Установки для литья резины

Литье резины

Силиконовая резина – это материал, относящийся к эластомерам, и состоит из кремниевого соединения и органики.

По внешнему виду эта резина похожа на традиционную. Но благодаря своим параметрам занимает особое место в ряду полимерных эластичных материалов.

Виды силиконовой резины

Силикон имеет строение в виде кремний – кислородной цепи. Сбоку к ней присоединены молекулы органики, имеющие связь с молекулами кремния.

Иногда боковые соединения связывают между собой молекулярные цепи, которые являются основой силикона. Изменяя длину такой цепи, количество присоединенных органических групп и связей, которые они образуют, позволяет получать силиконовые резины с различными техническими характеристиками.

Силиконы можно разделить на группы:

Силиконы разделяют исходя из их молекулярного веса, уровня сшивки, а также количества органических групп, соединенных с молекулами кремния.

Химический состав силикона придает ему довольно уникальные технические характеристики.

Ни один вид каучука ни природный, ни синтетический не в состоянии обеспечить эксплуатацию изделий при температуре порядка 300 градусов.

Силиконовая резина Elastosil

В качестве примера можно рассмотреть силиконовую резину Elastosil, пожалуй, обладающая всеми характеристиками, присущими силикону. Эта резина обладает стойкостью к маслам и износу. Ее применяют для литья деталей, эксплуатирующихся в масляной среде под воздействием повышенных температур. Кроме этого, типа под торговой маркой Elastosil выпускают следующие типы силиконовых резин:
Резина, содержащая в рецептуре сульфат бария. Ее применяют в рентгеновских аппаратах.
Морозостойкая резина, которая сохраняет работоспособность при температуре в – 100 градусов. Резина этого типа устойчива к воздействию радиации.

Кабельная резина, обладающая хорошими изоляционными свойствами, стойкостью к действию повышенных температур и обладающая стойкостью к радиации. Резина этого типа не горит и не воспламеняется.

Литье резины под давлением

Производство резиново-технических изделий путем впрыска подогретой каучуковой смеси в подготовленную форму называют литьё резины под давлением. После впрыска происходит процесс вулканизации, то есть каучуковая смесь превращается в резину с заранее заданными свойствами.

Первый опыт получения резиновых изделий методом литья был получен много лет назад. Каучуковую смесь укладывали в специально изготовленную форму и при помощи пуансона ее вдавливают в свободную полость формы. Готовое изделие формируется в сомкнутой форме. Такой подход снижает вероятность появления заусенцев, а сами изделия предельно точно повторяют требуемую конфигурацию будущей детали.

Использование такой технологии хорошо себя зарекомендовало при организации массового выпуска изделий, носящих однородный характер, и имеющих сложную форму.

В этом случае, окупаемость форм наступает достаточно быстро.

Оборудование для литья под давлением силиконовых резин

Форма состоит из нескольких частей – нескольких колец и сердцевины. Между нижним и средним кольцами расположен объем, в нем происходит формирование изделия. В пространство между верхним и средним кольцами выполняют впрыск подогретой каучуковой смеси. Во время отливки, смесь под воздействием внешнего давления выходит из верхней камеры и попадает, через литьевые ходы, в нижнюю. В ней после остывания образуется готовая деталь.

Метод литья под давлением применяют при изготовлении уплотнителей, манжет и другой продукции.

Следует понимать, что большое количество времени необходимо на сборку разборку литьевой формы, извлечение готовой детали и засыпку каучуковой смеси, нельзя забывать и о своевременном обслуживании литьевого оборудования.

Дозирование

Литье резины – это непрерывный технологический процесс. Заранее подготовленную смесь закладывают в емкость, откуда она поступает в бункер с вращающимся шнеком. Смесь под давлением, которое создает шнек, подается в форму.

Процесс дозирования в литье под давлением

По мере заполнения формы, шнек прекращает свое вращение. В емкости со шнеком должны быть созданы такие условия, чтобы каучуковая смесь не должна подвулканизироваться.

Смешение

Для литья резины в форму применяют заранее приготовленные и перемешанные смеси. Но, при ее обработке в литьевой машине, во время движения по шнековому каналу, происходит дополнительное ее перемешивание.

Преимущества и недостатки литья резины

Литье резины обладает рядом преимуществ в сравнении с другими способами получения готовых изделий из резины. Литье под давлением позволяет не только снизить потери сырья, но и значительно ускоряет процесс производства, по разным данным, на 20 – 30 %. Кроме того, этот технологический процесс может быть автоматизирован и может выполняться без участия человека.

Литьевые машины шнекового типа

Вместе с тем литьевые машины шнекового типа, обладают довольно сложной конструкцией, и это ограничивает их применение.

источник

Установки для литья резины

ООО «ДомРезин»
тел.: +7 (812) 953-52-84
E-mail: domrezin@inbox.ru
г. Санкт-Петербург

Технологическое оформление процесса литья под давлением изделий из резины

У всех литьевых машин, несмотря на многообразие их кон­струкций, можно выделить следующие основные узлы и механиз­мы:

— литьевой питатель, состоящий из нижекционного и материаль­ного цилиндров,

— узел смыкания (приемное устройство), предназ­наченный для смыкания формы до поступления в нее под опре­деленным давлением резиновой смеси из материального цилиндра и раскрытия формы после вулканизации, а также для предотвра­щения раскрытия формы в процессе литья,

— привод литьевой ма­шины и системы управления.

Машины для литья под давлением можно классифицировать:

— по принципу действия литьевого питателя (плунжерные, шнек-плунжерные, шнековые с предварительной пластикацией и без нее),

— по виду привода инжекцнонных и прес­совым частей (механические, гидромеханические, гидравлические),

— по компоновке инжекционной и прессовой частей (горизонтальные, вертикальные и угловые),

— по числу прессовых узлов (одно- и многопозицнонные),

— по назначению (универсальные и специализиро­ванные).

Основными параметрами, определяющими работу литьевых аг­регатов, являются следующие:

1. максимальное давление литья — максимальное давление, ко­торое может обеспечить данный литьевой агрегат при впрыске ре­зиновой смеси в форму. От максимального давления в значитель­ной степени зависит скорость впрыска — объем смеси, продавли­ваемой в форму в единицу времени,

2. Объем впрыска — объем резиновой смеси, впрыснутый в фор­му за цикл работы,

3. Особенности разогрева материала в литьевом агрегате при его работе.

Работу приемных устройств оценивают в основном по усилию смыкания формы при литье, вулканизации и способу обогрева.

Усилие смыкания формы зависят от давления смеси в форме и площади сечения изготавливаемого изделия в плоскости разъема. Учитывая дополнительное давление смеси вследствие темпе­ратурного расширения, можно определить ожидаемое распорное усилие. Усилие смыкания формы должно быть больше ожидаемого распорного усилия, чтобы предотвратить образование выпрессовок. Облои (выпрессовки) зависит от удельного давления в форме и чистоты обработки поверхности стыка полуформ.

Плунжерная литьевая машина для литья резины (представлена на рисунке ниже) со­стоит из литьевого питателя и формы.

В корпусе литьевого питателя расположена литьевая камера с литником. Резиновую смесь загружают в литьевую камеру через загрузочное отверстие 9, когда пуансон 10 отводятся влево (показано пунктиром) штоком 7 и плунжером 6 гидравлического цилиндра 5. Корпус литьевого питателя 8, гидравлический цилиндр 5 по направляющим могут быть отведены влево штоком с плун­жером 3, расположенным в гидравли­ческом цилиндре. С помощью гидрав­лической системы цилиндра 4 обеспе­чиваются необходимая сила прижатия литьевого питателя к литьевой форме и отвод его от формы для извлечения из нее готового изделия. Литьевой питатель расположен на опорной пли­те 1.

Литьевая форма обычно крепится на подвижном столе 12 (или на карусели). Стол колоннами 13 соединен с верхней неподвижной траверсой, на которой установлен гидравлический цилиндр 19 с плунжером 18 и штоком. Форма состоит из полуформ 14 и 16. Верхняя полуформа 16 закреплена на подвижной траверсе 17 с направляющими (на чертеже не показаны), обеспечивающими точное смыкание полуформы, а ниж­няя 14 на столе. При подаче гидравлической жидкости под давле­нием в цилиндр 19 обеспечивается необходимая сила смыкания по­луформ, а при подаче гидравлической жидкости под плунжер — подъем верхней полуформы.

Раскрытые формы после очистки смазывают (пульверизацией) и смыкают для проведения последующего цикла литья. Электро­нагрев полуформ и корпуса литьевого агрегата управляется терморегуляторами.

Плунжерные литьевые агрегаты обеспечивают очень высокое давление литья (обычно до 200 МПа), что позволяет проводить литье резиновых смесей обладающих высокой вязкостью (выше 100 единиц по Муни при 100°С), при высоких скоростях впрыска (до 100см 3 /с).

Резиновую смесь в литьевую камеру подают прогретой до оп­ределенной (60—70°С) температуры. Для создания оптимальных условий процесса литья и обеспечения необходимого повышения температуры при впрыске необходимо поддерживать определенны­ми давление литья и скорость впрыска.

Существенным недостатком плунжерных литьевых агрегатов является неудобство их загрузки, невозможность обеспечения рав­номерного прогрева смеси в корпусе в результате отсутствия пе­ремешивания, а также ограниченность (объемом литьевой каме­ры) дозы впрыска.

Для облегчения загрузки литьевой камеры плунжерные лить­евые питатели сочетают со шнековыми, в которых подаваемая в литьевую каперу смесь подвергается дополнитель­ному перемешиванию и равномерно нагревается за счет внутрен­него трения и обогрева от стенок камеры. При использовании литьевых питателей щнекового типа появляется воз­можность значительно увеличить дозу впрыска резиновой смеси, кроме того, загрузку ее в воронку проводить непрерывно в виде ленты. В таких агрегатах обеспечивается пластикация и переме­шивание резиновой смеси перед впрыском, а следовательно, и рав­номерный прогрев смеси. Температуру смеси можно регулировать обогревом или охлаждением корпуса.

Существенным недостатком литьевых агрегатов шнекового типа является невысокое давление литья (20—30 МПа), создаваемое ими. На таких агрегатах воз­можна переработка резиновых сме­сей с малой вязкостью (до 40—50 единни по Мунн при 100 o С), пред­назначенных для изготовления из­делий относительно несложной кон­фигурации. При высоком сопротив­лении течению- которое наблюдает­ся при частичном заполнении фор­мы резиновой смесью, увеличивают­ся обратный поток смеси по виткам шнека и опасность ее подвулканизацни. Для повышения давления литья b уменьшения обратного по­тока смеси применяют шнековые литьевые питателя с зубчатыми шестернями, находящимися в за­цеплении со шнеком. В агрегатах такого типа давление лbтья может достигать 150 МПа.

Вследствие сложности конструкции и возможности подвулканизации смеси применение литьевых машин шнекового типа в производстве резиновых изделий методом литья под давлением огра­ничено.

Достоинствами шнековых и плунжерных литьевых питателей обладают шнек- плунжерные литьевые питатели.

Шнек плунжерный литьевой питатель состоит из вращающегося шнека, расположенного в корпусе литьевого цилиндра, снаб­женного каналами для термостатирующей жидкости, элект­родвигателя, редуктора и силового гидравлического цилинд­ра, который обеспечивает осевое перемещение шнека в корпу­се литьевого цилиндра. Резиновая смесь в виде ленты с катушки подается в загрузочную воронку, где захватывается витками шнека и перемещается в сторону запорного клапана в перед­нюю часть литьевого цилиндра. Преодолевая сопротивление кла­пана, резиновая смесь под определенным давлением, обусловленным противодавлением в силовом гидроцилиндре и входовым со­противлением литникового устройства (сопла), накапливается в передней части литьевого цилиндра. При этом шнек, по мере на­копления смеси в передней части литьевого цилиндра, движется в осевом направлении, перемещая шток с поршнем.

После накопления в передней части литьевого цилиндра необходимой порции резиновой смеси вращение шнека прекращается. Для впрыска резиновой смеси в литьевую форму, в гидравлическом силовом цилиндре, создается давление, под действием которого шнек, работая как плунжер, перемещаясь в литьевом цилиндре, продавливает смесь через литниковые каналы в полость литье­вой формы. Запорный клапан препятствует обратному движению смеси по виткам шнека.

В литьевых агрегатах шнек-плунжерного типа резиновая смесь подвергается интенсивному перемешиванию и нагреву за счет тепла стенок цилиндра и внутреннего трения. В шнек-плунжерных литьевых питателях создается высокое давление литья (до 200 МПа).

Для равномерного разогрева смеси и ее гомогенизации рекомендуется применять червяки (шнеки) с переменной глубиной нарезки (степень сжатия червяка 1,1—1,5) и отношения длины червяка к его диаметру 8—10. Литьевые машины шнек-плунжерного типа выпускают с различными объемом отливки и давлением литья, диаметром и частотой вращения червяка. При (использовании таких машин становится возможным изготавливать изделия любых размеров.

Качество изделий, изготавливаемых литьем под давлением, за­висит от конструкции литьевой формы и ее качественного выпол­нения.

Литьевые формы классифицируются:

— в зависимости от их установки на машине (на стационарные, с запасным комплектом вкладышей и формы со съемной средней частью),

— по числу оформляющих гнезд — одногнездные и многогнездные,

— по числу разъемных деталей,

— по способу и степени автома­тизации и механизации удаления изделий из формы.

Число гнезд в форме и параметры литниковой системы опреде­ляют с учетом габаритов и конструкции отливаемого изделия, основных параметров литьевого питателя и приемного устройства (давления литья, дозы впрыска, усилия смыкания формы, размеров нагревательных плит), а также литьевых свойств резиновой смеси (вязкости, плотности, степени усадки). Суммарный объем всех формуемых деталей с учетом объема литников и возможных выпрессовок должен быть меньше максимального объема впрыс­ка литьевой машины.

Расположение изделий (гнезд) в форме должно быть таким, чтобы путь течения резиновой смеси в форме был минимальным в результате возможного увеличения гидравлического сопротив­ления и склонности резиновых смесей к подвулканизации.

Лит­никовая система не должка иметь встречных потоков, острых углов и завихрений. Она должна обес­печивать удаление воздуха из гнезд, извлечение изделий из фор­мы их последующую отделку с минимальными затратами труда.

Цикл работы машины, если в приемном устройстве находится одна форма будет включать сле­дующие операции:

— подвод и от­вод литьевого питателя от фор­мы,

— впрыск резиновой смеси в форму,

— заполнение литьевого ци­линдра,

— раскрытие и закрытие формы,

— извлечение изделия из формы,

Продолжительность вулканизации резиновой смеси в форме обыч­но больше продолжительности заполнения формы или извлечения изделий из нее. Поэтому для повышения производительности ма­шины приемные устройства выполняют многопозицнонными, с раз­личным расположением замыкающих (зажимных) устройств.

Число позиций в приемных устройствах может быть различным (обычно кратным 2) для некоторых машин оно достигает 24. Работа многопозиционной машины характеризуется темпом — временем от начала одного впрыска до начала другого.

Применение метода литья под давлением способствует существенному повышению производительности труда бла­годаря уменьшению трудовых затрат при получения загото­вок и обработке готовых изде­лий, повышению производи­тельности оборудования и ав­томатизации процессов.

Себе­стоимость изделий, выпускае­мых в большом количестве ме­тодом литья под давлением, несмотря на высокую стои­мость форм и литьевых машин обычно ниже себестоимости изделий, получаемых вулкани­зацией в прессе. Основное сни­жение себестоимости происхо­дит за счет сокращения расхо­да резиновых смесей и трудо­вых затрат. Для получения вы­сококачественных изделий методом литья под давлением необходимо строго выдержи­вать технологические процессы (приготовление резиновых сме­сей, процесс литья) и тщатель­но контролировать качество применяемого сырья и полуфабрикатов. Даже незначи­тельные отклонения вязкости и продолжительности подвулканизации резиновых смесей могут явиться причиной различных дефек­тов на литьевом изделии.

По физико-механическим показателям литьевые вулканизаты обычно аналогичны прессовым.

Точность размеров литьевых изделий выше, чем прессовых. Отмечается повышение работоспособности резинометаллических изделий, полученных литьем под давлением, по сравнению с прес­совыми, что объясняется повышением прочности связи резины с арматурой.

источник

Установки для литья резины

ООО «ДомРезин»
тел.: +7 (812) 953-52-84
E-mail: domrezin@inbox.ru
г. Санкт-Петербург

Изготовление резиновых изделий литьем под давлением

Литьем под давлением называется процесс изготовления резиновых изделий посредством впрыскивания разогретой резиновой смеси в заранее сомкнутую форму через специальное литниковое отвер­стие с последующей вулканизацией ее в форме.

В мире рти первым шагом в развитии литьевой технологии явился метод литьевого или трансферного формования. По этому методу резиновая смесь закладывается в специальную полость пресс-формы (напорную камеру) и крышкой, выполняющей роль поршня, через литники продавлива­ется в полость сомкнутой формы. Оформление изде­лия происходит в сомкнутой форме, что в значительной степени сокращает возможность образования заусенцев (выпрессовок). Кроме того, давление, созданное в пресс-форме остается постоян­ным во времени при вулканизации, в результате чего уменьшает­ся возможность не до прессовок; изделия получаются более монолитными и точно воспроизводят полость формы.

Изготовление изделий этим методом целесообразно при массо­вом выпуске однородных изделий сложной конфигурации, когда окупается довольно высокая стоимость форм.

Пресс-форма при литье резины состоит из трех колец и сердечника. Между нижним и средним кольцами находится свободный объем формуемого изделия, а между сред­ним и верхним кольцами — кольцевая напорная литьевая каме­ра, заполняемая подогретой резиновой смесью.

При литье резины, во время замыкания формы под прессом резиновая смесь под давлением вытесняется из литьевой камеры через литниковую щель и заполняет свобод­ный объем. Сердечник в данном случае служит для придания из­делию кольцевой формы. Наиболее просты по конструкции и на­дежны в эксплуатации одноместные формы. Вулканизацию фор­мованных заготовок можно проводить непосредственно в пресс-форме или вне формы. Внутреннее давление в форме после снятия прессового усилия почти не снижается вследствие самоторможения смеси, так как литниковая щель, заполненная смесью, обеспечи­вает большое сопротивление обратному ее течению. При литьевом формовании по сравнению с компрессионным получаются изделия лучшего качества, а также сокращается расход резиновой смеси, так как при литьевом формовании возможно применение меньшего избытка смеси для плотного заполнения формы. Мир рти при производстве изделий в литьевых формах связан с большим количеством времени затрачиваемым на разборку и сборку пресс-форы. При прессовании возможно частичное раскрытие формы вследствие создания в ней очень высокого давления, а следовательно, и образования выпресовок. Кро­ме того, для обеспечения передачи давления на формуемое изде­лие в форме необходимо создать некоторый избыток смеси.

Процесс литья резины под давлением является циклическим процессом. Разогретая в инжекционном цилиндре резиновая смесь плунже­ром или шнеком выдавливается под высоким давлением через лит­никовое отверстие в закрытую обогреваемую форму, в которой происходит формование и вулканизация; после чего готовое изде­лие извлекают из формы.

Для заполнения формы необходимо преодолеть сопротивление вязкому течению резиновой смеси и гидравлическое сопротивление в литниках, впускных отверстиях и в оформляющей полости фор­мы. Скорость заполнения формы резиновой смесью зависит от дав­ления литья, создаваемого литьевым агрегатом, а также от геометрических размеров и конфигурации изделия, вязкости резиновой смеси и ее изменения с повышением температуры. При заполнении формы резиновая смесь не должна подвулканизовываться, чтобы не прекратилось ее течение.

Поведение смеси при литье резины под давлением обычно оценивают по их литьевой способности, т. е. по времени заполне­ния смесью формы определенных размеров в зависимости от давления литья или по глубине затекания резиновой смеси в форму со спиральным каналом.

Для оценки литьевой спо­собности недостаточно знать только вязкость резиновых смесей по Муни.

При литье резы мир рти разогревается вследствие выделе­ния тепла в результате внутреннего трения. Интенсивность тепло­выделений зависит от скорости и давления литья, вязкости смеси и ее изменения с температурой, природы полимера и состава сме­си, а также от конструкции литьевого агрегата.

По увеличению теплообразований, а следовательно, и по увеличению температу­ры в процессе литья резиновые смеси можно расположить в следующей последовательности:

— смеси на основе изопренового и силоксанового каучуков,

— натурально­го, бутадненстирольного и бутадиен нитрильного каучуков.

Резиновые смеси для литья под давлением должны обладать высокой скоростью вулканизации при достаточно высокой стойкости к подвулканизации. Обычно наиболее пригодными для пере­работки методом литья под давлением считаются смеси, характе­ризующиеся сопротивлением под вулканизации при 120 °С (временем увеличения вязкости смеси на 5 едениц по My ни по сравнению с минимальным значением) от 10 до 30 мин и скоростью вулканиза­ции (временем для подъема вязкости по Муни при 120°С на 35 и 5 единиц) 3—8 мин.

На рисунке приведены диаграммы, характеризующие неко­торые особенности формовой вулканизации н литья под давлени­ем. При формовой вулканизации (диаграмма ) изделие постепен­но нагревается от температуры заготовки, обычно равной темпе­ратуре в цехе, до температуры вулканизации, причем кривая Е на диаграмме характеризует изменение температуры в зонах изде­лия, прилегающих к поверхности формы, а кривая F — в центре изделия.

Если за окончание процесса вулканизации принять время достижения оптимума вулканизации в центре изделия (точка 7 в зоне С), то зоны, прилегающие к форме, окажутся сильно перевул­канизованными (точка 8 в зоне Д). Вследствие неравномерности прогрева заготовок существенно снижается качество изделий, по­лученных формовой вулканизацией.

При литье резины под давлением смесь предварительно подогревается вне формы, и ее температура доводится до максимально допусти­мой с учетом последующего разогрева ее при инжектировании в литниковом канале. Рабочий цикл при литье начи­нается с точки 3 (более высокого температурного уровня). Про­цесс инжектирования резиновой смеси через литник в замкнутую форму (кривая 3, 4) должен быть закончен в точке 4 до начала эффективной вулканизации. Подъем температуры изделия до тем­пературы вулканизации (кривые 4, 5 и 4, 6) занимает меньше вре­мени на расхождение точек 5 и 6 сравнительно невелико, поэтому обеспечить равномерную вулканизацию изделий при литье под давлением значительно легче, чем при формовой вулканизации.

Продолжительность цикла вулканизации в форме при литье резины под давлением значительно меньше, чем при формовой вулканизации. В результате равномерного и быстрого прогрева смеси, мир рти, появляется возможность вулканизовать при литье под давлением крупнога­баритные изделия при 160-190°С и тонкостенные при 200-210 0 C , а также сократить продолжительность вулканизации до 20—60 с. Благодаря замыканию формы перед впрыском в нее резиновой смеси при литье под давлением получаются изделия с гладкой поверхностью без облоя и заусениц, не требующие сложной допол­нительной обработки.

источник