Проблемы литья пластмасс

[Barvinsky 5]

При проектировании оснастки возник следующий вопрос:

В данный момент занимаемся подбором поставщика горячеканальной системы.

Предполагаемое количество гнезд в пресс-форме -4. Изделия достаточно малые по размерам и весу- 0,5г.

Материал- ПБТ с наполнителем -стекло 30%.

В связи с чем возник такой вопрос:

Поскольку вес изделий достаточно мал- 0,5*4=2 гр., а количество массы в самом коллекторе- как я понимаю значительно больше-

будет ли иметь место перегорание материала в коллекторе? Какие могут быть варианты решения данной проблемы?

Насколько перегорание может повлиять на хим свойства указанного материала?

С уважением, Александр

конструктор пресс-форм

Добрый день, Александр!

Полимеру все равно, где гореть, в материальном цилиндре или в литниковой системе. Поэтому при конструировании горячеканальных систем, как Вы правильно отметили, надо учитывать общее время пребывания материала при высокой температуре. Его можно легко прикинуть:

Время пребывания = ((вес материала в материальном цилиндре + вес материала в горячеканальной литниковой системе) / вес отливки) х время цикла.

Вес материала в материальном цилиндре примерно равен удвоенному максимальному весу впрыска машины.

Вес отливки - это суммарный вес деталей из всех гнезд плюс вес застывающей части литников.

Вместо весов можно использовать и объемы.

А вот оценить влияние времени пребывания при высокой температуре на качество детали уже сложнее, поскольку допустимое время пребывания зависит от температуры (оно быстро уменьшается при повышении температуры) для всех материалов. Изготовители материалов часто сами не имеют данных по конкретным маркам. Приходится ориентироваться на типовые данные или на данные по аналогичным материалам, хотя это и проблематично, поскольку термостабильность очень сильно зависит от применяемой рецептуры стабилизации.

Для уменьшения времени пребывания в горячеканальной системе при высокой температуре естественно можно уменьшить длину литниковых каналов и диаметры (так, чтобы остаться в пределах допустимых потерь давления при впрыске) и увеличить число гнезд. Больше ничего в голову не приходит… Переход на холодноканальную систему – тоже хорошее решение, как верно отметил Podgornov.

Ухудшение эксплуатационных свойств стеклонаполненного ПБТ при деструкции материала, которая происходит при перегреве, может быть очень существенное. Конкретные цифры сложно назвать (можно ведь и вообще композицию уголь+стекло получить). Очень сильно падают ударная вязкость и прочность при растяжении.

[Podgornov 0]

Основной смысл в том что отход материала при литье с холодноканальной системой равен весу изделий. Плюс ко всему литник отделяется от отливок.

Что касается программы выпуска- 100 000 в месяц

Вообще попробуйте просчитать экономику- горячеканальные системы довольно дорогое удовольствие. К тому-же требуют определенных приборов в ТПА при подключении.

КИМ (коэффициент использования материала) можно снизить за счет увеличения гнедности. Проблему отделения литника решить туннельным впуском.

Ес-сно ТПА нужно выбрать с наименьшим объемом впрыск (см ответ Барвинского)

Горячий канал -это серьезно!

С уважением Н.Подгорнов

Стаж конструирования пресс-форм -38 лет

[cadmaster 0]

Вообще попробуйте просчитать экономику- горячеканальные системы довольно дорогое удовольствие. К тому-же требуют определенных приборов в ТПА при подключении.

КИМ (коэффициент использования материала) можно снизить за счет увеличения гнедности. Проблему отделения литника решить туннельным впуском.

Ес-сно ТПА нужно выбрать с наименьшим объемом впрыск (см ответ Барвинского)

Горячий канал -это серьезно!

С уважением Н.Подгорнов

Стаж конструирования пресс-форм -38 лет

Спасибо за совет- однако хотел бы отметить что, учитывая отходы литья при указанной серийности- стоимость горячеканалки ( в том числе и прибора контроля температуры) оправдается через 7-8 месяцев. По количеству гнезд- геометрия достаточно сложная и очень трудоемкая в изготовлении,поэтому мы выбрали указаное количество гнезд. Туннельные литники- это хорошо- но хотел бы отметить что мы не хотели бы их использовать на таком материале.

Конечно- горячий канал- это серьезно. НО до этого спроектировал достаточно большое количество форм с горячеканальными системами( а так же самих горячеканальных систем), просто никогда не попадались столь мелкие изделия.

[cadmaster 0]

Полимеру все равно, где гореть, в материальном цилиндре или в литниковой системе. Поэтому при конструировании горячеканальных систем, как Вы правильно отметили, надо учитывать общее время пребывания материала при высокой температуре. Его можно легко прикинуть:

Время пребывания = ((вес материала в материальном цилиндре + вес материала в литниковой системе) / вес отливки) х время цикла.

Вес материала в материальном цилиндре примерно равен удвоенному максимальному весу впрыска машины.

Вес отливки - это суммарный вес деталей из всех гнезд плюс вес застывающей части литников.

Вместо весов можно использовать и объемы.

Спасибо за формулу времени пребывания массы.

Однако хотел еще уточнить- получив расчетное время пребывания- можно ли его сопоставить с какими нибудь нормативными данными? Есть ли такие данные, характеризующие- допустимое ли время пребывания или нет?

[birdooc 0]

Здраствуйте я начинающий контструктор в теме "литье пластмасс под давлением", после разработки изделия необходимо выполнить анлиз проливаемости, у нас это делают в "Moldflow Plastics Advisers 7.3", деталь у меня большая (дет.автокресло) и литься будет одна. Мой вопрос, существует ли мануал, хотябы на аннлийском, по этому вопросу.

[Barvinsky 5]

Спасибо за формулу времени пребывания массы.

Однако хотел еще уточнить- получив расчетное время пребывания- можно ли его сопоставить с какими нибудь нормативными данными? Есть ли такие данные, характеризующие- допустимое ли время пребывания или нет?

Кривые зависимости времени пребывания от температуры для разных марок (с разными ПТР) выглядят примерно <noindex>так</noindex>.

Я просмотрел брошюрки с рекомендациями по переработке, выпущенные несколькими ведущими фирмами, которые производят ПБТ. Там таких данных нет. Чтобы их найти, надо поднимать всю литературу по ПБТ. Такая картина - по многим материалам. Человечество занято выпуском нано- и биоматериалов, а обычные - изучать некогда и некому.

[cadmaster 0]

Кривые зависимости времени пребывания от температуры для разных марок (с разными ПТР) выглядят примерно <noindex>так</noindex>.

Я просмотрел брошюрки с рекомендациями по переработке, выпущенные несколькими ведущими фирмами, которые производят ПБТ. Там таких данных нет. Чтобы их найти, надо поднимать всю литературу по ПБТ. Такая картина - по многим материалам. Человечество занято выпуском нано- и биоматериалов, а обычные - изучать некогда и некому.

Спасибо за информацию. буду искать данные по материалам, максимально приближенным к ПБТ

[Motek 9]

Здравствуйте, у меня такой вопрос, деталь из ABS, геометрия детали как у пробки от шампанского, нар. диаметр 140мм, внутр.-90мм, высота 27мм, толщина стенок - 4мм, четыре тоннельных литника на внутр-ем диаметре. Деталь получается овальной, точнее разница в диаметрах замереных по линии литника и по линии 45градусов к литнику = 0.8мм.Что можно сделать для уменьш-я овальности?

[Barvinsky 5]

Здраствуйте я начинающий контструктор в теме "литье пластмасс под давлением", после разработки изделия необходимо выполнить анлиз проливаемости, у нас это делают в "Moldflow Plastics Advisers 7.3", деталь у меня большая (дет.автокресло) и литься будет одна. Мой вопрос, существует ли мануал, хотябы на аннлийском, по этому вопросу.

Есть Help к программе. Выходило несколько книг, где обсуждаются отдельные вопросы анализа:

Beaumont J.P., Nagel R., Sherman R. Successful injection molding: Process, design and simulation. - Hanser, 2002. 362 p.

Moldflow design guide: A resource for plastics engineers / Ed. by. J. Shoemaker. Hanser, 2006. 326 p.

Вот-вот должен появиться перевод книги Д. Казмера, в которой тоже есть разделы, посвященные компьютерному анализу:

Казмер Д.О. Разработка и конструирование литьевых форм. Пер. с англ. под. ред. В.Г. Дувидзона. – СПб: Профессия, 2010. 420 с.

[Barvinsky 5]

Здравствуйте, у меня такой вопрос, деталь из ABS, геометрия детали как у пробки от шампанского, нар. диаметр 140мм, внутр.-90мм, высота 27мм, толщина стенок - 4мм, четыре тоннельных литника на внутр-ем диаметре. Деталь получается овальной, точнее разница в диаметрах замереных по линии литника и по линии 45градусов к литнику = 0.8мм.Что можно сделать для уменьш-я овальности?

А заполнение проходит равномерно, т.е. спаи образуются одновременно, или какие-то раньше, какие-то позже? Это можно понять, сделав отливку с недоливом.

Какой минимальный размер сечения впускного литника (непосредственно перед входом в полость и какова длина самой тонкой части?

И еще вопрос: нет ли струйного заполнения (в виде следов струи или дефектности в области впусков)?

[Motek 9]

А заполнение проходит равномерно, т.е. спаи образуются одновременно, или какие-то раньше, какие-то позже? Это можно понять, сделав отливку с недоливом.

Какой минимальный размер сечения впускного литника (непосредственно перед входом в полость и какова длина самой тонкой части?

И еще вопрос: нет ли струйного заполнения (в виде следов струи или дефектности в области впусков)?

Да, заполнение проходит равномерно, минимальный размер сечения впускного литника dia2.0мм, перемычки толщ. 3мм и длиной 20мм,

струйного заполнения нет.

[Barvinsky 5]

Да, заполнение проходит равномерно, минимальный размер сечения впускного литника dia2.0мм, перемычки толщ. 3мм и длиной 20мм,

струйного заполнения нет.

Биение появляется из-за разницы усадок. АБС-пластик представляет собой стеклообразную матрицу САН, в которой распределены частицы бутадиенового каучука. Я думаю, разница усадок здесь может возникать вследствие резкого изменения ориентации каучуковой фазы в области спаев по сравнению с ориентацией в других областях - за счет течения вдоль спая. Течение вдоль спая «открыли» совсем недавно, мы рассказывали о нем в <noindex>статье о спаях</noindex>.

Известно, что ориентация каучуковой фазы влияет на механические свойства и внешний вид спаев, а также на усадку в области спаев таких материалов. По величине биения похоже. Молекулярная ориентация (т.е. ориентация молекул полимера) тоже может оказывать влияние на усадку аморфных полимеров, но в определенных условиях, например, если течение происходит при очень низкой температуре расплава полимера.

Для устранения биения можно попытаться уменьшить ориентацию дисперсной фазы в области спая за счет технологического режима (повысить температуру формы, поиграть давлением выдержки в начале-середине стадии выдержки под давлением), но это непросто.

А можно, например, оставить 1-впуск (при такой толщине и нормальной текучести материала не должно быть проблем с заполнением даже при одном впуске), на ориентацию в области спая это не повлияет, но уменьшится число спаев. Или можно применить нечетное количество впусков (3 или 5, желательно с равными расстояниями между ними), поскольку при четном числе впусков спаи оказываются напротив друг друга, что увеличивает биение при той же разнице усадок. Или можно, наоборот, использовать большое количество впусков, например, восемь.

[Motek 9]

Спасибо за развернутый ответ.

[Barvinsky 5]

Спасибо за развернутый ответ.

Биение может быть вызвано и короблением, связанным с ориентацией каучуковой фазы при радиальном растекании от впусков. 8 впусков должны устранить эту проблему. И еще один важный момент, который я забыл отметить. Эти ориентационные явления оказывают влияние из-за малой жесткости материала (м.е. малого модуля упругости). Повышение содержания каучуковой фазы в АБС увеличивает ударопрочность, но снижает модуль упругости. Можно выбрать более жесткий АБС или ударопрочный полистирол. В ударопрочном полистироле тоже есть каучуковая фаза, но у него обычно модуль упругости больше, чем у АБС.

[ashn 0]

День добрый, Игорь Анатольевич

Беспокоит Вас Александр из Петербурга. Мой вопрос посвящен "холодному спаю"

Пытаюсь сконструировать рабочий вариант пресс-формы для каркаса (будет использоваться в ортопедии - ортозы для детей)

На первый взгляд изделие просто до безобразия - плоские пластины 2мм толщиной (см. рис), но есть несколько моментов, которые создают мне проблемы при литье:

1) материал - бутылочный ПЭТ (высокая температура переработки) и т.к. в конце нам нужно получить аморфный пластик (дабы иметь низкую температуру размягчения для последующей формовки) охлаждать приходится быстро.

2) Конструкция самого изделия - отверстие в центре приводит к разделению потока и последующему образованию "холодного спая".

Сначала была стандартная форма (из покупных компонентов) - после первого испытания пришлось увеличивать диаметр втулки и литников, делать больше выпаров, поднимать температуру формы - результат не сильно порадовал. Полезную информацию в интернете пока не нашел (кроме стандартных рекомендаций). Перенос литника в низ, я думаю, не сильно решит эту проблему.

Заранее благодарю за ответ.

[Barvinsky 5]

День добрый, Игорь Анатольевич

Беспокоит Вас Александр из Петербурга. Мой вопрос посвящен "холодному спаю"

Пытаюсь сконструировать рабочий вариант пресс-формы для каркаса (будет использоваться в ортопедии - ортозы для детей)

На первый взгляд изделие просто до безобразия - плоские пластины 2мм толщиной (см. рис), но есть несколько моментов, которые создают мне проблемы при литье:

1) материал - бутылочный ПЭТ (высокая температура переработки) и т.к. в конце нам нужно получить аморфный пластик (дабы иметь низкую температуру размягчения для последующей формовки) охлаждать приходится быстро.

2) Конструкция самого изделия - отверстие в центре приводит к разделению потока и последующему образованию "холодного спая".

Сначала была стандартная форма (из покупных компонентов) - после первого испытания пришлось увеличивать диаметр втулки и литников, делать больше выпаров, поднимать температуру формы - результат не сильно порадовал. Полезную информацию в интернете пока не нашел (кроме стандартных рекомендаций). Перенос литника в низ, я думаю, не сильно решит эту проблему.

Заранее благодарю за ответ.

Добрый день, Александр! Недостаточно информации. Нужна конструкция литниковой системы с размерами (можно словами) и (желательно) технологический режим впрыска и выдержки под давлением. Конечно, режим сложно описать, тем более, что Вы наверняка использовали разные варианты, но он сильно влияет. Я что-то не помню данных по прочности спаев бутылочного ПЭТ, возможно там прочный спай и нельзя получить, тем более при пониженной температуре формы. Надо подумать.

[ashn 0]

День добрый, Игорь Анатольевич.

Спасибо, что смогли ответить раньше 19 октября...

Собственно вся литниковая система это литниковая втулка 25мм высотой (после расточки - диаметр от 4мм до 9,5мм ) и подводящие каналы полуовал 6х2мм с небольшим сужением у детали.

Режим литья - тут труднее... Во-первых с ПЭТом до сих пор мы не работали, а во-вторых: автоматы Китайские (Elite) и некоторые значения задаются в % от "мифического" максимального. Температура цилиндра по учебнику - ступенчато поднимается до 265 град. Температура формы от 50 до 80 град (термостат). При низкой температуре (50град) застывал материал в сопле автомата. Предварительная сушка более 4 часов (возможно мало - видно "серебро") Время цикла 25сек. Остальные параметры стандартные - я не придал им особого значения. Материал мы заказывали в Курске - в бутылочный ПЭТ ("вторичка") нам добавляли модификаторы ударной вязкости. Они у себя отливали образцы (пластина) для испытаний - на стандартной форме (только пластина была без отверстий приводящих к холодному спаю).

Может есть параметры литья на которые следует особо обратить внимание?

[Barvinsky 5]

Собственно вся литниковая система это литниковая втулка 25мм высотой (после расточки - диаметр от 4мм до 9,5мм ) и подводящие каналы полуовал 6х2мм с небольшим сужением у детали.

Режим литья - тут труднее... Во-первых с ПЭТом до сих пор мы не работали, а во-вторых: автоматы Китайские (Elite) и некоторые значения задаются в % от "мифического" максимального. Температура цилиндра по учебнику - ступенчато поднимается до 265 град. Температура формы от 50 до 80 град (термостат). При низкой температуре (50град) застывал материал в сопле автомата. Предварительная сушка более 4 часов (возможно мало - видно "серебро") Время цикла 25сек. Остальные параметры стандартные - я не придал им особого значения. Материал мы заказывали в Курске - в бутылочный ПЭТ ("вторичка") нам добавляли модификаторы ударной вязкости. Они у себя отливали образцы (пластина) для испытаний - на стандартной форме (только пластина была без отверстий приводящих к холодному спаю).

Может есть параметры литья на которые следует особо обратить внимание?

Добрый день, Александр!

Я бы обратил внимание на следующие моменты.

В принципе бутылочный ПЭТ должен давать нормальные по прочности спаи, но Ваша проблема может быть связана с модификатором ударной вязкости, поскольку полимерные добавки могут очень резко снижать прочность спая. Поэтому при разработке композиций проводят специальные испытания на прочность спаев (отливают лопатки через два впуска), а для повышения прочности спаев, например, применяют, аппреты (совместители).

Холодная форма, конечно, является резко негативным фактором, но у Вас связаны руки из-за кристаллизации ПЭТ.

Мне не нравится Ваша литниковая система. «Полуовал 6х2мм» - для разводящих литников мало. У Вас толщина (определяется диаметром вписанной окружности) разводящего литника равна толщине изделия, а должна быть больше минимум на 1.5 мм. Посмотрите, например, рекомендации в книге: Менгес Г., Микаэли В., Морен П. Как сделать литьевую форму. Пер. с англ. под ред. В.Г. Дувидзона, Э.Л. Калинчева. – СПб: Профессия, 2006. 632 с.

Не понятно, какой у Вас впускной литник, он должен быть предельно коротким (0.6-0.8 мм), не слишком тонким, с короткой переходной областью от разводящего литника.

Большое значение имеет скорость впрыска, поскольку от нее зависит температура расплава в полости формы перед образованием спая.

Спай у Вас образуется в самом конце потока, это само по себе не плохо, а часто даже и хорошо, но условия образования спая определяются в этом случае режимом выдержки под давлением, в первую очередь начальным давлением выдержки. К сожалению, для аморфных материалов прочность спая может падать как при повышении, так и при понижении давления выдержки, поэтому оптимальное давление подбирают в конкретном процессе (начинать стоит с 40 МПа).

Попадание влаги в спай снижает его прочность.

Давление в % от максимального – обычно имеется в виду от максимального по паспорту. При износе любых машин оно снижается, особенно при больших скоростях впрыска.

[ashn 0]

День добрый, Игорь Анатольевич.

Спасибо! - как я понял...

...нынешняя конструкция формы может быть доработана, а режимы литья подобраны для обеспечения прочности "холодного спая"?

Просто есть радикальные мнения такие - что только горячий канал поможет решить мою проблему или что только впрыск в нижнюю часть изделия (ниже оформляющего отверстие знака) - проблема в том что я считаю это не 100% гарантия, а придется делать форму с нуля!

[Barvinsky 5]

День добрый, Игорь Анатольевич.

Спасибо! - как я понял...

...нынешняя конструкция формы может быть доработана, а режимы литья подобраны для обеспечения прочности "холодного спая"?

Просто есть радикальные мнения такие - что только горячий канал поможет решить мою проблему или что только впрыск в нижнюю часть изделия (ниже оформляющего отверстие знака) - проблема в том что я считаю это не 100% гарантия, а придется делать форму с нуля!

Я бы начал с увеличения диаметра разводящих литников. Далее можно подобрать скорость впрыска и давление выдержки.

Горячий канал позволяет решить несколько задач, в том числе:

1) уменьшает потери давления на стадии впрыска (чтобы понять, насколько это важно в данном случае, Вам надо посмотреть в какой момент происходит переключение на режим управления давлением - т.е. на выдержку под давлением). Если переключение происходит в конце процесса заполнения, значит процесс идет нормально и с холодным каналом.

2) облегчает передачу давления в полость, в том числе к месту спая. Но большое давление (имеется в виду давление в области спая на стадии уплотнения) возможно здесь и не нужно.

Приближение места впуска к спаю может давать и отрицательный эффект.

Надежных методов прогнозирования прочности спая пока не существует, прочность спая зависит от условий в локальной области спая (они изменяются по длине спая), а те зависят от большого числа факторов. У нас на сайте есть две статьи по спаям, там эти факторы рассматриваются.