XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире пластмассы являются одними из самых эффективных материалов в технологическом, экономическом и потребительском плане. При получении изделий из полимерных материалов практически полностью отсутствуют дорогостоящие стадии механической обработки. Нынешние технологии производства изделий из пластмасс позволяют получать высококачественные изделия сложной геометрической формы, не требующие дополнительной обработки, сборки, отделки.

Достоинством пластмасс является их особенность совмещать в себе сразу несколько полезных характеристик. Они могут быть прочны на уровне металлов, а в некоторых случаях и больше, к тому же иметь высокую коррозионную стойкость.

Оборудование, которое применяют при изготовлении изделий из

пластмасс является универсальным для многих разных полимерных материалов и их марок. Например, на типовой литьевой машине можно перерабатывать большинство видов термопластов. Изменяя оснастку можно получать совершенно разнообразные - изделия: с разной массой, от нескольких грамм до нескольких килограмм, разной геометрической формы, поверхностью. К тому же температура переработки большинства крупнотоннажных пластмасс не превышает 250°С, что в несколько раз меньше, чем у конструкционных неорганических материалов, сплавов, смесей. Это позволяет иметь малые энергетические затраты на их переработку.

Процессы переработки пластмасс могут быть практически полностью роботизированы и автоматизированы в пределах разумных затрат на это. С экономической точки зрения это позволяет снизить затраты на содержание рабочих на предприятиях, к тому же это обеспечит более точное соблюдение технологических параметров производства, что способствует качеству и стабильности получаемых изделий.

Пластмассы могут прекрасно заменять функции многих, более дорогих в изготовлении, металлических, бетонных или деревянных изделий. Именно поэтому они нашли применение во всех областях жизнедеятельности человека. Их применяет в машиностроении, электротехнике, медицине, строительстве, сельском хозяйстве, а также в бытовой сфере.

ХАРАКТЕРИСТИКА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ

Вставка направляющая пластмассовая используется в подкладочном варианте скрепления ЖБР-65ПШМ как с болтовым, так и с шурупно-дюбельным прикрепителем.

Вставка должна соответствовать требованиям ТУ 2291-008-117319652010 и изготавливаться по чертежам, утвержденным Департаментом пути и сооружений ОАО «РЖД».

Вставки должны изготавливаться из первичного полимерного материала ПА стеклонаполненного марки «Армамид ПА6 СВ-З0-1ЭТМЗ0» по ТУ 2243-015-11378612-97. Вставки должны иметь ровные гладкие поверхности без трещин, вздутий, посторонних включений и следов расслоений.

На поверхности вставок допускаются следы течения материала, тонкий грат, заусенцы толщиной не более 0,3 мм и шириной не более 1,5 мм по месту разъема пресс-формы, следы механической обработки и отрыва литников на нижней или верхней поверхности вставки в виде выступов высотой не более 1 мм, следы выталкивателей глубиной до 0,4 мм.

Вставки должны выдерживать без признаков разрушения кратковременную статическую нагрузку на верхнюю горизонтальную поверхность 30 кН. Вставки по физико-механическим показателям должны соответствовать нормативным значения, указанным в таблице.

Таблица 1 - Нормативные физико — механические показатели для изделия:

«Вставка направляющая»

№	Наименование показателя	Нормативные требования
1	Испытание на сжатие при температуре плюс (23+2)°С с усилием 30 кН	Не допускается разрушение изделия, наличие сколов, трещин После испытания контролируются размеры.
2	Испытание на сжатие при температуре минус (60+2)°Сс усилием 30 кН
3	Изменение массы после воздействия агрессивной среды СЖР-З и воды при (23+2)°С в течение (24+1) час, 0/0, не более	1,5

Дюбель для железнодорожных шпал типа ШЗД, ЖБР — 65ПШМ и

брусьев стрелочных переводов под шурупно-дюбельное рельсовое скрепление. Дюбель должен соответствовать требованиям ТУ — 2291 — 207 — 01124323- 05.

Канал внутри дюбеля должен быть прямолинейным и иметь однозаходную резьбу с профилем, показанным в приложении Б. Дюбели не должны иметь недоливов на торцах и наружной поверхности, следов от толкателей и литников, препятствующих сборке деталей. Дюбель должен изготавливаться из первичного материала «Армамид ПА6 СВ- 15-1 ЭТЕЛ».Дюбели должны выдерживать температурный интервал работоспособности от -60°С до +60°С.

Дюбели по физико-механическим показателям должны

соответствовать нормативным значениям, указанными в таблице 2.

Таблица 2 - Нормативные физико — механические показатели для изделия: «Дюбель»

	Наименование показателя	Нормативные значения
1	Испытание на разрыв с усилием 50кН При Т плюс (23+-2) °С и минус (60+-2) °С	не допускается разрыва образца, наличие трещин, сколов
2	Изменение массы после воздействия агрессивной среды при (23+-2)°С в течение (24+-1) час, не более	1,5

Прокладки упругие пластмассовые используются в подкладочном варианте скрепления ЖБР-65П как с болтовым, так и с шурупно-дюбельным прикрепителем. Используется две модификации прокладок, отличающихся геометрическими размерами.

Прокладки должны изготавливаться из первичного материала «Армамид ПА6 4-Э» по ТУ-224З-О25-11378612-97.

Прокладки должны выдерживать температурный интервал работоспособности от -600°С до +600°С. Конструкция и основные геометрические размеры прокладок должны соответствовать чертежам. В готовом изделии контролируются размеры с предельными отклонениями +0,5мм.

Прокладка ПУ-1 и прокладка ПУ-2 выпускаются неокрашенными, натурального цвета, Прокладки по физико-механическим показателям должны соответствовать нормативным значениям, указанным в таблице 3.

Таблица 3 - Нормативные физико — механические показатели для изделий:

«Прокладка ПУ-1, Прокладка ПУ-2»

	Наименование показателя	Нормативные значения
1	Прочность при разрыве, не менее, МПа	35
2	Относительное удлинение при разрыве, не менее, %	40
3	Испытание на сжатие с усилием 60кН и упругое восстановление высоты через 1 час после снятия нагрузки 60кН при испытании на сжатие, не менее, При Т плюс (23+-2) °С и минус (60+-2) °С	Не допускается трещин, сколов 55
4	Изменение массы после воздействия агрессивной среды при (23+-2)°С в течение (24+-1) час, не более, СЖР-З Воды	1,5

Прокладки должны иметь ровные поверхности без трещин, вздутий, посторонних включений и следов расслоений. На поверхности прокладок допускаются следы течения материала, тонкий грат, заусенцы толщиной не более 0,3 мм и шириной не более 1,5 мм по месту разъема пресс — формы, следы от выталкивателей глубиной до 0,4 мм, шагрень для увеличения сопротивления сдвигу прокладок в процессе эксплуатации.

На горизонтальной поверхности прокладок должна быть нанесена легко читаемая маркировка, содержащая товарный знак или условное обозначение предприятия изготовителя, месяц и год изготовления, обозначение материала. Допускается дополнительная маркировка, обозначающая номер формы, номер гнезда, обозначение изделия.

Изделие «Идентификатор» является закладной идентификационной деталью для обозначения и нумерации рельс и шпал. Изделие не подвергается внешним нагрузкам.

Деталь «Идентификатор» должна изготавливаться из первичного материала «Армамид ПА6-2Э».

Идентификатор должен выдерживать температурный. интервал работоспособности от -60°С до +60°С. Конструкция и основные геометрические размеры идентификатора должны соответствовать чертежам. В готовом изделии контролируются размеры с предельными отклонениями ± 0,5 мм.

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СЫРЬЯ

 

120

120

Производимые изделия будут эксплуатироваться в широком диапазоне температур от -60 °С до +60 °С, а также такие детали как «Вставка направляющая», «Дюбель», «Прокладка ПУ- 1», «Прокладка П У-2» должны соответствовать нормативным физико-механическим показателям, в процессе эксплуатация они подвергаются различными видами механической деформации. Чтобы удовлетворить эти требования и создать изделия, способные эксплуатироваться в тяжелых условиях нужно использовать в производстве изделий пластмассы инженерного назначения с армирующими наполнителями. В качестве производителя таких компаундов был выбран российский производитель «Полипластик», который является лучшим поставщиком для автомобильной промышленности (в России). Компания поставляет свои материалы для таких корпораций как группа компаний «Autocomponent», «АвтоВАЗ», «Volkswagen», «Audi», что характеризует ее как компанию, которая является надежным поставщиком по Европейским меркам, работающим в области машиностроения, которая составляет конкуренцию мировым производителям компаундов.

 

130

Таблица 4 — Физико — механические свойства полимерных материалов

Свойства	Типичные значения
	Полиамид 6	АБС-пластик	Поликарбонат
Плотность, г/см3	1,13	1,04	1,2
Прочность при растяжении, МПа	66-80	35-50	65
Прочность при изгибе, МПа	90-100	50-87	100
Прочность при сжатии, МПа	85-100	46—80	60-80
Относительное удлинение,	80-150	10-25	4
Усадка, %	0,2-1,2	0,4-0,7	0,5-0,7

Анализируя справочные данные из таблицы было принято решение в качестве материала для производства изделий использовать полиамид-6, т.к. его физико-механические показатели, интересующие нас, такие как:

прочность при растяжении, прочность при сжатии, относительное удлинение; оказались выше других сравниваемых материалов.

Полиамид-6 является кристаллизующимся полимером, продуктом гидролитической полимеризации Ɛ-капролактама.

При выборе материала для изготовления изделий были рассмотрены следующие пластики инженерного назначения: полиамид — 6, АБС — пластик, поликарбонат. Сравнение физико-механических свойств материалов приведено в таблице 4.

Химическая формула полиамида 6 представлена на рисунке 1. Относится к группе линейных полиамидов, наряду с полиамидом-66 (ПА6.6), полиамидом- 1 1, полиамидом- 12, полиамидом-610 (ПА6.10) и другими.

Рисунок - Химическая формула полиамида-6

Конструкционный полиамид-6 является одним из самых широко применяемых инженерных материалов в таких областях, как автомобильная промышленность, машиностроение, электротехника и электроника, мебельная промышленность, бытовая техника, строительство, спортивный и туристический инвентарь, упаковка. Это обусловлено следующими факторами:

Механические свойства: материал сочетает высокую ударопрочность с жесткостью и стойкостью к ползучести.

Химическая и климатическая стойкость: полиамид 6 устойчив к автомобильному топливу, смазкам, углеводородам, нефтяным продуктам. Материал достаточно гигроскопичен (водопоглощение выше, чем у ПА66), что увеличивает эластичность (ударопрочность) материала в условиях эксплуатации.

Одним из самых широко используемых волокнистых наполнителей полиамидных связующих являются стеклянные волокна (СВ). Введение в ПА6 стекловолокнистого наполнителя позволяет получить материал с увеличенной прочностью, жесткостью, теплостойкостью, менее растрескивающийся в условиях повышенных и пониженных температур. При этом значительно снижается усадка и коэффициент линейного расширения. Кроме того, стеклянные волокна дешевы, хорошо отработан процесс изготовления пластиков на их основе.

Обеспечивая высокие механические и теплофизические свойства композита, стеклянные волокна в то же время имеют ряд недостатков: относительно высокую плотность, хрупкость, зависимость свойств от внешней среды, обусловленную гидрофильностью волокон, низкое качество поверхности и, пожалуй, самое важное, способность вызывать абразивный

износ рабочих органов оборудования для переработки пластмасс. Для переработки стеклонаполненных марок полиамида необходимо оборудование с повышенной абразивной стойкостью. Марки полиамида ПА-6 считаются наиболее распространенными по причине относительно низкой стоимости и доступности.

Для изделия «Вставка направляющая» была выбрана марка «Армамид ПА6 СВ-З0-1ЭТМЗ0», для изделия «Дюбель» марка «Армамид ПА6 СВ-151 ЭТМ», для «Прокладка ПУ-1», «Прокладка ПУ-2» был выбран «Армамид

ПА6-4Э». Для «Идентификатор» марка «Армамид ПА6-2Э».

ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

«Армамид» торговая марка полиамида 6. Характеризуется повышенными значениями механических и электрических свойств, устойчив к действию углеводородов (керосина, бензина, дизельного топлива, бензола и т.д.), минеральных и синтетических масел, концентрированных и слабых щелочей, слабых кислот. Характеристики данной марки материала указаны в таблице 5.

 

150

Таблица 5 - Характеристики сырьевых материалов

Свойства			Стандарт испытаний			Типичные значения
				Армамид ПА6 СВ 30-1 ЭТМ		Армамид ПА6-СВ15-1ЭТМ		Армамид ПА 6-4Э			Армамид ПА 6-2Э
Физикомеханические
Плотность, кг/мз			ГОСТ 15139	1280		1210		1080			1080
Продолжение таблицы 5 Прочность при растяжении, МПа			ГОСТ 11262	140		110		50			Не менее 38
Относительное удлинение при разрыве, %			ГОСТ 11262	6		5		115			80
Изгибающее напряжение при максимальной нагрузке, МПа			ГОСТ 4648	205		156		75			60
Модуль упругости при изгибе, МПа			ГОСТ 9550	6900		4800		1950			1600
Ударная вязкость по Шарпи образца без надреза при +23°С, кдж/м2			ГОСТ 4647	75		70		н/р			н/р
Ударная вязкость по Шарпи образца без надреза при -40°С, кдж/м2			ГОСТ 4647	65		50		н/р			н/р
Ударная вязкость по Шарпи образца с надрезом при +23°С, кдж/м2			ГОСТ 4647	22		19		30			38
Теплофизические
Температура плавления, °С		ГОСТ 21553			218		218	210	213
Водопоглощение в воде (23°С, 24 ч), °С		ГОСТ 4650			1,1		1,3	1,3	1,3
Технологические
Показатель текучести расплава (250°С, 2,16 кг), ГЛО мин		ГОСТ 11645			7		15	12	13
Усадка при литье продольная, %		ГОСТ 18616			0,2-0,3		0,4-0,6	0,7-1,0	0,9-1,2
Усадка при литье поперечная, %		ГОСТ 18616			0,6-0,9		0,6-0,8	0,7-1,0	0,9-1,2
Температура расплава, °С					260		260	240	240

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПЕРЕРАБОТКИ

Существует множество способов переработки пластмасс в изделия, которые зависят от физического состояние полимера в момент формования:

Изготовление изделий из пластмасс в вязкотекучем состоянии основано на способности расплава полимера к значительным и необратимым пластическим деформациям под действием температуры и давления одновременно. К таким способам относят: литье под давлением, экструзию, прессование, ротационное формование)

Формование изделий из полимерных заготовок, находящихся в высокоэластичном состоянии. Этот способ основывается на способности нагретых полимерных материалов к значительным обратимым деформациям. К таким методам относят: вакуум- и пневмоформование, горячая штамповка, раздуфное формование.

З) Производство изделий из полимеров, находящихся в твердом состоянии, основывается на способности полимеров проявлять вынужденную эластичность. Этими методами являются: штамповка, прокатка, протяжка.

4) Получение изделий из полимеров без давления с применением растворов или дисперсий. Это методы полива, ротационное формование пластизолей, получение волокон.

Профильные и погонажные изделия, такие как: трубы, ленты, листы, шланги, пленки, различные профили получают методом экструзии или в некоторых случаях каландрованием.

Штучные изделия изготавливаются как правило методами литья под давлением, прессованием, вакуум-формованием из листов и пленок.

Емкости из термопластов получают методами литья под давлением, экструзией полой заготовки с последующим раздувом и ротационным формованием.

При определении метода переработки следует учитывать и экономическую составляющую, тогда на первый план выдвигаются вопросы производительности, качества и размерной стабильности изделий. При мелкосерийном производстве наиболее приемлемы методы, в которых стоимость оснастки минимальна, а при крупносерийном производстве следует учитывать стоимость и доступность сырья, количество отходов.

В качестве метода производства нашего изделия была выбрана технология литья под давлением. К основным достоинствам и уникальности данного метода относятся: универсальность перерабатываемых по видам пластиков, высокая точность получаемых изделий, возможность изготовления деталей весьма сложной геометрической формы, недостижимой при использовании любых других технологий. [9]

С технологической точки зрения, учитывая, что наше изделие является элементом важного узла, оно должно быть изготовлено с инженерной точностью, а этому фактору как раз удовлетворяет технология литья под давлением. Наше производство будет являться крупносерийным, поэтому в качестве оснастки выбраны горячеканальные многогнездные формы, которые позволяют сильно сократить количество брака и отходов производства и увеличить тираж изделий за один цикл. К тому же, литье под давлением, очень легко поддается автоматизации, что сделает наш процесс еще более точным и стабильным, а также экономически выгодным.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

При изготовлении изделий методом литья под давлением в полимерах протекают в основном физические процессы, например, переход из одного физического или фазового состояния в другое. К химическим процессам, протекающим при литье под давлением, можно отнести термическую и механическую деструкцию полимеров, обусловленную соответственно высокими температурами и большими сдвиговыми напряжениями, возникающими при течении расплава полимера в рабочих узлах литьевой машины и форме.

При обеспечении определённых технологических параметров эти химические процессы могут быть сведены к минимуму или полностью исключены.

В материальном цилиндре шнековой литьевой машины при транспортировке материала от бункера к соплу происходит его интенсивное перемешивание, расплавление и прогревание. Шнек может быть условно разделён на три зоны: зону загрузки, зону пластикации и зону дозирования. В зоне загрузки твёрдые частицы материала захватываются витками шнека и транспортируются вперёд. В зоне пластикации по мере продвижения вдоль цилиндра материал разогревается и размягчается. В зоне дозирования материал находится в полностью расплавленном (вязкотекучем) состоянии. В этой зоне материал стабильно разогревается и приобретает заданную температуру.

Процесс формования изделия начинается с момента поступления материала в форму. Термопластичные материалы формуют в охлаждаемых формах, что вызывает охлаждение и усадку материала. В результате охлаждения и усадки материала, а также притока новых порций материала из инжекционного цилиндра происходит изменение давления в форме в период формования.

Заполнение формы сопровождается повышением давления. После полного заполнения формы давление в ней продолжает возрастать, материал в форме уплотняется. Охлаждение материала приводит к понижению давления в форме. Давление к моменту раскрытия формы остаётся несколько больше атмосферного. Режим охлаждения расплава в форме влияет на структуру полимера в изделии, на качество изделий и на производительность литьевой машины.

Кристаллические термопласты имеют узкий интервал температур перехода в вязкотекучее состояние, низкую вязкость и, соответственно, высокую текучесть. Это несколько усложняет их переработку, вызывает необходимость точнее поддерживать температуру расплава, делать запорные устройства к мундштуку, обеспечивать плотную посадку поршня в цилиндре.

Термопласты кристаллического строения при затвердевании имеют большую усадку, доходящую до 3 0/0. Чем выше температура термопласта, тем больше усадка при охлаждении.

Кроме термической усадки может происходить усадка вследствие изменения структуры полимера. Усадка проявляется не только в изменении размеров, но и появлении углублений, внутренних пустот.

Чем ниже температура термопласта и чем выше давление в процессе литья, тем меньше усадка, тем больше плотность материала в изделии.

Вследствие повышенной температуры и влажности может происходить деструкция полиамидов, при которой возможны следующие реакции, представленные на рисунках 2, З, 4, 5:

Рисунок 2 — Реакция гидролиза полиамида 6

Рисунок 3- Реакция конденсации полиамида 6

Рисунок 4 — Конденсационный процесс полиамида 6

Рисунок 5 — Реакция Деструкции с образованием радикалов полиамида 6

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

Технологический процесс производства изделий из полиамида-6 методом литья под давлением состоит из следующих стадий:

Прием сырья на склад

Растаривание мешков с сырьем

Загрузка сырья в сушильный бункер с помощью вакуум-загрузчика для дальнейшей сушки

Литье под давлением изделий на термопластавтомате

Контроль качества

Упаковка готовой продукции

Отгрузка упакованной продукции на склад

1) Прием сырья на склад

Сырье на поддонах в мешках привозит грузовик. Поддоны с мешками сырья разгружаются с помощью электропогрузчика (ЭП1) на склад сырья (СС). Для проверки массы мешков с сырьем используются весы.

При приеме сырья проверить наличие сертификата соответствия, удостоверения или паспорта качества, соответствие показателей документа о качестве и сведений, указанных на мешках с материалом.

Проверить наличие на мешках следующей информации:

наименование предприятия-изготовителя или его товарный знак;

марка;

вес нетто;

манипуляционные знаки;

номер партии;

дата производства. От каждой партии закупленной продукции отбирается 1мешок для проведения контроля внешнего вида. Контроль проводится визуально: не допускается наличие посторонних материалов и примесей.

2) Растаривание мешков с сырьем

Электропогрузчик (ЭП1) погружает поддон с сырьем на вилы со склада и везет его к автоматической станции растаривания (АСР), где в автоматическом режиме идет растаривание мешков. Производительность растаривателя до 12 т/ч. С помощью лифта, поддон с мешками поднимается, специальные захваты забирают верхние мешки, они проходят через шредерную линию и сырье ссыпается, мешки складируются в отдельную Тару.

3) Загрузка сырья в сушильный бункер с помощью вакуум-загрузчика для дальнейшей сушки.

Сырье из автоматической станции растаривания (АСР) при помощи вакуумного загрузчика (ВЗ1), установленного на рамном бункере сушилке (РБС), попадает в бункер (РБС). Сушить материал 2-4 часа при температуре ос.

4) Литье под давлением изделий на термопластавтомате

Для литья использовать термопластавтоматы фирмы «Engel» модели «E-victory 120», «E-victory 200», «E-victory 300». Сушеный полиамид из бункера — хранилища попадает в бункер (БС) на литьевой машине (ТПА) с помощью вакуумного загрузчика (ВЗ2). Отливаются детали. Процесс литья под давлением состоит из нескольких стадий:

Дозирование материала и загрузка его в цилиндр

Пластификация материала

Впрыск пластифицированного материала в сомкнутую форму и выдержка его под давлением

Охлаждение изделия в форме

Размыкание формы и удаление изделия из нее

Ввиду того, что оборудование является высокотехнологичным и не имеет дефектов, а пресс — формы являются горячеканальными, отсутствует надобность в процессе механической обработки изделий. Литейщик ставит коробку на ленточный весовой конвейер (ЛВК), который разделен на З зоны. Первая зона считывает вес коробки, затем коробка передвигается на 2 зону, где в нее с литьевой машины попадают изделия до определенного заданного значения, затем полная коробка перемещается на З позицию для дальнейшей транспортировки по ленточному конвейеру (ЛК 1) к столу контроля качества (СКК). Бракованные изделия складываются в отдельную коробку и направляются на дробление к позиции дробилка (Д)

6)Контроль качества

Литейщик должен контролировать визуально 10094 продукции на отсутствие недоливов, трещин, вздутий, коробления, холодных спаев, расслоений, посторонних включений.

На столе контроля качества сотрудники делают выборку из коробки, если партия признается качественной, то на нее клеят табличку с указанием наименования изделия, обозначения ТУ, наименования предприятия-изготовителя, номера партии, количества изделий, даты изготовления, фамилии литейщика.

Ставят коробку на ленточный конвейер (ЛК2) для дальнейшей упаковки. Бракованные изделия или всю партию складывают в отдельную коробку и отправляются на дробление к дробилке (Д). Переработанный брак с позиции дробилка (Д) отправляется на склад дробленой продукции (СДП) с помощью электропогрузчика (ЭПЗ)

7) Упаковка готовой продукции

Заклеенная коробка по ленточному конвейеру (ЛК2) движется в сторону робота — палетайзера СП), который формирует паллету, захватывает коробку с продукции, укладывает на паллету. И так продолжается, пока паллета не будет заполнена, затем готовая паллета по роликовому конвейеру (РК) едет к автоматическому обмотчик паллет (АОП) стрейч — пленкой. Прикрепить к поддонам с коробками транспортные таблички с указанием номера партии.

8) Отгрузка упакованной продукции на склад

Запечатанный поддон с помощью электропогрузчика (ЭПЗ) отправляют на склад готовой продукции (СГП).

НОРМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА

Контроль «Вставки направляющей».

Контролировать по 16 изделий из коробки: визуально внешний вид на отсутствие недоливов, раковин, утяжин, трещин, вздутий, короблений, холодных спаев, расслоений, посторонних включений, следов от толкателей глубиной до 0,4 мм, следы отрыва литников на нижней и верхней поверхности вставки в виде выступов высотой не более мм. Оформить приложение к паспорту качества на партию изделий. Сделать отметку о приеме партии в журнале приемочного контроля. Использовать Штангенциркуль тип ШЦ-1-150-0,1 или штангенциркуль тип ШЦ-Ы25-0,1 ГОСТ166. Приведена таблица контроля основных размеров. (Таблица 6)

Таблица 6 — Контроль основных размеров изделия «Вставка направляющая»

	Наименование показателя для контроля	Ед. изм	Норма по ТУ
1	Высота верхней части	мм	27±0.25
2	Высота нижней части (квадрат)	мм	11.75±0.25
З	Ширина верхней части	мм	62.25±0.25
4	Ширина выступа	мм	24.25±0.25
5	Расстояние между выступами	мм	30±0.5
6	Размеры нижней части(квадрат)	мм	44.25±0.25

Для определения работоспособности под нагрузкой при температуре

(23+2)⁰С, проводят испытания на сжатие в соответствии с конструкцией скрепления ЖБР 65ПШМ. Схема испытания вставки на сжатие приведена на рисунке 6. Сжимают деталь усилием 30 кН. Визуализация испытания приведена на рисунке 7.

Скорость сближения плит испытательной машины не должна превышать 2мм/мин. После снятия нагрузки проводят визуальный осмотр вставки, на которой не должно быть видимых трещин, сколов и других признаков разрушения. Размер А на рисунке 6 (мм) контролировать при помощи штангенциркуля типа ГИЦ по ГОСТ 166 с ценой деления 0,05 мм.

Для определения способности сохранения функциональных свойств при отрицательной температуре, вставки помещают в криостат климатическую камеру или криокамеру с температурой (-60±2)⁰С и выдерживают в течение 60±5 мин. В качестве охлаждающего агента могут быть использованы:

-двуокись углерода твердая ГОСТ 12162

-азот жидкий ГОСТ 9293

-спирт этиловый технический ГОСТ 17299 или спирт этиловый ректификованный ГОСТ 18300

-воздушная среда (при использовании климатической камеры).

Вставку быстро (в течение 1 мин) извлекают из охлаждающего устройства и проводят испытание.

Испытание на изменение массы после воздействия агрессивной среды — СЖР-З и воды при (23±) ⁰С в течение (24±1) час — по ГОСТ 12020 и ГОСТ4650.

Время от окончания производства вставок до испытаний должно быть не менее 16 часов при хранении их в естественных условиях.

Для контроля основных геометрических параметров дюбелей (внутренний диаметр резьбовой и цилиндрической части, прямолинейность канала и шага резьбы), приведенных в приложении Б, настоящих ТУ, применяют двухступенчатый выборочный план при нормальном контроле и специальном уровне S-4 с приемлемым уровнем качества AQL =2,5 % указанным в таблице 7.

Таблица 7 - Двухступенчатый выборочный план при нормальном контроле и специальном уровне S-4 с приемлемым уровнем качества AQL =2,5 %

Объем партии, шт	Объем выборки, шт		Приемочное Ас1 и браковочное Rcl числа при 1-й выборке		Приемочное Ас2 и браковочное Rc2 числа при 2-й выборке
	1-я	2-я	Ас1	Rcl	Ас2	Rc2
1201-10000	20	20	0	3	3	4
10001-35000	32	32	1	4	4	5

Если число несоответствующих единиц первой выборки равно или меньше приемочного числа первой ступени Асl партию признают приемлемой. Если число несоответствующих единиц продукции, обнаруженных в первой выборке, равно или больше браковочного числа Rcl первой ступени, партию считают неприемлемой.

Если число несоответствующих единиц первой выборки лежит в интервале приемочного Ас1 и браковочного Rcl чисел первой ступени, необходимо контролировать вторую выборку объема, заданного планом. Число несоответствующих единиц, обнаруженных в первой и второй выборках суммируют. Если суммарное число несоответствующих единиц продукции равно или меньше приемочного числа Ас2 второй ступени, партию считают приемлемой. Если суммарное число несоответствующих единиц продукции равно или больше браковочного числа Rc2 второй ступени, партию считают неприемлемой.

Общую длину резьбовой и цилиндрической части, наружный и внутренний диаметр верхнего и нижнего основания контролируют штангенциркулем по ГОСТ 166 с точностью до мм. Прямолинейность канала в дюбеле контролируют цилиндрическим шаблоном (рисунок 8), имеющим нижний и верхний участки с разными диаметрами.

Параметры внутренний резьбы в дюбеле контролируют ввинчиванием в него эталонного шурупа, имеющим точные размеры по ТУ — 1293 — 165 — 01124323- 2003 (рисунок 9), шуруп должен ввинчиваться во всю длину дюбеля.

Таблица 8 — Порядок проведения периодических испытаний изделий

«Прокладка ПУ-1», «ПроклаДка ПУ-2»

 

300

	Наименование показателя	Объем выборки и периодичность испытаний
1	Прочность при разрыве	Не менее 5 шт, не реже 1 раза в неделю
2	Относительное удлинение при разрыве	Не менее 5 шт, не реже раза в неделю
З	Испытание на сжатие при температуре плюс (23+-2) с усилием 60 кН и определение упругого восстановления высоты,%	Не менее 5 шт, не реже 1 раза в квартал
4	Испытание на сжатие при температуре минус (60+-2) с усилием 60 кН и определение упругого восстановления высоты,%	Не менее 5 шт, не реже 1 раза в квартал
5	Изменение массы после воздействия агрессивной среды при (23+-2) ос в течение (24+-1) час, не более, % СЖР-З Воды	Не менее 5 шт, не реже 1 раза в квартал

Выборку при проведении периодических испытаний проводят методом случайного отбора по ГОСТ 18321 из партий, прошедших приемо-сдаточные испытания. При получении неудовлетворительных результатов приемо- сдаточных испытаний прокладок хотя бы по одному из показателей проводят повторные испытания по этому показателю на удвоенном количестве прокладок, взятых от той же партии. При получении положительных результатов повторных испытаний партия прокладок подлежит приемке, а при отрицательных результатах — относится к браку.

Внешний вид контролируют визуально, без применения увеличительных приборов или сравнением с контрольными образцами.

Проверку размеров производят при помощи штангенциркуля типа ШЦ по ГОСТ 166 с ценой деления мм линейки измерительной металлической с пределом измерений 300 мм по ГОСТ 437, толщиномером с диапазоном измерения до 25 мм по ГОСТ 11358

Время от окончания производства прокладок до испытаний должно быть не менее 16 часов при хранении их в естественных условиях.

Испытания на прочность при разрыве и относительное удлинение при разрыве проводят по ГОСТ 11262 на образцах типа 2. Образцы вырубаются штанцевым ножом из равнотолщинной части прокладки по схеме на рисунке 10.

Испытание на сжатие и упругое восстановление высоты при температуре (23+-2) ⁰С.

Определяют первоначальную высоту прокладки. Для этого прокладку укладывают на ровную поверхность выпуклой частью вверх и замеряют максимальную высоту до верхней точки. Производят сжатие изделия согласно рисунку 1 с усилием 60 кН.[7]

После снятия нагрузки производят визуальный осмотр прокладки, на которой не должно быть признаков разрушения. Побеление в месте перехода плоской части прокладки к закруглениям не является признаком разрушения.

Испытание на сжатие и упругое восстановление высоты при температуре (-60+-2)⁰С.

Прокладки помещают в криостат или криокамеру с температурой

(60+-2)⁰С и выдерживают в течение 60+-5 мин. В качестве охлаждающего агента могут быть использованы:

-двуокись углерода твердая ГОСТ 12162 азот жидкий ГОСТ 9293

-спирт этиловый технический ГОСТ 17299 или спирт этиловый ректификационный ГОСТ 18300

Прокладку быстро (в течение мин) извлекают из охлаждающего устройства. Затем проводят испытание на сжатие.

Изменение массы при воздействии агрессивной среды СЖР — З при температуре (23+-2)С в течение (24+-1)ч.

Испытания проводят по ГОСТ 12020. Для проведения испытаний из готового изделия вырубают образцы в форме квадрата со стороной (35+-1) мм. Применяют не менее 3 образцов.

Контроль производства и управления технологическим процессом

Продукция предприятий по переработке пластмасс должна соответствовать определенным требованиям, обеспечивающим возможность ее эксплуатации и использования. Изделия изготавливаются методом литья под давлением на специальных формах по разработанному технологическому режиму. Чтобы исключить вероятность возникновения брака на всех стадиях производства разработана таблица контроля производства и управления технологическим процессом. (Таблица 9)

Таблица 9 - Контроль производства и управления технологическим процессом

	Наименование стадий	Контролируемый параметр	Частота контроля	Допустимая норма	Метод испытан. Средства контроля	Кто контролирует
1	Входной контроль сырья	Цвет, грануло-метрический состав	Каждая партия.	Согласно ТУ.	Визуально	Лаборант
2	Сушка сырья	Температура, влажность	Постоянно, через 0,5-1 час	800°С	Датчик температур на сушилке, влагомер	Технолог или наладчик
З	Литье под давлением осуш. сырья	Температура литья	Постоянно через 1-2 часа	250-300°С	Визуально. Блок  ЧПУ ТПА	Наладчик
		Температура формы	Постоянно через 1-2 часа	55-650°С	Визуально. Термостат	Наладчик
		Давление впрыска	Постоянно через 1-2 часа	45-70 бар	Визуально. Блок  ЧПУ ТПА	Наладчик
		Время впрыска	Постоянно через 1-2 часа	2-4 сек	Визуально. Блок ЧПУ ТПА	Наладчик
		Время охлаждения	Постоянно через 1-2 часа	25-30 сек	Визуально. Блок  ЧПУ ТПА	Наладчик
4	Контроль качества	Наличие брака	Каждую отливку	Согласно образцу	Визуально	Литейщик
		Размеры, качество поверхности	16 шт. от партии	Согласно образцу	ВизуальноШтанген-циркуль	Контролер ОТК

ВИДЫ БРАКА И СПОСОБЫ ЕГО УСТРАНЕНИЯ

Основными мерами предупреждения брака являются: исправное состояние оборудования, соблюдение технологического режима и стандартность сырья. Однако литье под давлением очень тонко настраиваемый процесс, где от каждой переменной зависит результат, будь то давление, температура материального цилиндра, температура формы, показатель текучести расплава, время охлаждения, время подпитки и многое другое. В результате отклонения от нормы хоть 1-го параметра, возникают бракованные изделия. Список возможных видов брака, причин его возникновения, а также способы устранения представлены в таблице 10.

 

360

Таблица 10 — Виды брака и способы его устранения

	Вид брака	Причина возникновения	Способ устранения
1	Утяжки	Утяжки появляются в зоне утолщения материала в виде углубления на поверхности отлитой детали, если температурная усадка больше не может компенсироваться. Если наружные стенки отливки вследствие недостаточного охлаждения более пластичны, чем внутренние, то наружный слой за счет возникающих напряжений втягивается внутрь.	Увеличить время подпитки (выдержки под давлением) Увеличить подушку расплава Увеличить скорость впрыска Увеличить температуру литьевой формы Увеличить температуру впрыскиваемой массы. Проверить размеры литника и его впускного сечения
2	Стекловолоконные свили	Усиление пластмасс стекловолокном может приводить к матовой и шероховатой поверхности. Металлически отражающие стекловолокна видны в виде свилей на поверхности (посеребрение). Возникают из-за неравномерного распределения стекловолокна или за счет разной направленности в потоке массы. Стекловолокна препятствуют усадке остывающей пластмассы, особенно, в продольномнаправлении волокна.	Увеличить время подпитки (выдержки под давлением) Увеличить подушку расплава Увеличить скорость впрыска Увеличить температуру литьевой формы Увеличить температуру впрыскиваемой массы. Увеличить подпитку
З	Недолив	Литые детали, контуры которых не полностью сформированы. Дефект появляется особенно часто вдали от литника на длинных путях течения или тонкостенных мест (например, ребер). При недостаточном удалении воздуха из литьевой формы может появиться дефект так же и в других местах. Мал объем впрыснутого материала, недостаточно велико давление и(или) скорости впрыска, неправильная позиция литника, неправильная температура стенок литьевой формы	Увеличить дозировку материала Повысить давление впрыска Повысить скорость впрыска Повысить температуру впрыскиваемой массы Повысить температуру литьевой формы Улучшить отвод воздуха Изменить позицию врезки впускного литника
4	Перелив, образование облоя	Образование облоя часто обнаруживают в зоне разделения уплотнительных поверхностей, каналов удаления воздуха или выталкивателей. Облой появляется в виде пленки по краю детали. Образуется в результате превышение допустимой ширины зазоров на литьевой форме, усилие смыкания слишком мало \ высоко, внутренние давление литьевой формы высоки, вязкость расплава слишком низкая.	Оптимизировать усилие смыкания Подобрать скорость впрыска Оптимизировать подпитку Отрегулировать температуру впрыскиваемой массы Отрегулировать температуру стенок литьевой формы Подобрать профиль впрыска
5	Отклонение размеров и массы	Отклонения вызываются нестабильностью процесса литья под давлением.(Колебание подушки расплава, проблемы подпитки, неправильная температура литьевой формы, объем декомпрессии, небольшие скорости впрыска)	Увеличить ход дозирования Проверить блокировку обратного клапана материального цилиндра Отрегулировать температуру стенок литьевой формы Оптимизировать подпитку
6	Пригарные свили	Пригарные свили возникают за счет термического повреждения расплава пластмассы. Причины: Слишком высокая температура материального цилиндра Сдвиг материала в материальном цилиндре слишком высок (за счет слишком высоких оборотов шнека) З) Время выдержки в материальном цилиндре слишком велико	Уменьшить температуру материального цилиндра по зонам Уменьшить число оборотов шнека Уменьшить время пребывания расплава в материальном цилиндре
7	Включения воздуха	Включения воздуха возникают в результате: Слишком высокой декомпрессии или слишком быстрой Слишком низкое противодавление З) Проблема удаления воздуха из формы	Замедлить или уменьшить декомпрессию Повысить противо- давление и согласовать число оборотов шнека Проверить удаление воздуха из пресс-формы

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Процедура литья пластмасс на термопластавтомате предполагает цикличность операций. Процесс управления осуществляется встроенным контроллером. Его можно программировать на изготовление разных изделий, начиная с момента прижатия литниковой втулки, заполнения формы и вплоть до съема детали.

Последовательность изготовления одного образца выглядит таким образом:

Начинается цикл со смыкания формы. На этом этапе важно избежать удара одной части об другую, для чего скорость движения плиты значительно снижают ближе к моменту соединения.

К литниковой втулке пресс-формы прижимается мундштук модуля пластификации. Данные блоки прижаты друг к другу весь период формирования пластмассового изделия.

За счет движения шнек-поршня вперед, в пресс-форму впрыскивается заранее нагретое и расплавленное сырье в узле пластикации. Благодаря наличию обратного клапана исключается выброс в предмундштуковую зону. Этот период разделяют на заполнение формы и сжатие расплава.

Полное заполнение формы с вытеснением воздуха через воздушные клапаны в пресс-форме.

Стадия максимальной выдержки изделия под давлением выполняется сразу после завершения заполнения формы. Происходит это в считанные мгновения.

В течение заданного программой данного устройства цикла происходит выдержка под давлением с одновременным охлаждением пресс-формы. При завершении этапа в предмундштуковой зоне остается подушка расплава размером 2-6 мм.

После завершения программы сдавливания аппарат переходит к этапу охлаждения без давления. В процессе снижения температуры давление в пресс-форме постепенно уменьшается вплоть до атмосферного.

Как только изделие остывает до температуры, достаточной для безопасного съема детали, происходит размыкание пресс-формы, извлечение изделия толкателями, повторное смыкание формы для заливки последующей порции расплавленного пластика.

В зависимости от особенностей конструкции термопластавтомата на этапе охлаждения без давления литниковая втулка может разъединяться от предмундштуковой зоны для исключения переливания в нее части полимерного материала или оставаться прижатой на весь цикл изготовления товаров. Во втором случае процесс охлаждения может проходить дольше, т.к. сырье вне формы остается в нагретом состоянии и температуры передается на изготавливаемую продукцию.

БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЦЕССА

Образующиеся при переработке полиамида - 6 твердые отходы производства (бракованные изделия, слитки) нетоксичны, обезвреживания не требуют, подлежат вторичной переработке. Представлена таблица твердых отходов (таблица 11).

Таблица 11 - Твердые отходы производства

Наименование	Куда	Периодичность	Примечание
отходов	складируется
Полиамид - 6	склад	По мере	Отходы
		накопления	нетоксичны.
			обезвреживания
			не требуют.
			отправляются в
			дробилку.

Полиамид-6 при комнатной температуре не токсичен и не оказывает вредного влияния на организм человека. При нарушении режима переработки при температуре выше 300°С возможно разложение полиамида с выделением в воздух смеси летучих продуктов, содержащей оксид углерода, аммиак и е-капролактам.

Перечисленные вещества при содержании в воздухе рабочей зоны в концентрациях, превышающих предельно допустимые, способны вызвать острые и хронические отравления:

1) Оксид углерода – бесцветный газ, вызывает удушье вследствие вытеснения кислорода из оксигемоглобина крови, поражение центральной и периферической нервной системы.

Аммиак - бесцветный газ, действует раздражающе на дыхательные пути, слизистую оболочку глаз, кожу.

Е-капролактам - бесцветные кристаллы, обладающие в состоянии аэрозоля кожнораздражающим действием.

Предельно - допустимые концентрации летучих веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений согласно ГН 2.2.5. 1313-03 приведены в таблице 12 [32]

Таблица 12 - Предельно допустимые концентрации летучих веществ в воздухе рабочей зоны
Наименование вещества	Агрегатное состояние	ПДК в мг/м3	Класс опасности
Углерода оксид	пары	20	-
Аммиак	пары	20	4
Гексагидро-2Н-азепин-2-он (е-капролактам)	аэрозоль	10	3

Показатели пожароопасности летучих веществ приведены в таблице 13

Таблица 13 — Показатели пожароопасности летучих веществ

Наименование вещества	Температура самовоспламенения, °С	Область воспламенения,  %(по объему)
Углерода оксид	610	12,5-74,0
Аммиак	610	15-28
Гексагидро-2Н-азепин-2-он (е-капролактам)	440(аэровзвесь)	>1,3

Сточные воды в процессе переработки не образуются. Специальной очистки производственных помещений не требуется. Охрана атмосферного воздуха осуществляется в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02. Содержание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в пределах санитарно-защитной зоны не должно превышать нормативов, указанных в ГН 2.1.6.1338-03.

Характеристика опасностей, имеющихся на производстве:

-возможность поражения электрическим током при отсутствии и неисправности заземления

-получение механических травм при работе на неисправном оборудовании и при неисправности блокировочных устройств

-возможность отравления парами вредных веществ в случае загазованности воздушной среды производственных помещений.

В работе описана технология производства изделий из полиамида методом литья под давлением. В ходе работы были рассмотрены вопросы выбора сырья, характеристики выпускаемой продукции, нормы технологического режима, анализ брака и способы его устранения. Разработана технологическая схема производства. Изучены вопросы экологичности и безопасности производства изделий из полиамида методом литья под давлением.

Код для цитирования: Скопировать