ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности литья под давлением аморфных полимеров (ориентационные эффекты) из "Основные процессы переработки полимеров Теория и методы расчёта" В настоящее время получено достаточно большое число решений уравнений теплопроводности для тел различной геометрической формы. В качестве примера можно рассмотреть задачу об охлаждении тонкой пластины. [c.431] Принимая, что температура на поверхности изделия немедленно становится равной температуре стенкн формы, можно воспользоваться для анализа процесса охлаждения тонкой пластины решением Карслоу и Егера [уравнение (УП1.4), рис. УП1.П)]. Использование этого решения и приведенной на рис. УИ1.11 номограммы состоит в следующем. [c.431] Следует иметь в виду, что наибольшее время необходимо для охлаждения наиболее массивных мест изделия. Номограммы, описывающие зависимость безразмерной температуры от безразмерного времени на оси бесконечного цилиндра и в центре шара, приведены на рис. VIII.21. [c.432] Задача расчета продолжительности охлаждения реального изделия сводится, таким образом, к расчленению изделия на ряд простых по геометрической форме частей и определению продолжительности охлаждения для каждой из этих частей в отдельности. При этом следует стремиться к тому, чтобы разница между минимальным и максимальным значениями времени охлаждения различных частей детали не была слишком велика. [c.432] Для отвода тепла, выделяющегося при охлаждении отформованного изделия, литьевые формы, как правило, снабжаются системой жидкостного охлаждения, В простейшем случае в теле формы свер лятся каналы, по которым циркулирует охлаждающая вода. В тех случаях, когда надо обеспечить интенсивное охлаждение какого-либо участка формы (например, области расположения литника), применяются коаксиальные каналы, а также каналы и полости с отражателями и перегородками, позволяющими подвести воду с самой низкой температурой к тому месту формы, где требуется наиболее интенсивный теплоотвод (рис. VI 11.22). Поперечное сечение каналов следует выбирать таким, чтобы не происходило резких изменений скорости течения охлаждающей воды, вызывающих неравномерное охлаждение формы. Мощность системы охлаждения должна обеспечивать надежный отвод всего тепла, выделяющегося в процессе охлаждения изделия. [c.432] Тех — температура воды на входе в форму. [c.433] Если известна минимальная температура охлаждающей воды, то, определив по формуле (VIИ.42) среднюю необходимую интенсивность теплоотвода, можно рассчитать площадь поверхности каналов системы охлаждения, определив величину расхода воды, обеспечивающую нужное значение теплосъема. [c.433] Строгое определение понятия формуемости дать трудно. Обычно принято определять формуемость как некоторую общую характеристику, позволяющую судить о пригодности данного полимера для изготовления из него на данной литьевой мащине какого-либо конкретного изделия, качество которого должно удовлетворять определенным техническим требованиям. Из этого определения формуемости видно, насколько оно в действительности условно и как сильно оно может изменяться при переходе от одной машины к другой и от одного изделия к другому. Если исходить из того, что, как было показано выше, процесс заполнения формы при литье термопластов — это по существу процесс нестационарного неизотермического течения расплава, то можно утверждать, что формуемость полимера зависит от комплекса его реологических и теплофизических характеристик. [c.434] Идеальный полимер для переработки методом литья под давлением должен был бы быстро плавиться при относительно невысокой температуре, превращаясь при этом в неэластичную не очень вязкую жидкость с высоким коэффициентом температуропроводности. Требование малой величины усадки заставляет пожелать, чтобы плотность расплава такого полимера почти не зависела от изменений температуры и давления. При этом очень важно, чтобы температура плавления полимера была достаточно удалена от температуры разложения. [c.434] Для получения изделий с нужными свойствами необходимо также обеспечить в процессе охлаждения расплава формирование оптимальных надмолекулярных структур. С этих позиций в комплекс показателей, характеризующих формуемость, следовало бы включить значение скорости формирования центров кристаллизации и скорости их роста, а также температурно-временную характеристику исчезновения центров кристаллизации, позволяющую судить о допустимой продолжительности выдержки при температуре, превышающей температуру плавления. Наконец, для характеристики термостабильности полимера необходимо располагать данными о величине времени индукции и характере его температурной зависимости. [c.434] В настоящее время на практике, к сожалению, учитывают далеко не все эти факторы. Существующие методы оценки формуемости большей частью ограничены комплексом характеристик, позволяющих с той или иной степенью точности охарактеризовать только процесс заполнения формы. [c.434] Один из критериев формуемости обычно получают условной оценкой текучести полимера при помощи спиральной формы 5-28 (рис. УП1.23). При этом за показатель текучести принимают величину расстояния на которое полимер успевает проникнуть в форму до затвердевания при данной температуре и данном давлении впрыска. Очевидно, что это расстояние определяется главным образом характером температурной зависимости вязкости и величиной коэффициента темпер атуропроводности полимера. [c.434] И можно обеспечить достаточно быстрое заполнение формы, тем не менее продолжительность полного цикла формования, зависящая в основном от времени охлаждения, будет чрезмерно велика. [c.435] Для оценки прочности стыков, образующихся в изделиях при сливании встречных потоков, можно пользоваться следующим методом . В полости формы (рис. VIII.24) устанавливают 8 шпилек диаметром 7 мм, оканчивающихся коническими головками (угол 60°). Поступающий в форму расплав рассекается шпильками, обтекает их и, соединяясь за ними, образует сварные стыки, определяя прочность которых можно оценить это свойство полимера. [c.436] В целом имеющийся экспериментальный материал достаточно разнороден и противоречив, универсальный метод оценки формуемости еще не разработан. [c.436] Для анализа особенностей литья под давлением кристаллизующихся полимеров рассмотрим более подробно качественную картину процесса заполнения полости формы расплавом, сопровождающегося его одновременным охлаждением и кристаллизацией. Поток расплава, поступающий в форму, соприкасается со стенками формы, температура которых всегда существенно ниже температуры кристаллизации. За время заполнения формы только довольно тонкий слой полимера, непосредственно соприкасающийся со стенками, успевает охладиться до температуры ниже температуры кристаллизации. Затвердевший слой образует твердую оболочку, внутри которой течет более горячий слой расплава, охлаждение которого из-за низкой температуропроводности полимерной оболочки происходит гораздо медленнее. Различие в условиях кристаллизации приводит к резкой разнице в характере и свойствах образующихся надмолекулярных структур. [c.437] Так как внешние слои кристаллизуются во время самого процесса заполнения, то в них особенно ярко проявляются эффекты ориентационной кристаллизации, обусловленные существованием напряжений сдвига. Величина ориентационных эффектов изменяется соответственно с изменением напряжений сдвига, которые возрастают по мере удаления от впускного отверстия (с понижением температуры расплава растет его вязкость и соответственно увеличивается градиент давлений). [c.437] Затвердевание центральной зоны отливки происходит в принципиально иных условиях, так как после заполнения формы продольный градиент давлений сильно уменьшается или полностью исчезает 5. Поэтому кристаллизация центральной зоны происходит при практически полном отсутствии продольных ориентационных напряжений. В этой зоне существенную роль играют температурные градиенты и остаточное гидростатическое давление, сохраняющееся в форме для компенсации температурной усадки. [c.437] В соответствии с общей схемой процесса для быстрого заполнения формы целесообразно максимально повышать температуру расплава, поскольку при этом снижается вязкость и уменьшаются потери давления в литьевой форсунке и в литниках формы. Однако чрезмерное повышение температуры расплава приводит к исчезновению большей части зародышей кристаллизации. Поэтому при охлаждении перегретого расплава количество центров кристаллизации оказывается недостаточным и в расплаве формируются крупные, не одинаковые по размерам кристаллические структуры. Такие структуры, как известно, ухудшают эксплуатационные характеристики изделий. [c.438] Другим отрицательным следствием уменьшения вязкости является снижение степени ориентации расплава, поскольку уменьшаются действующие в нем напряжения сдвига. В результате обоих этих процессов (уменьшение числа центров кристаллизации и уменьшение степени ориентации) снижается температура начала кристаллизации. Внешне это проявляется в формировании неоднородной крупнозернистой даже в поверхностном слое структуры, ухудшающей механические характеристики изделий. Так, увеличение температуры расплава полиэтилена ВД со 120 до 165° С сопровождалось падением предела прочности при растяжении со 179 до 140 кгс1см В случае литья полиэтилена НД соответственно имеем при температуре расплава 150° С разрывная прочность равна 370 кгс/см , при температуре 250° С—300 кгЫсм . Аналогичные данные по влиянию температуры литья на механические характеристики термопластов приводятся и в других работах . [c.438] Вернуться к основной статье