогреваемом литниковом канале, проверить регулирующий прибор и датчик температуры Проверить конструктивные узлы- цилиндр, шнек, обратный клапан и уплотнительные поверхности на наличие износа и мертвых зон Устранить неблагоприятные участки перехода потока. Уменьшить скорость впрыска
Шелушение или отслоение	Отслоение участков пленки в зоне литника	Загрязнение другими несовместимыми пластмассами	Прочистить узел пластикации, проверить чистоту следующего материала
Коробление отливок	Поверхности литых изделий не плоские, детали имеют перекос углов, детали не подходят одна к другой	Слишком большая разница в толщине стенок, разные скорости течения в форме Неблагоприятная температура формы Неправильный выбор момента переключения с давления литья на давление выдержки	Изменить конструкцию изделия в соответствии с требованиями, действующими для пластмасс По-разному термостатировать половинки формы Изменить момент переключения
Образование Грата (облоя)	Образование перепонок пластмассы в зазорах формы( например, плоскости разъема)	Слишком высокое давление внутри формы Плоскости разъема формы повреждены из-за переполнения Усилие замыкания или усилие удерживания в закрытом состоянии являются недостаточными	Уменьшить скорость впрыска и давление выдерживания, раньше осуществлять переключение с давления литься на давление выдерживания. Дополнительно обработать форму в зоне плоскостей разъема или контуров.

Продолжение таблицы

Дефект	Возможное проявление	Возможные причины	Предлагаемые меры по устранению
Раковины и впадины	Безвоздушные пустоты в виде крглых или удлиненных пузырей, видные только в случае прозрачных сортов пластмасс, углубления на поверхности	Уменьшение объема на стадии охлаждения не возмещается Форма литой детали не подходит для ее изготовления из пластмасс.	Продлить время выдержки под давлением, повысить давление при выдержке, снизить температуру расплава и изменить температуру расплава и изменить температуру формы( при раковинах повысить, а при впадинах понизить), проверить запас расплава, увеличить отверстие сопла Выполнить конструкцию в соответствии с требованиями для пластмасс
Недостаточная прочность линии стыка (холодный спай)	Явно видные насечки вдоль линии стыка	Недостаточная текучесть пластмассы Слишком низкая скорость впрыска Слишком малая толщина стенки Недостаточное удаление воздуха из формы	Повысить температуру расплава и формы, при необходимости изменить местоположение впускного литника, чтобы улучшить условия течения Увеличить скорость впрыска. Уравнять толщины стенок. Улучшить удаление Воздуха из формы

Описание работы основного оборудования

К основному оборудованию относятся термопластавтомат марки Forstar KT90V. Использование бункерных сушилок обеспечивает минимальную влажность материала перед попаданием в материальный цилиндр.

Переработка термопластов литьем под давлением заключается в нагреве материала до размягчения и последующего перехода в вязкотекучее состояние в нагревательном цилиндре и инжекции его в литьевую форму, где материал приобретает необходимую форму и затвердевает. В каналах литьевой формы циркулирует охлаждающая вода заданной температуры.

В материальном цилиндре литьевой машины при перемещении материала от бункера к соплу происходит его перемешивание, расплавление, прогревание. Червяк может быть условно разделен на три зоны: зону загрузки, зону пластикации и зону дозирования.

В зоне загрузки твердые частицы материала захватываются витками червяка и транспортируются вперед (коэффициент трения материала о стенки цилиндра должен превышать коэффициент трения материала о червяк).

Смешение материала происходит уже в зоне загрузки в результате смешения слоев, производительность зоны зависит от геометрических параметров червяка. В зоне пластикации по мере продвижения вдоль цилиндра полиарилат разогревается и размягчается. В этой зоне материал плавится и из твердого состояния переходит в вязкотекучее. Здесь материал поначалу состоит из твердых гранул и расплава. При движении вдоль червяка в зоне пластикации твердые частицы смешиваются с расплавом и вовлекаются вместе с ними в винтовое движение. Прежде всего расплавляются материал вблизи толкающей кромки винтовой нарезки червяка. Остальная часть канала остается заполненной гранулированным материалом. В следующих витках зона расплавленного материала в сечении канала увеличивается, повышается его уплотнение. В зоне пластикации материал находится полностью в вязкотекучем состоянии. В этой зоне материал стабильно разогревается и приобретает заданную температуру. Циркуляция расплава в каналах червяка создает условия для качественного перемешивания.

Суммарный поток материала в зоне дозирования складывается из четырех потоков: основного – вызванного вращением червяка относительно поверхности цилиндра, обратного – возникающего под действием градиента давления, поперечного – возникающего в нормальном сечении канала червяка и обеспечивающего смешение материала, а также потока утечек между гребнями витка червяка и внутренней стенкой цилиндра.

В данной работе было разработано производство изделий конструкционного назначения из пластиката ПВХ марки Винилан В1, а так же был выбран ТПА марки Forstar KT90V.

Код для цитирования: Скопировать