Расчёт времени цикла литья под давлением изделий [11]

8.2. Расчёт времени цикла литья под давлением изделий [11]

Расчёт продолжительности цикла (τ_ц.) литья под давлением изделий и пластификационной способности (q_пл.) литьевой машины проводят следующим образом:

τ_ц. =τ_м.+ τ _т + τ_п.

где τ_м – машинное время, с;

τ_т. – технологическое время, с;

τ_т =τ_выд + τ_{охл б/д}

τ_выд – продолжительность выдержки полимера в форме под внешним давлением, с;

τ_{охл б/д} – продолжительность охлаждения изделия в форме без внешнего давления, с;

τ_п. – продолжительность паузы между циклами, с.

Из таблицы 3.9 [39] τ_т.=27,5 с., τ_п=3,5 с.

Технологическое время (τ_т.) показывает продолжительность охлаждения до заданной температуры в центре изделия Т_и, при которой возможно извлечение готового изделия.

Машинное время:

τ_м = τ_см +τ _впр +τ_разм.

Где τ_см – время смыкания формы, с;

τ_разм – время размыкания формы, с;

τ_впр – время впрыска, с.

Тогда:

τ_ц =τ_см.+ τ_впр + τ_разм. + τ_выд + τ_{охл б/д.} + τ_п.

Продолжительность пластикации полимера:

τ_пл.= τ_см.+ τ_разм +τ _{охл б/д.}

Обозначив С₁= τ_выд/τ_т. и С₂=(τ _см.+ τ_разм)/ τ _т., получим:

τ _см.+ τ_разм= С₂· τ _т;

τ_выд= С₁ ·τ_т

τ_{охл б/д.} = τ_т · (1-С₁)

Из таблицы 3.9 [25] С₁=0,5 с., С₂=0,15 с.;

τ_{охл б/д.} = 27,5· (1-0,5)=13,75;

τ_выд=0,5·27,5=13,75;

τ _см.+ τ_разм=0,15·27,5=4,125 с., тогда:

τ_ц = 4,125+1,2+13,75+3,5+13,75 = 36,325 с ≈ 36с.

Продолжительность пластикации поликапроамида:

τ_пл.= τ_т.-. τ _выд + τ_см. + τ_разм = τ_т – С₁τ_т.+ С₂τ _т = τ_{. т} · (1-С₁+ С₂);

τ_пл=27,5· (1-0,5+0,15)=17,875 с.

Расчёт необходимого количества гнёзд в литьевой форме

Объём одной отливки:

V=(π·d₁² – π·d₂²) ·h = π·h· ( d₁ – d₂)²=0,5·3.14· (6-0,5) = 8,7 см³

За один раз впрыскивается 63 см³ расплава.

63/8,7=7,25

С учётом потерь материала, оставшегося в литниках, выбираем 7-гнёздную литьевую форму.

8.3. Расчёт диаметра шнека и гидроцилиндра

Расчёт диаметра шнека из условия необходимого объёма впрыска за цикл V_н можно рассчитать по формуле:

D = [ V_н·К/ (0,785·К₁) ]^1/3

Где D – диаметр шнека;

К – коэффициент, учитывающий утечки и сжатие полимера при впрыске.

Из таблицы 3.8 [39] К=1,25, К₁=1,7

D = [63·10^-6·1,25/ (0,785·1,7)] ^1/3=0,039 м ≈ 40 мм

Для диаметра шнека, равном 40 мм ГОСТом 6540-68 установлен диаметр гидроцилиндра 190 мм

8.4. Расчёт давления литья и потерь давления

Давление, действующее на материал в форме, вследствие непрерывных потерь на отдельных стадиях процесса (в цилиндре, сопле, литниковых каналах) ниже давления, создаваемого первоначально шнеком [38].

Давление в форме обеспечивается давлением в гидросистеме машины Р_г с учётом потерь давления в цилиндре и сопле. Давление литья Р_л (МПа):

Р_л= Р_г·D_ц²/d_ш²

где Р_г – давление рабочей жидкости в гидроцилиндре по манометру, МПа;

D_ц – диаметр гидроцилиндра, м;

d_ш – диаметр шнека, м.

При давлении Р_г=6 МПа, диаметре гидроцилиндра D_ц = 0,18 м и диаметре шнека d_ш = 0,04 м давление в форме равно:

Р_л = 6·0,18²/0,04² = 121,5 МПа

Потери давления в пластикационном цилиндре могут быть с достаточной точностью рассчитаны по формуле:

∆Р_ц = аР_л+в· (V / V_Max-0,32)+с,

где ∆Р_ц – потери давления в пластикационном цилиндре, МПа;

Р_л – давление на материал в цилиндре, МПа;

V – объём отливаемого изделия, м³;

V_Max – максимально возможный объём отливки на данной машине, м³;

а, в, с – коэффициенты, зависящие от перерабатываемого материала.

Для наполненного поликапроамида значения коэффициентов равны:

а = 0,15; в = 12,5; с = 9,1

Вычисляем значение потери давления в пластикационном цилиндре:

∆Р_ц = 0,15·121,5+12,9· [(8,64·10^-6/63·10^-6)-0,32]+9,1 = 24,97 МПа

Потери давления в сопле:

∆Р_с = (0,1-0,15) ·Р_л;

∆Р_с = (0,15-0,1) ·121,5 = 6,1 МПа

Учитывая потери давления:

Р_л = Р_м + ∆Р_ц + ∆Р_с

Р_м – давление впрыска, МПа

Если литьевая машина находится в исправном состоянии, то:

Р_м = К·Р_л

К – коэффициент, зависящий от перерабатываемого материала.

Для полиамидов К = 0,85 ÷ 0,95, тогда:

Р_м = 0,9·121,5 = 109,35 МПа

Р_л = 109,35+24,97+6,1=139,82 МПа