Influenta Temperaturii Matritei Si Materialului Asupra Rezistentei la Soc a Unui Reper Injectat
LUCRARE DE DISERTAȚIE
Influenta temperaturii matritei si materialului asupra rezistentei la soc a unui reper injectat
Cuprins
Cap.1 Istoric al tehnologiei de injectat
1.1 Clasificarea materialelor plastice
1.2 Proiectare si executie de matrite
1.3 Instalatii de temperare,uscatoare, mori de macinat
1.4 Constructia de utilaje
Cap.2 Incadrarea POM in grupa materialelor termoplastice
2.1Semicristaline-caracteristici generale
2.2 Caracteristici particulare de pom
2.3 Caractteristici specifice ale masini de inj pt POM
Cap.3 Caracteristici constructive ale matritei de injectie pentru piston POM
3.1 Descrierea formei de injectie
3.2 Descrierea matritei
3.3 Constructia si functionarea matritei de injectat
Cap.4 Cercetare experimentala
4.1 Alegerea temperaturilor pe cilindrul de plastifiere
4.1 Mijloace experimentale. Plan de experimente
4.2 Studiul experimental al influentei parametrilor de injectie asupra rezistentei la soc a unui reper
4.3 Importanta imbunatatirii rezistentei la soc asupra proprietatilor reperului in utilizare
4.4 Interpretarea rezultatelor experimentale
4.5Concluziile cercetarii experimentale
Cap.5 Influenta temperaturii si a materialului asupra rezistentei la soc a piesei injectate – modelare/simulare
Cap.6 Evaluarea beneficiilor tehnico-economice ale cercetarii experimentale/teoretice intreprinse pentru o fabricatie/aplicatie/sectie de intreprindere
Cap.7 Concluzii, propuneri de aplicare practica, aprecieri critice
Bibliografie
Bibliogafie
1.Curs materiale plastice (Lector ing.Ungur Horea)
2. Sereș, I. Matrițe de injectat. Editura Imprimeriei de Vest, Oradea, 2000.
3. Sereș, I. Materiale termoplastice pentru injectare, tehnologie, încercări. Editura Imprimeriei de Vest, Oradea, 2002.
4. Sereș, I. Injectarea materialelor termoplastice. Editura Imprimeriei de Vest, Oradea, 1996.
5.Steam moulding (Ruggero Testori 2008)
6.Curs Tehnologie de injectare (Lector ing. Ungur Horea 2008)
7.Forme de injectie pentru materiale polimerice(Stefanescu Mariana Florentina,Bucuresti 2012)
8. http://plastics.dupont.com/plastics/pdflit/americas/delrin/230323c.pdf
Capitolul I
Istoric al tehnologiei de injectat
Se numesc mase plastice materialele produse pe baza de polimeri, capabile de a capata la încalzire forma ce li se da si de a o pastra dupa racire. Dupa cantitatea în care se produc ele ocupa primul loc printre materialele polimere. Ele se caracterizeaza printr-o rezistenta mecanica mare, densitate mica, stabilitate chimica înalta, proprietati termoizolante si electroizolante. Masele plastice se fabrica din materii prime usor accesibile, din ele pot fi confectionate usor cele mai felurite articole.
Materialele plastice nu exista in natura. Ele sunt compusi creati artificial in laborator. Numele care li s-a dat aminteste de una dintre propietatile lor fundamentale, si anume plasticitatea, capacitatea de a se deforma sub actiunea unei forte exterioare si de a-si conserva apoi forma care le-a fost data. Exista numeroase procedee de fabricare a materialelor plastice. O galeata, o sticla, o casca de motociclist, o plansa de windsurfing sun toate fabricate din diferite tipuri de plastic. Pentru fiecare obiect, trebuie ales materialul plastic care are calitatile cele mai potrivite: suplete, rigidate, rezistenta la soc, elasticitate, transparenta, greutate mica.În 1908, chimistul Jacques Brandenberger descoperă celofanul, a cărui denumire opatentează în 1912. În 1909, belgianul Leo Baekeland brevetează prima materie plastică sintetică, care avea să îi poarte numele: bachelita. Fritz Klatte brevetează, în 1913, polimerizarea unui gaz, clorura de vinil, și obține policlorura de vinil (PVC). Datorită proprietăților sale (rezistență chimică, greutate mică și preț redus) PVC-ul a avut un puternic impact în domeniul tehnologiei conductelor și instalațiilor.
Primele materiale plastice au fost produse din transformarea materialelor naturale. În anul 1859 au apărut fibrele vulcanizate, în 1869 a aparut celuloidul și în 1897 galitul. Primul material sintetic apărut (1908) a fost rășina fenolformaldehidică numita bachelită. Exista numeroase procedee de fabricare a materialelor plastice. O galeată, o sticlă, o cască de motociclist, o planșă de windsurfing sunt toate fabricate din diferite tipuri de plastic. Pentru fiecare obiect, trebuie ales materialul plastic care are calitățile cele mai potrivite: suplețe, rigidate, rezistență la șoc, elasticitate, transparență, greutate mică. O moleculă de bază pentru fabricarea tuturor tipurilor de plastic În schimb cele termorigide se întăresc la căldură. Astfel, ele sunt mulate la rece pe formele dorite apoi sunt încălzite pentru a se întări. Sau pot fi lăsate să se întărească după ce li se adaugă un produs special. Plasticele termorigide se folosesc la fabricarea obiectelor prelucrate manual sau a celor care necesită o fabricație îngrijită. Așa se fabrică ambarcațiunile, piesele de caroserie, barele de protecție etc. În industrie se utilizează două procedee de tragere în formă a obiectelor din plastic.
Suflarea este folosită pentru fabricarea obiectelor care au interiorul gol, cum sunt mingile, flacoanele, sticlele, popicele. Materia plastică încălzită coboară în formă, în care se injectează apoi aer. Aceasta are ca efect întinderea materialului cald pe pereții interiori ai formei.
Metoda cea mai utilizată este însă injectarea. Este folosită mai ales pentru fabricarea obiectelor cum sunt pieptenii, periuțele de dinți, ustensilele de bucătărie. Materia plastică intră sub forma de granule într-o mașină de injectare. Prin încălzire, ea este transformată într-o pastă mai mult sau mai putin groasă, care este apoi injectata în formă și racită printr-un circuit de apa. Masele plastice sunt folosite, cu mici excepții, în toate domeniile de activitate. Această performanță de pătrundere în mai toate sectoarele de activitate se datorează proprietăților lor de neegalat vis-a-vis de celelalte materiale: sunt anticorosive, electroizolante, au greutăți specifice mici, au proprietăți mecanice bune, cost scăzut, aspect exterior plăcut, se pot prelucra atât pe cale mecanică tradițională cât și prin procedee specifice cum ar fi injecția lor, se pot acoperi cu vopsea sau prin galvanizări, permițând în felul acesta să capete aspectul dorit de către proiectant. Există însă și unele proprietăți care fac dezavantajoasă utilizarea maselor plastice, cum ar fi micșorarea rezistenței mecanice cu creșterea temperaturii, coeficientul de dilatare mare, coeficientul de transmiterea căldurii mic, etc.
A) Din prezentarea avantajelor făcută se observă că aceste materiale permit desfășurarea imaginației creative a designerului fără prea mari restricții. Totuși aceste materiale presupun o cunoaștere și o stăpânire a posibilităților lor tehnologice. Se impune ca o necesitate, marcarea de către proiectant a suprafețelor cu rol estetic, sau care presupun finisaje suplimentare, sau care nu admit defecte de injecție sau alte tipuri de defecte ce pot afecta suprafața respectivă a produsului.
B) Cele mai interesante domenii de aplicare a materialelor plastice sunt:
Industria de ambalaje- materialele plastice au patruns adânc în domeniile de utilizare ale sticlei, tablelor si foliilor metalice, extinderea si perfectionarea sistemelor de ambalaje.
Electrotehnica si electronica au cunoscut o pondere relativ importanta a maselor plastice, în special polimerii traditionali ca policlorura de vinil, polietilena, polistirenul, dar si unele mase plastice speciale cum sunt policarbonatii, poliacetatii, etc.
Industria constructiilor de masini si autovehicule a înregistrat cel mai înalt ritm de asimilare a materialelor plastice. Principalele tipuri de polimeri folositi sunt policlorura de vinil, poliolefinele si polimerii stirenici.
În agricultura ponderea cea mai mare o detin filmele de polietilena de joasa presiune, folosite pentru mentinerea umiditatii solului, protejarea culturilor în sere si solarii.
Industria aerospatiala- conditiile impuse materialelor plastice sunt: sa reziste la temperaturi ridicate si scazute, sa nu arda, iar daca ard, sa nu produca fum.
Industria nucleara- politetrafluoretilena care rezista la compusii fluorurati agresivi, se utilizeaza la instalatiile industriale destinate separarii izotopice a uraniului, ca element de legatura pentru pompe si compresoare, conducte,etc.
Industria chimica- materialele plastice îsi gasesc cele mai diverse aplicatii, începând de la conducte pâna la piese componente ale pompelor si compresoarelor care lucreaza în medii corozive.
Industria electronic-sunt cunoscute în general proprietatile electroizolante ale polimerilor sintetici. S-au gasit însa utilizari ale materialelor plastice si ca înlocuitori de materiale conductoare si semiconductoare traditionale.
Materialele plastice se impun tot mai mult si prin calitatile lor optice. Cele mai spectaculoase realizari le consemneaza fibrele optice din polimeri acrilici sau poliamidici, care au o ductibilitate, o rezistenta si o elasticitate mult superioare fibrelor din sticla minerala.
Clasificarea materialelor plastice.
In scopul utilizarii lor tehnice, materialele plastice se clasifica in raport de comportarea lor termomecanica, care tine seama de variatia deformatiei unui polimer sub sarcina constanta in functiue de temperatura astfel:
materiale termoplaste – materiale plastice care prin cresterea temperaturii se inmoaie si prin racire se rigidizeaza, procesul fiind reversibil teoretic de un numar nelimitat de ori.
matriale termorigide – materiale plastice rigide la temperatura ambianta care insa prin cresterea temperaturii sufera o descompunere ireversibila.
elastomeri – materiale plastice la care temperatura de vitrifiere este mai mica decat temperatura mediului ambiant. Aceste materiale se vor gasi la temperatura ambianta intr-o stare inalt-elastica caracterizata de deformatii mari, reversibile.
Prin temperatura de vitrifiere se intelege acea temperatura la care starea rigid-elastica a unui material se schimba cu starea inalt-elastica a acestuia, similar cu trecerea la materialele termoplastice din stare solida in stare lichida la temperatura de topire.
Clasificarea termoplastelor
– La nivel micromolecular –> Homopolimeri Copolimeri ;
– La nivel macromolecular –> Polimeri puri Amestecuri ;
– Starea fizica –-> Semicristaline Amorfe ;
– Capacitatea de absorbtie a apei –-> Higroscopice Nehigroscopice ;
Functie de structura la nivel micromolecular:
homopolimeri – in situatia in care macromolecula este formata dintr-un singur tip de monomer
Fig.1.1 Structura moleculara schematica a homopolimerilor
A- molecule liniare; B- molecule ramificate; C- molecule reticulare
copolimeri – daca la formarea macromoleculei iau parte diferiti monomeri
Fig.1.2 Structura moleculara schematica a copolimerilor
A- copolimeri alternanti; B- statistici; C- copolimeri bloc;
D- copolimeri ramificati
Functie de structura la nivel macromolecular :
polimeri puri – formati dintr-un singur tip de macromolecule (si materiale de aditie);
amestecuri, mixturi sau aliaje formate din amestecul mai multor polimeri puri (si materiale de aditie) Amestecul de polimeri este realizat prin compoundare cu ajutorul unui agent de compondare pentru a obtine un amestec stabil.
Diferente intre materialele amorfe si semicristaline:
MATERIALE AMORFE
În general transparente
Coeficient de frecare ridicat
Slabe caracteristici mecanice
Imprimare ușoară
Contracții si postcontractii mici
Slabă rezistență la acțiunea agenților chimici
Scăderea caracteristicilor mecanice la creșterea temperaturii
MATERIALE SEMI-CRISTALINE
Opace
Coeficient de frecare scăzut
Bune caracteristici mecanice
Imprimare dificilă
Contacții și pecular –> Polimeri puri Amestecuri ;
– Starea fizica –-> Semicristaline Amorfe ;
– Capacitatea de absorbtie a apei –-> Higroscopice Nehigroscopice ;
Functie de structura la nivel micromolecular:
homopolimeri – in situatia in care macromolecula este formata dintr-un singur tip de monomer
Fig.1.1 Structura moleculara schematica a homopolimerilor
A- molecule liniare; B- molecule ramificate; C- molecule reticulare
copolimeri – daca la formarea macromoleculei iau parte diferiti monomeri
Fig.1.2 Structura moleculara schematica a copolimerilor
A- copolimeri alternanti; B- statistici; C- copolimeri bloc;
D- copolimeri ramificati
Functie de structura la nivel macromolecular :
polimeri puri – formati dintr-un singur tip de macromolecule (si materiale de aditie);
amestecuri, mixturi sau aliaje formate din amestecul mai multor polimeri puri (si materiale de aditie) Amestecul de polimeri este realizat prin compoundare cu ajutorul unui agent de compondare pentru a obtine un amestec stabil.
Diferente intre materialele amorfe si semicristaline:
MATERIALE AMORFE
În general transparente
Coeficient de frecare ridicat
Slabe caracteristici mecanice
Imprimare ușoară
Contracții si postcontractii mici
Slabă rezistență la acțiunea agenților chimici
Scăderea caracteristicilor mecanice la creșterea temperaturii
MATERIALE SEMI-CRISTALINE
Opace
Coeficient de frecare scăzut
Bune caracteristici mecanice
Imprimare dificilă
Contacții și post-contr. mari
Bună rezistență la acțiunea agenților chimici
Bună menținere a caracteristicilor mecanice la creșterea temperaturii
Piramida materialelor
Proiectare si executie de matrițe
Generalitați
Injectarea materialelor plastice este condiționată în principal de trei factori:
caracteristicile mașinii de injectat
caracteristicile materialului plastic
caracteristicile matriței de injectat.
Matrița este subansamblul mecanic care are rolul de a imprima materialului plastic o anumită formă cu dimensiuni bine determinate. Proiectarea și executarea corectă a matrițelor de injectat condiționează realizarea unor randamente ridicate la prelucrarea prin injectare. Varietatea deosebit de mare a pieselor injectate din materiale plastice a condus la elaborarea unor soluții constructive și tehnologice specifice atât în domeniul proiectării cât și în cel al execuției matrișelor de injectat. Matrițele pentru injectat materiale termoplastice sunt constituite în principiu din două părți principale: semimatrița din partea duzei de injectare și semimatrița din pareta aruncării. Matrița este fixată pe platourile de prindere ale mașinii de injectat.
Majoritatea matrițelor lucrează folosind injectarea materialului plastic printr-un orificiu cu axa perpendiculară pe planul de separație. În cazul unor injectări speciale (injectare bicoloră sau tricoloră) injectarea se face atât perpendicular pe planul de separație cât și în planul de separație.
Construcția și funcționarea
În funție de formă geometrică a piesei, de natura și caracteristicile materialului plastic, de tipul mașinii de injectat, etc. există o mare varietate constructivă de matrițe de injectat.
În figura alăturată este prezentată o matriță de injectat cu două curburi care cuprinde elemente constructive caracteristice acestui ansamblu costructiv.
Matrița de injectat se montează pe platourile de prindere ale mașinii de injectat prin intermediul celor două plăci de prindere 4 și 13 care se fixează cu ajutorul unor bride sau șuruburi de fixare. Centrarea matriței pe platourile mașinii se realizează cu ajutorul inelelor de centrare 28 (pe partea mobilă) și 19 (pe partea fixă). Inelele de centrare sunt prinse în plăcile de prindere ale matriței cu ajutorul șuruburilor 3.
Materialul plastic topit din duza mașinii de injectat ajunge în duza 18 a matriței de injectat și prin intermediul rețelei de injectare la cuiburile matriței. Piesa injectată se formează în cuibul format de poansonul 17 și pastilele 15 și 16. După întărirea materialului plastic în matriță, ca urmare a răcirii plăcilor matriței, prin intermediul circuitului de răcire matrița se deschide în planul de separație ”X”. Piesa injectată, întărită ca urmare a contracției pe poansonul 17, rămâne solidară cu partea mobilă a matriței împreună cu matrița de injectare reținută de bucșa extractoare 20. Tija de aruncare 1 este tamponată de o tijă fixă de pe mașina de injectat și sistemul de aruncare este acționat determinând mișcarea plăcii de aruncare 5, plăcii portaruncătoare 6, aruncătoarelor 26, aruncătorului central 25 și a tijelor readucătoare 24.
Plăcile aruncătoare și portaruncătoare sunt fixate cu ajutorul șuruburilor 7. Tija de aruncare 1 este ghidată de bucșa centrală 2 și este înșurubată în placa aruncătoare 5. Piesa injectată este aruncată din matriță de aruncătoarele 26, iar rețeaua de către aruncătorul central 25.
La închiderea matriței tijele de aruncare 24 lovesc știfturile tampon 22 determinând revenirea la poziția inițială a întregului sistem de aruncare. Plăcile matriței sunt prinse cu ajutorul șuruburilor 27 și sunt centrate cu ajutorul știfturilor 21. Centrarea placilor matriței se poate realiza și cu ajutorul coloanelor și a bucșelor de ghidare Centrarea celor două semimatrițe se realizează cu ajutorul coloanelor de ghidare 14 și a bucșelor de ghidare 12.
Clasificare
Clasificarea matrițelor de injectat se face după mai multe criterii:
– după numărul de cuiburi:
matrițe cu un singur cuib;
matrițe cu două cuiburi;
matrițe cu mai multe cuiburi (3,4,5…etc.).
– după sistemul de injectare:
cu injectare directă prin culee;
cu injectare punctiformă;
cu injectare cu canale de distribuție;
cu injectare peliculartă sau film;
cu injectare tip umbrelă:
cu injectare inelară;
cu injectare cu canal tunel;
cu injectare cu canale izolate;
cu injectare cu canale încălzite.
– după modalitatea de acționare a sistemului de aruncare:
cu aruncare mecanică;
cu aruncare pneumatică;
cu aruncare hidraulică.
– după numărul planelor de separație:
cu un singur plan de separație;
cu două plane de separație;
cu mai multe plane de separație.
– după modalitatea constructivă de realizare a matriței în funcție de forma piesei:
simple;
cu bacuri,
cu deșurubare;
cu mai multe planuri de separație.
Concepția matriței
La conceperea matriței de injectat este necesar să se ia în considerare o mulțime de elemente de influență conform următoarei scheme logice.
Fig 1.4
Mărimea unei matrițe depinde în primul rând de mărimea mașinii de injectat. Factorii de care trebuie să se țină seama sunt:
-cantitatea de material pe care o injectează mașina;
-presiunea maximă de injectare;
-cantitatea de material pe care o poate plastifia mașina de injectat în unitatea de timp;
-suprafața maximă a platoului mașinii dată de distanța dintre coloane;
-forța de închidere a mașinii necesară compensării forței care ia naștere în cuibul matriței la presiune maximă.
Factroii principali în determinarea mărimii matriței sunt:
-numărul de cuiburi;
-forța de închidere a matriței;
-aria maximă de montare;
-cursa maximă de deschidere a matriței.
Pentru determinarea numărului optim de cuiburi se iau în considerare atât criteriile tehnice cât și cele economice.
Este foarte important ca la proiecterea unei matrițe de injectat să se respecte o ordine în determinarea elementelor geometrice, de funcționare, etc., astfel încât să se ia în considerare toți factorii determinați în buna funcționare a matriței.
Instalatii de temperare
Denumirea provine din limba germana – temperiergerät -, mai fiind denumite si unitati pentru controlul temperaturii.
A. Definitie:
Aparate care au rolul de a mentine constanta temperatura agentului ce realizeaza racirea matritei.
B. Variante constructive:
1. pentru functionare cu apa
a) standard pana la 85-90 ºC
b) cu apa presurizata pana la 140 ºC
2. pentru functionarea cu ulei – pana la 150- 250 ºC
Fig 1.5
Fig 1.6
pompa cu motor
incalzitor
schimbator de caldura
intrerupator de nivel
electrovalva de racire
electrovalva de umplere automata
8. robinet pentru functionarea cu apa
15. plutitor
16. inspre matrita
17. dinspre matrita
18. alimentare la reteaua de apa
20 preaplin
21 golire
22. rezervor
26. consumator
30 buson
Dupa cuplarea la retea a turului si a returului (18, 19) si deschiderea manuala a robinetului 8, alimentarea se face automat de la retea, nivelul de apa din rezervor fiind sesizat de plutitorul 15. Prin intermediul elementului 4 se comanda alimentarea sau intrerupera ei cu servovalva 6. Apa este incalzita la temperatura programata de catre incalzitorul 2 iar controlul temperaturii se face cu ajutorul unui regulator cu microprocesor cu optimizare care previne depasirea valorilor prescrise de temperatura total independent fata de cererea consumatorului. La depasirea temperaturii prescrise intra in functiune servovalva 5 ce alimenteaza schimbatorul de caldura 3, concomitent cu intreruperea incalzirii de catre elementul 2. Preaplinul 20 are rolul de a evacua surplusul de apa din rezervor in cazul in care oricare din elementele 6, 4, 15 nu functioneaza sau in momentul in care oprindu-se productia apa din consumator ajungand in rezervor se depaseste nivelul maxim admis.
Aparatul poate functiona in presiune in cazul in care pentru consumator poz. 16 este turul si 17 returul, sau in vacuum cand poz. 17 este turul iar poz.16 returul. Avantajul il constituie faptul ca in cea de a doua situatie se pot compensa pierderile datorita neetanseitatii sistemului de racire al matritei.
D. Date tehnice:
-domeniul de temperatura C
-puterea de incalzire kW
-puterea de racire kcal/h la t1 C
-debitul pompei barr
-capacitatea rezervorului l
Uscatoare
Majoritatea materialelor termoplastice tehnice (PA, PC, POM, PBT, TPU, …) sunt materiale higroscopice, ceea ce înseamnă că granulele de material termpoplastic care ajung în contact cu mediul ambiant (aerul din atmosferă) absorb umiditatea din aer. Acest lucru se explică prin formarea unor legături chimice între radicalii moleculelor materialului termoplastic si moleculele de apă.
Pentru a intelege fenomenele ce se petrec in timpul uscarii vom defini urmatoarele notiuni:
Umiditate relativa (RH %) reprezinta raportul dintre cantitatea de vapori de apa din aer raportata la cantitatea maxima de vapori de apa din aer (starea de saturatie) pentru o anumita presiune si temperatura a acestuia, in procente.
Temperatura punctului de roua este acea temperatura la care trebuie racit aerul (la presiune si continut de umiditate constante) pentru a ajunge la saturatie. Racind aerul sub aceasta temperatura vaporii de apa pe care ii contine se vor condensa.
De exemplu temperatura punctului de roua al aerului care contine 10g apa/m³ este de 11 ºC
Fig 1.7
Daca aerul la aceasta temperatura contine doar 5g apa/m³ umiditatea lui relativa RH=50%.
A.Definitie:
Uscătorul de materiale plastice este o instalație care are rolul de a elimina o parte din umiditatea granulelor de materiale termoplaste cu scopul de a le aduce sub nivelul de umiditate maxim admis pentru prelucrare.
In cazul în care uimitatea reativă a granulelor de material teroplastic depășește o anumită valoare limită recomandată de producător prelucrarea prin injectare a acestora duce la apariția de piese cu defecte cum ar fi :
Urme argintii de gaze
Bule de gaze
Exfolieri
Neomogenizări de colorant
Degradare hidrolitică
Scăderea rezistenței la șoc
Scăderea rezistenței la solicitări mecanice
B. Variante constructive:
Cu aer ambiant încălzit la temperatura recomandată de uscare
Cu circulatie naturala
Cu circulatie fortata
Cu incalzire intermediara
Cu recirculare partiala a aerului
Cu aer uscat și încălzit la temperatura recomandată de uscare
Cu un singur circuit
Cu doua circuite
C. Schema de principiu si functionarea unui uscator cu aer cald cu doua circuite :
Sunt formate dintr-o unitate de preparare a aerului uscat și încălzit la temperatura de uscare și un recipient etanșat de exterior (care poate fi chiar și pîlnia mașinii de injectat) în care se introduc granulele de material plastic ce necesită uscare. Între unitatea de preparare și recipient există o tubulatură etanșa și izolată față de mediul ambiant cu ajutoru căreia se realizează un circuit închis prin care aerul uscat și încălzit este introdus în partea de jos a recipientului. Acesta parcurge de jos în sus recipientul prin infiltrare printre granulele de material plastic absoarbe umiditatea din granule și este aspirat în partea superioară a recipientului prin tubulatura de legătură în unitatea de preparare închizîndu-se astfel circuitul.
Lucrează în două faze principale:
Faza de uscare
Faza de regenerare
Calitatea uscarii este data de calitatea aerului uscat, care este apreciata prin intermediul punctului de roua. In diagrama de la inceputul paragrafului este prezentata curba de temperatura a punctului de roua.
C. Date tehnice:
Cantitate deaer uscat m³/H
puterea suflantei kW
putere de incalzire kW.
Total putere instalata kW
Domeniul de temperatura ºC
Fig 1.8
Generatorul de aer poate fi echipat cu pana la trei buncare de uscare izolate pentru asigurarea consumului de material necesar. Temperatura se seteaza direct pe buncar, unde se afla si rezistenta de incalzire, ceea ce asigura o flexibilitate maxima.
– Volum aer: 50 m³/h or 80 m³/h
– Punct de roua: max. – 40 °C
– Putere instalata maxima: 9.7 kW (actual value: 4.5 kW)
– Alimentare energie electrica: 3/N/PE, 400 V, 50 Hz
– Volum (LUXOR 50): 3x15l/ 2x30l/ 3x30l/ 1x60l/ 2x60l/ 1x100l/ 1x150l
– Volum (LUXOR 80): 2x60l/ 3x60l/ 1x100l/ 2x100l/ 1x150l/ 2x150l/ 1x250l
– Material: otel inoxidabil
Principiu de functionare
Suflanta de aer împinge aerul umed prin intermediul unui distribuitor de aer într-un recipient în care se găsesc granule foarte poroase dintr-un material chimic foarte puternic absosbant de umiditate numit agent deumidificator sau agent de uscare. Porii agenului de uscare absorb umiditatea din aer incarcandu-se cu aceasta astfel încît la ieșire rezultă aer uscat. Acesta trece print-un alt distribuitor de aer , apoi printr-un alt doilea filtru și apoi printr-o zonă prevăzută cu elemente de încălzire (rezistențe electrice tip termoplonjon) care vor încălzi aerul uscat la temperatura reglată și recomandată pentru uscarea tipului de material prevăzut. Aerul uscat și încălzit este dirijat cu ajutorul tubulaturii de legătură spre parta interioară de jos a recipientului cu granulele de material plastic și evacuat prin intermediul unui difuzor în zona inferioară a recipientului. Aerul va parcurge recipientul cu granulele de material plastic de jos în sus infiltrîndu-se printre granulele acestuia și absorbindu-le umiditatea, apoi se acumulează în partea superioară a recipientului unde va fi aspirat de suflanta de aer prin intermediul tubulaturii de legătură și astfel se va realiza închiderea circuitului.
Aerul încarcat cu umiditatea din granulele de material plastic acumulat în partea superioară a recipientului cu granulele de mat plastic este aspirat de suflanta de aer acționată de un motor electric prin intermediul unui filtru care curătă aerul de impurităti de material plastic (granule, praf de măcinătură, sidef din colorant, pulbere).După trecerea de filtru aerul umed parcurge un schimbător de căldură (care funcționeză fie cu un radiator cu aer din mediul ambiant, fie cu un radiator cu apă de răcire) unde acesta este răcit la temperatura ambiantă. Procesul de uscare continuă astfel în circuit închis pînă în momentul în care agentul de deumidificare este saturat cu umiditate și după parcurgerea recipientului cu agentul de uscare, acesta nu reușește să mai absoarbă umiditatea din aerul umed astfel încît să se ajungă la gradul de uscare minim necesar procesului (Punct de rouă între -15C° si -18C°.
În timp ce în primul recipient continuă faza de uscare așa cum s-a descris mai sus, cel de-al doilea recipient cu agent de deumidificare face faza de regenerare. Acestă fază constă în principal în eliminarea umidității din granulele agentului de deumidificare care așa cum a fost descris în faza de uscare s-a încărcat cu umiditate și NU mai asigură gradul de uscare necesar. În acest caz cea de-a doua suflantă de aer aspiră aer din mediul exterior prin intermediul unui filtru de aspirație,îl trece prin dreptul unor corpuri de încălzire care îl încălzesc la temperatura de regenerare (temp cuprinse între 180C° și 250C° funcție de constructor) după care care cu ajutorul unor supape de dirijare sau a unor distribuitoare și conducte speciale de dirijare aerul de regenerae este trecut prin cilindrul cu agentul deumidificator determinînd evacuarea umidității din granulele acestuia. Aerul încarcat cu umiditate este evacuat apoi în mediul ambiant prin intermediul unor supape de evacuare și conducte de dirijare.
Mori de macinare
Definitie:
Instalatie ce are rolul de a marunti (toca, macina) reperele sau amgusurile (retelele) rezultate din procesul de injectie.
Variante constructive:
1. functie de forma gurii de alimentare
a) standard – pentru alimentare manuala
b) cu gura de alimentare inalta – pentru alimentare cu robot sau manipulator
c) cu gura de alimentare joasa – pentru alimentarea cu banda transportoare
In varianta b) moara se folosesta ca o moara de alimentare angusurile fiind prelucrate conform ciclului de injectie, iar in variantele a) si c) ca mici mori centrale.
2. functie de modul de evacuare al materialului macinat
a) cu recipient de absorbtie pentru macinatura
b) cu suport inalt pentru evacuare in sac
c) cu evacuare cu melc inclinat sau orizontal
C. Schema de principiu si functionarea unei mori standard:
Motorul electric de actionare
Rotor cu doi, trei sau mai multi paleti
Cutite de rotor
Stator
Cutite de stator
Gura de alimentare
Recipientul de absorbtie cu suportul de deplasare sau suportul inalt
Sita
Carcasa
Fig 1.9
Fig 1.10
O importanta deosebita pentru calitatea materialului macinat si functionarea in bune conditii a morii o au dimensiunile orificiilor sitei. De regula pentru alegerea acestora se masoara marimea angusului la 5mm de la locul cel mai stramt. Valoarea masurata rotunjita in sus corespunde diametrului orificiilor sitei.
D.Date tehnice:
turatia rotorului rot/min
puterea motorului kW
nr. cutite rotor/stator buc.
dimensiuni gura de alimentare mmxmm
cantitate prelucrata kg./h
Constructia de utilaje
Masina de injectie
Există foarte multe tipuri constructive de mașini de injectat construite în diverse variante de numeroși constructori de mașini de injectat pentru a satisface criteriile și pretențiile unui număr foarte mare de clienți care au pretins satisfacere unor diverse teme thenice date.
După sistemul de acționare mașinile de injectat se pot clasifica în:
cu acționare manuală: sînt mașini mici de laborator
cu acționare hidro-mecanică: sînt cele mai răspîndite și mai utilizate mașini
cu acționare electro-mecanică: sînt mașinile complet electrice , dar mai scumpe
După direcția de mișcare a componentelor mașinilor de injectat se pot clasifica în:
mașini complet orizontale: -cu unitatea de închidere-deschidere pe orizontală
-cu unitatea de injectare pe orizontală
mașini complet verticale: : -cu unitatea de închidere-deschidere pe verticală
-cu unitatea de injectare pe verticală
mașini combinate 1: : -cu unitatea de închidere-deschidere pe orizontală
-cu unitatea de injectare pe verticală
mașini combinate 2: : -cu unitatea de închidere-deschidere pe verticală
-cu unitatea de injectare pe orizontală
După tipul unității de injectare și plastifiere mașinile de injectat se pot clasifica în:
mașini de injectat cu piston: variante rare
mașini de injectat cu melc: cele mai răspîndite
mașini de injectat cu piston și extruder: mașini speciale
După numărul unităților de injectare mașinile de injectat se pot clasifica în:
mașini mono-material: sînt mașinile de injectat cu o singură unitate de injectare
mașini bi-material: sînt mașinile de injectat cu două unități de injectare
mașini tri-material: sînt mașinile de injectat cu trei unități de injectare
După numărul matrițelor utilizate pe o mașină mașinile de injectat se pot clasifica în:
mașini cu o singură matriță
mașini cu două matrițe
mașini cu carusel cu mai multe matrițe
Unitatea de injectare cu melc este o componentă principală a mașinilor de injectat materiale termplastice care asigură realizarea plastifierii granulelorr de material plastic solid și apoi injectarea și menținerea topiturii de material în cuibul matriței în anumite condiții controlate de temperatură, viteză, presiune și timp.
Cele mai importante mișcări pe care le execută componentele principale ale unității de injectare sînt:
mișcarea de rotație a melcului pentru realizarea procesului de plastifiere
mișcarea de avansare a mesei unității de injectare pentru a realiza contactul ferm dintre duza mașinii de injectat și duza matriței
generarea presiunii de contact dintre duza mașinii de injectat și duza matriței
mișcarea de avansare liniară a melcului pentru realizarea fazei de injectare și de menținere
mișcarea de retragere liniară a melcului pentru realizarea fazei de decomprimare
mișcarea de retragere a mesei unității de injectare
Capitolul II
Incadrarea POM in grupa materialelor termoplastice
2.1 Caracteristici generale:
-Rezistenta mecanica, rigiditate si duritate ridicate;
-Rezilienta foarte buna. Rezistenta la fluaj foarte buna;
– Rezistenta mare la soc, chiar si la temperaturi scazute;
– Stabilitate dimensionala foarte buna (absorbtie scazuta a apei);
– Proprietati de alunecare bune si rezistenta la uzura;
– Prelucrabilitate excelenta;
– Izolator electric si proprietati dielectrice bune;
– Nu se autostinge.
Termoplastele semicristaline au o culoare naturala laptoasa (opace) datorita marginlor formatiunilorcristale.
Au contractii mai mari decat amorfele in timpul cristalizarii data de densitatea mult mai mare a acristalelor. Sub temperatura de cristalizare sunt mult mai putin compresibile decat termoplastele amorfe. Din acest motiv riscul supracompactarii este mult mai scazut. Contractia si buna comportare la curgere au un efect pozitiv asupra dificultatilor de demulare.Datorita contractiilor mari in timpul solidificari pe piesele din aceste materiale apare tendinta de formare a retasurilor si a golurilor interioare.Pentru evitarea acestor defecte trebiue practicate canale de alimentare si diguri mai mari pentru a da posibilitatea de a introduce material in cavitate pe parcursul presiunii ulterioare, inainte de sigilarea digului.
2.2 Caracteristici particulare de pom:
– Rigiditate si duritate foarte mare, dar in acelasi timp bune proprietati elastice;
– Rezistenta buna la frictiune si uzura;
– Rezistenta la frig -50 ºC;
– Temperatura de utilizare a pieselor100 ºC (150 ºC pentru scurt timp);
– Culoare naturala alb-opac intens.
Prorietati fizico-chimice:
Homopolimeri sau copolimeri obtinuti din formaldehida.
Descompunerea depinde atat de temperatura cat si de timp. Descompunerea poare apare si la temperaturi mai joase daca topitura este mentinuta in cilindru lung timp. Descompunerea produce formaldehida care este foarte toxica.
Caracteristici de prelucrare:
-Pentru eliminarea componentelor volatilese uscate la 1-3h la 100-120C;
-Timpul de stagnare in cilindru cat mai scurt posibil;
– Descompunerea incepe la 230C;
-Recomandata duza deschisa;
-Valoarea maxima pentru piese de precizie pentru o postcontractie cat mai mica;
Temperatura topirii:
– 215+/-5C-homopolimer
– 205 +/-5C-copolimer
Temperatura matritei intre 50 si 120C
Viteza de dozare max 6m/min
Contractia este de 1.3-3.5%
2.3 Caracteristici generale ale Masinii de injectat
Principalele părți componente ale unei mașini de injectat standard orizontale sînt prezentate în Fig de mai jos și sînt următoarele:
batiu
unitate de închidere-deschidere
sistem de aruncare
coloane de ghidare
unitatea de injectare
cilindrul de plastifiere
melcul mașinii de injectat
pîlnia de alimentare
sistemul de acționare și comandă hidraulic
sistemul de acționare și comandă electric
sistemul electronic de comandă și control
Fig 2.1 Principalele părți componente ale unei mașini de injectat
Pentru studierea procesului de injectare se consideră desfășurarea fazelor ciclului de injectare în ordinea în care acestea au loc atunci cînd se demarează pe o mașină de injectat un ciclu de injectare pe automat sau pe semi-automat.Succesiunea de desfășurare a fazelor ciclului de injectare este următoarea:
Faza de închidere matriță
Faza de zăvorîre matriță (închidere cu înaltă forță)
Faza de avansare unitate de injectare
Faza de injectare dinamică în matriță
Faza de menținere
Faza de răcire
Faza de dozare
Faza de decomprimare
Faza de retragere a unității de injectare
Faza de dezăvorîre
Faza de deschidere
Faza de aruncare centrală și/sau aruncarea de pe miezuri (demulare)
Faza de retragere a aruncării centrale și /sau de pe miezuri (retragerea demulării)
Faza de pauză între cicluri
Fig 2.2 Schema ciclului de injectare
2.4 Caracteristici specifice ale masini de injectat pentru POM
Unitate de injectie
Principalele elemente componente ale unității de injectare cu melc sunt:
micro-duza
duza
melcul
clapeta anti-retur
cilindrul de plastifiere
corpuri de încălzire
termocuple
pâlni–e de alimentare
suport cilindru de plastifiere
cuplaj mecanic
reductor de roții dințate
hidromotor
arbore de antrenare melc
cilindru hidraulic de injectare
sanie sau masa unității de injectare
pivot
șasiu
tija piston
cilindru piston pentru deplasarea unității de injectare
ghidaje pentru deplasarea unități de injectare
sistem de răcire a cilindrului în zona de alimntare
Unitățile de injectare cu melc sunt cele mai răspândite unități de injectare pentru că prezintă următoarele avantaje:
Construcție mai simplă și cu costuri mai mici
Grad avansat de omogenizare a topiturii
Consumul energetic pentru realizarea plastifieri este mai mică
Injectarea se poate face cu viteze mari la presiuni de injectare mici
Permit injectare de piese cu o gamă largă de dimensiuni
Unitatea de injectare cu melc este o componentă principală a mașinii de injectat materiale termoplastice care asigură realizarea plastifieri granulelor de material plastic solid și apoi injectarea și menținerea topiturii de material în cuibul matriței în anumite condiții controlate de temperatură, viteză, presiune și timp.
Cele mai importante mișcări pe care le execută componentele principale ale unității de injectare sunt:
mișcarea de avansare a mesei unității de injectare pentru a realiza contactul ferm dintre duza mașinii de injectat și duza matriței
generarea presiuni de contact dintre duza mașinii de injectat și duza matriței
mișcarea de avansare liniară a melcului pentru realizarea fazei de injectare și de menținere
miscarea de roteție a melcului pentru realizarea fazei de dozare
mișcarea de avansare liniară pentru realizarea fezei de decomprimare a materialului aflat în fața melcului
mișcarea de retragere a mesei unității de injectare.
Fig 2.3 Unitate de injectare cu melc ; 1 – duză ; 2 – ajustaj de capăt ; 3 – melc ; 4 – cilindru ; 5 – corpuri de încălzire ; 6 – cămașă de răcire ; 7 – pâlnie de alimentare ; 8 – suport cilindru ; 9 – cuplaj ; 10 – motor hidraulic rotativ ; 11 – reductor cu roți dințate ; 12 – tijă ; 13 – motor hidraulic liniar ; 14 – sanie ; 15 – pivot ; 16 – șasiu ; 17 – tijă cu piston ; 18 – motor hidraulic liniar.
Constructia duzei
Micro-duza asigură transferul materialului termo-plastifiat din cilindru în duza matriței. Forma și geometria ei depind de tipul materialului și concepția matriței. Cele mai des întîlnite micro-duze sînt micro-duzele deschise convexe prezentate în Fig.1.7.
Principalele caracteristici ale micro-duzelor sînt:
Dd=diametrul găurii de injectare al micro-duzei și Dd=Dm-1 [mm] unde Dm=diametrul de intrare al găurii duzei matriței
Rs=raza capului sferic al micro-duzei și Rs=15 [mm]
Etanșarea perfectă între micro-duza mașinii și duza matriței
Alinierea perfectă între micro-duza mașinii și duza matriței(găurile din cele două duze să fie perfrect coaxiale)
Etanșarea perfectă la montarea micro-duzei în corpul duzei mașinii de injectat pe suprafețele de închidere ale acestora.
Duza mașinii de injectat este elementul care face legătura dintre capul cilindrului și micro-duza și permite pătrunderea în adîncime mult mai mare pentru a se putea efectua contactul între micro-duză și duza matriței.
Se întîlnesc diverse tipuri de duze cum ar fi :
duze deschise
duze cu închidere
Duzele deschise sînt cele mai răspîndite duze datorită unei construcții simple ușor de executat și de întreținut. Construcția duzelor depinde de tipul materialului termoplastic utilizat și se recomandă în general la materialele cu vîscozitate ridicată și care nu sînt sensibile la degradarea termică datorată forfecărilor din duză.
Există mai multe variante de duze deschise cum ar fi:
duze deschise convexe
duze deschise plane
duze pentru anticameră
duze cu amestecare
duze cu încălzire înterioară
duze cu încălzire exterioară
Pentru materialul POM sunt recomandate duzele deschise convexe sînt duzele care au calea de curgere liberă a topiturii spre duza matriței. Ele au suprafața de contact cu duza matriței de forma unei calote sferice (se folosește de obicei Rs= 15 mm). Suprafețele interioare ale duzelor pot fi:
Gaură interioară conică lungă
Gaură interioară conică scurtă cu prag cilindric
Gaură interioară cilindri
că cu prag cilindric
Fig 2.4 ; 2.5 duza
Constructia melcului
Melcul este o componentă a mașinilor de injectat de o formă cilindrică avînd o zonă activă pe care este executat un filet cu pas mare cu un diametru de fund variabil.
Melcul are rolul de a îndeplinii următoarele funcții :
Preluarea materialului plastic solid din pîlnia mașinii de injectat
Transportul materialului plastic solid în interiorul cilindrului de plastifiere
Intensifică transferul de căldură și aduce un aport suplimentar de căldură prin frecare pentru topirea materialului plastic solid
Omogenizarea topiturii
Împingerea topiturii în fața melcului în zona de acumulare
Dozarea unui volum de topitură de material plastic suficient de mare pentru umplerea și compactizarea volumului cuibului matriței
Împingerea topiturii fără ^pierderi ca un piston în cuibul matriței în anumite condiții controlate de temperatură, viteză, cursă și presiune
Asigură presiunea necesară compactizării topiturii în cuibul matriței
Parte activă a melcului se caracterizează prin următoarele mărimi:
Diametrul melcului [D]
Lungimea părții active a melcului [L]
Pasul spirei melcului [p]
Numărul zonelor funcționale și elementele lor caracteristici, pentru melcii standart se întîlnește de obicei 3 zone funcționale:
Zona de alimentare caracterizată de:
Lungimea zonei de alimentare [La]
Înălțimea spirei pe zona de alimentare [ha]
Zona de compresie caracterizată de:
Lungimea zonei de compresie [Lc]
Zona de omogenizare caracterizată de:
Lungimea zonei de omogenizare [Lo]
Înălțimea spirei pe zona de omogenizare [ho]
Raportul de compresie care este definit ca și raportul dintre înălțimea spirei pe zona de alimentare și înălțimea spirei pe zona de omogenizare
ha
Rc=––
ho
Cele mai multe mașini de injectat sînt echipate cu melci standart care au o construcție și o geometrie care să permită prelucrarea unei game cît mai largi de materiale termoplastice. Acești melci au următoarele caracteristici geometrice:
raportul L/D=20
pasul egal cu diametrul melcului p=D
lungimea zonei de alimentare La=60%
lungimea zonei de compresie Lc=20%
lungimea zonei de omogenizare La=20%
rapoarte de compresie 1.8
Fig 2.6 Melc
Capitolul III
Caracteristici constructive ale matritei de injectie pentru piston POM
1.Descrierea formei de injecție:
Forma de injecție este un subansamblu complex al mașinii de formare prin injecție, alcătuit dintr-un număr de elemente (uneori peste 1000) care interacționează activ sau pasiv. Formele au dimensiuni și geometrii diferite, unul sau mai multe cuiburi de formare și un număr de componente de bază obligatorii.
Forma de injecție este alcătuită din semiforme (plăci de formare) prinse pe platourile fix și mobil ale agregatului de închidere a formei. Există o serie întreagă de componente încorporate în formă, cum ar fi: sistemul de conducere a topiturii, sistemul de centrare, sistemul de alimentare cu topitură, ventilarea formei etc.
Funcțiile formei de injecție sunt următoarele:
1.păstrarea și distribuirea topiturii, concomitent cu evacuarea aerului din locașuri, în timpul umplerii cu topitură;
2.formarea și răcirea/încălzirea materialului;
3.evacuarea (extragerea) sau demularea reperului;
4.asigurarea rezistenței mecanice;
5.asigurarea rigidității;
6.înglobarea, obligatoriu pentru funcționarea formei, a unor sisteme/elemente (de exemplu: sistemul de ghidare, cel de centrare, de transmitere a mișcării etc.);
Clasificarea formelor de injecție
Utilizarea tehnicii de formare prin injecție a materialelor polimerice a cunoscut o continuă evoluție odată cu diversificarea geometriei reperelor formate și a materialelor polimerice și metalice utilizate.
Există mai multe criterii de clasificare pentru formele de injecție care țin seama de geometria reperului, prezența filetelor sau a nervurilor, numărul de repere formate în același timp etc.
Cele mai cunoscute criterii de clasificare sunt următoarele:
•după planul de separare:
–cu un plan de separare,
–cu două planuri de separare,
–cu mai multe planuri de separare;
•după sistemul de injecție:
–cu injecție directă,
–cu injecție cu canale de distribuție,
–cu injecție punctiformă,
–cu injecție peliculară sau film,
–cu injecție inelară,
–cu injecție tip umbrelă,
–cu injecție cu canal tunel,
–cu injecție cu canale izolate,
–cu injecție cu canale încălzite;
•după tipul sistemului de aruncare:
-cu aruncare mecanică (cu tije de aruncare, aruncare tubulară, cu placă dezbrăcătoare, aruncare în trepte, sisteme speciale),
-pneumatică,
-hidraulică;
•după tipul constructiv al formei reperului:
–simple,
–cu bacuri,
–cu deșurubare,
–cu inserții.
•după nivelul de automatizare:
-cu operare manuală,
-semiautomată și automată,
•după modul de distribuție a topiturii:
-cu canale reci
-cu canale încălzite
Din prima categorie fac parte toate formele prezentate până acum.
2.Descrierea matritei:
In cazul nostru avem o matrita de injectat care realizeaza piese pentru industria echipamentelor sportive. La fiecare injectare sunt realizate opt piese, piese ce se formeaza intre cavitatile matritei.
Partile care participa la realizarea pieselor sunt numite parti active. Partile active sunt dintr-un otel 1.2343 cu o duritate de 48 ± 2 HRC. Pentru acest tip de otel calirea se poate realiza in ulei, aer sau baie calda, duritatea uzuala fiind intre 30-50 HRC, nitrurarea se poate face dupa toate procedeele cunoscute. Celelalte component ale matritei de injectat poarta denumirea de carcasa. Carcasa matritei se realizeaza dintr-un otel 1.1730. Pentru acest tip de otel calirea nu este uzuala deoarece pot aparea fisuri datorate tensiunilor interne sau supradeformatiilor de calire. De asemenea nici nitrurarea nu este uzuala.
Carcasa matritei, atat placile cat si celelalte component sunt piese standardizate, furnizate de producatori consacrati. Pentru aceasta matrita elementele tipizate sunt furnizate de firmele HASCO si MEUSBURGER. Alti producatori de elemente standardizate pentru matrite de injectat mai sunt: DME, RABOURDIN, STRACK, etc.
Matrita de injectat se monteaza pe platourile masinii de injectat, astfel ea se imparte in parte fixa si parte mobile. Centrarea fata de masina se realizeaza cu ajutorul inelelor de centrare prezente atat pe partea fixa cat si pe partea mobila a matritei. Ajustajul dintre masina de injectat si inelele de centrare este un ajustaj cu joc H7/f8. Este foarte importanta ca duza masinii de injectat sa culce perfect pe duza matritei pentru a se evita scurgerile de material plastic topit in afara matritei. In acest scop pe duza matritei se execura o prelucrare care copiaza raza de pe duza masinii.
Fig.3.1 Duza matrita
Pentru a se reduce transferul de caldura dintre placile matritei si platourile masinii, matrita este prevazuta cu placi izolatoare confectionate din rasina sintetica care resista la o temperature de 240ºC si o presiune de pana la 330 N/mm².
Centrarea si ghidarea celor doua semimatrite se realizeaza cu ajutorul bucselor si coloanelor de ghidare montate pe acestea. Ajustajul utilizat este un ajustaj cu joc H7/g6.
Fig.3.2 Coloana ghidare
Pentru o mai buna centrare a celor doua semimatrite in cazul nostru se vor utiliza prisme de central paralele, cate doua prisme pe fiecare latura a matritei.
Placile celor doua subansamble cat si elementele montate pe acestea sunt fixate cu ajutorul unor suruburi metrice cu cap cilindric si locas hexagonal.
Zona de contact dintre partile active ale celor doua semimatrite se numeste plan de separatie. Ea are rolul de a define limitele piesei care urmeaza a fi obtinute. In planul de separatie, in zonele unde exista riscul de a aparea acumulari de gaz in cuiburile matritei, sunt realizate canale de degazare. Aceste canale sunt prelucrari de mica adancime, aproximativ 0.02 mm si o latime de 5-10 mm care favorizeaza evacuarea gazului acumulat dar nu permit patrunderea materialului plastic topit.
Partea fixa a matritei cuprinde placa de prindere, placa port si cuiburile in care se formeaza piesele. In cazul nostru cuiburile sunt realizate in doua pastile, cate patru cuiburi in fiecare pastila.
Placa de prindere are rolul de a permite montarea matritei pe platoul masinii de injectat cu ajutorul unor bride si suruburi de fixare.
Placa port se executa dintr-un otel 1.2312 si are rolul de a sustine ca si o rama pastilele active ce formeaza piesele. Pentru acest tip de otel calirea nu este uzuala, doar in cazuri exceptionale in aer sau baie calda. Nitrurarea se poate realiza dupa toate procedeele cunoscute, cu racire lenta pentru evitarea pericolului de fisuri.
Pe placa port mai sunt montate sase placute de ajustare care au rolul de a permite o ajustare fina a planului de separatie. Tot pe placa port gasim si coloanele inclinate care actioneaza bacurile matritei.
Fig.3.3 Bacuri
Piesele pe care dorim sa le obtinem prezinta zone care nu se pot elibera prin deschiderea matritei, ele necesitand prezenta unor elemente mobile numite bacuri. Aceste bacuri se deplaseaza in lateral culisand pe coloanele inclinate si odata cu deschiderea matritei elibereaza piesa. Matrita noastra are patru bacuri, fixate pe partea mobila a matritei, confectionate din 1.2343 cu duritatea de 48 ± 2 HRC.
Injectarea materialului plastic se realizeaza prin intermediul unei duze fara incalzire pozitionat in centrul matritei si fixat impotriva rotirii cu ajutorul unui stift cilindric. De aici materialul topit ajunge in cavitati prin canale de distributie realizate pe ambele parti ale matritei si a digurilor.
Canalele de distributie sunt de sectiune tronconica, iar pe capete prezinta zone de refugiu pentru material. Digurile sunt elementele de legatura dintre canalele de distributie si cuiburile matritei.
Fig.3.4 Injectare retea
In vederea amplasarii optime a cuiburilor matritei s-a tinut cont de urmatoarele reguli: umplerea cuiburilor trebuie sa se faca concomitant iar injectarea sa fie echilibrata astfel incat sa nu i-a nastere forte reactive in matrita care ar putea determina ruperea acesteia.
Drumul parcurs de material prin canalele de distributie trebuie sa fie cat mai scurt posibil dar totodata distanta dintre cuiburi sa fie suficient de mare pentru a asigura racirea, respective aruncarea pieselor injectate.
Sistemul de schimb de căldură este, pentru materialele termoplastice, un sistem de răcire, în timp ce pentru materialele termorigide și elastomeri este unul de încălzire. Sistemul este format din canale cilindrice practicate în FI, canale prin care circulă agentul.
Temperarea partii fixe a matritei se realizeaza cu ajutorul a patru circuite de temperare. Intrarea si iesirea agentului de temperare se face cu ajutorul unor cuple rapide standardizate. La trecere circuitelor din placa port in pastilele active sunt plasate inele de etansare pentru a evita scurgerile lichidului de temperate. Temperare este hotaratoare pentru viteza de racier si proprietatile reperului injectat. De asemenea este foate important ca aceste circuite de temperare sa fie echilibrate iar lungimea lor nu fie foarte mare. Din acest motiv ele au fost impartite egal pe partea dinspre operator si pe partea opus operatorului. Intrarile si iesirile circuitelor de temperare sunt poansonate pe placile matritei in dreptul cuplelor rapide.
Fig.3.5 Temperarea partii fixe
Partea mobile a matritei cuprinde placa de prindere, riglele distantier, pachetul de aruncare, placa port, poansonele si bacurile.
Bacurile matritei culiseaza pe placute de uzura fixate cu suruburi pe placa port sub bacuri. Riglele de ghidare de pe capetele bacurilor au rolul de a tine bacul pe partea dorita a matritei si de a indica directia in care ea trebuie sa se miste. In starea inchisa a matritei bacurile sunt tinute pe pozitie de prismele fixate pe partea fixa a matritei. Pentru a se evita uzura si pentru a se realiza o ajustare fina aceste prisme sunt prevazute cu placute calite fixate cu suruburi cu cap inecat.
De asemenea fiecare dintre bacuri are realizat cate doua circuite de temperare pentru o mai bun control al temperaturilor din matrita.
In centrul matritei, coaxial cu duza de injectare se afla bucsa extractoare care are rolul de a extrage culeea din duza si de a tine reteaua de injectat pe partea mobile a matritei . Aceasa se realizeaza cu ajutorul unei zone cu conicitate inversa prezente pe bucsa extractoare.
Riglele distantier au rolul de a defini lungimea cursei de aruncare, intre ele aflandu-se pachetul de aruncare.
Pachetul de aruncare este un subansamblu care are rolul de a elimina piesele injectate dupa deschiderea matritei. Principalele component ale ei sunt placa aruncatoare si placa port aruncatoare, fixate intre ele cu suruburi.
Placa port aruncatoare este realizat din 1.1730, pe ea fiind montate atat aruncatoarele cilindrice, care realizeaza aruncarea reperelor de pe poansoanele matritei, cat si cele care realizeaza aruncarea retelei de injectat. In afara de acestea mai gasim si patru readucatoare care au rolul ca la inchiderea matritei sa impinga pachetul la loc. Aceste readucatoare inchid pe partea fixa a matritei pe niste placute calite.
Fig.3.6 Pachetul de aruncare
Placa aruncatoare se realizeaza din 1.2312, trebuie sa fie mai dura pentru a se evita riscul ca aruncatoarele sa se imprime in ea. Pe placa aruncatoare, sub readucatoare, sunt montate cu ajutorul unor suruburi cu cap inecat patru butoane de ajustare. Ele servesc la ajustarea fina a pachetului de aruncare.
Pachetul de aruncare se poate cupla la sistemul de aruncare a masinii de injectat prin intermediul unei bucse cu umar prevazut cu un filet interior M20 pentru tija masinii.
Fig.3.7 Pachet aruncare
Ghidarea pachetului se realizeaza cu ajutorul a patru coloane si bucse de ghidare cu insertii de grafit. Aceste coloane sunt fixate pe placa de prindere cu ajutorul unui ajustaj cu joc H7/k6 si sunt mai lungi decat riglele distantier, ele fiind incastrate in placa port. Este foarte importanta ca culisarea pachetului de aruncare sa se realizeze usor si echilibrat.
Fig.3.8 Coloana
Matrita nefiind prevazuta cu placa intermediara, ea prezinta distantieri care au rolul de a sprijini placa port. Aceste distantiere au forma cilindrica si sunt fixate pe placa de prindere.
Fig.3.9 Distantiere
Temperarea partii mobile a matritei se realizeaza de asemenea cu ajutorul circuitelor de temperare echilibrate, avand lungimi egale, intrarile si iesirile lor fiind marcate pe partile laterale ale matritei.
Fig.3.10 Temperare parte mobila
Fiecare dintre placile matritei este prevazuta cu gauri de manipulare filetate M16 si degajari pentru demontare.
Sistemul de ridicare a matritei se compune dintr-un inel de ridicare M24 montat pe o bara de transport, fixata pe matrita cu ajutorul unor suruburi M20.
Sistemul de schimb de căldură este, pentru materialele termoplastice, un sistem de răcire, în timp ce pentru materialele termorigide și elastomeri este unul de încălzire. Sistemul este format din canale cilindrice practicate în FI, canale prin care circulă agentul.
Construcția si funcționarea matritei de injectat
Matrita este de complexitate medie si are urmatoarele componente:
Placa suport, 2 bucati;
Placa port pastila, 2 bucati;
Inel de centrare, o bucata;
Pastile cu forma piesei, 18 bucati;
Bacuri mobile, 4 bucati;
Coloane de ghidare pentru semimatrite (4 bucati), pentru pachetul de aruncare (4 bucati);
Bolturi de ghidare pentru bacurile mobile, 8 bucati;
Tampoane pentru preluarea presuinii, 4 bucati;
Poanson cu forma piesei, 8 bucati;
Placa aruncatoare, o bucata;
Placa port aruncatoare, o bucata;
Aruncatoare pentru evacuarea pieselor si a retelei, 30 bucati;
Readucatoare, 8 bucati;
Si alte elemente cum ar fi: suruburi de fixare, garnituri, bucse de ghidare, datori.
In figura 3.11 poansoanele bacurilor mobile sunt intrate in cuburile de partea mobila a matritei ca si in timpul injecterii. La inchiderea matritei bacurile mobile vor fi conduse de bolturile de ghidare pana in pozitia in care vor forma cavitatea cu forma piesei impreuna cu pastilele fixe de pe partea mobila si fixa a matritei. La deschiderea matritei bacurile mobile vor fi conduse astfel incat poansoanele sa fie extrase complet din piese pentru a putea executa faza urmatoare, faza de aruncare/ extragere a pieselor din matrita.
Fig. 3.11 Matrita partea fixa
In figura 3.12 se pot vedea atat partea din reteaua de injectare de la intrarea in cuibul matritei cat si cuiburile cu datorii pentru indentificare cuib si data de injectare.
Fig. 3.12 Matrita partea mobila
Importanta trebuie acordata si degazarilor in lipsa carora piese pot avea arsuri, arsuri care se observa foarte greu pe piesele din material Derlin. Locatia degazarilor poate sa fie la fiecare capat al retelei, degazari de aprozimativ 0.06mm adancime chiar daca duc la aparitia de bavuripe retea pentru ca aceasta nu e importanta. De asemenea la fiecare intalnire de doua fronturi de curgere trebuie amplasata o degazare pentru a evita capcanele de gaze. Porblemele datorate lipsei degazarilor adecvate se pot accentua cu o topitura de material la o temperatura prea mare si un timp prea lung de stagnare a materialului in cilindru care genereaza mai mult gaz decat in mod normal. Figura 3.13 este un exemplu de degazare pentru cuiburile matritei.
Figura 3.13.Propuneri pentru degazare cuiburilor matritei.
CAPITOLUL IV
Cercetare experimentala
Reperul aflat in studiul curent face parte din industria articolelor sportive, este o componenta a unui ansamblu de legaturi de schi. Reglarea microansamblului din care face parte determina forta de inchidere si mai ales de deschidere a legaturilor de schi, adica de eliberare a bocancului in caz de urgenta. In cazul unei cazaturi a schiorului pentru a evita rasucirea si accidentarea picioarelor, mecanismul se declanseaza la atingerea unei forte reglate anterior si elibereaza piciorul chiorului din legatura de schi. In figura 4.1 avem o imagine in care apare reperul analizat in lucrarea de fata, in culoare alba, in subansamblul in care este montat dupa injectare.
Fig.4.1 . Subansamblul in care este montat reperul Piston TCL1
Fig.4.2 Ansamblu piston
Fig.4.3 Ansamblu legatura de sky
Cunoscand destinatia piesei se necesita atingerea unor nivele de calitate mai inalte care cer ca piesa sa asigure o stabilitate dimensionala buna in timp cat si o rezistenta la soc adecvata. Cerintele de calitate sunt explicate in frazele si figurile urmatoare.
Intr-o prima faza se face un control vizual al piesei care urmareste defecte precum urmatoarele: existenta bavurilor mai mari de 0.3 mm pe intreg conturul; lipsa de material la umplerea piesei; aparitia de arsuri pe suprafata piesei; existenta impuritatilor in piesa si diferente de nuanta de culoare.
Urmatorul control vizual se face in zona punctului de injectare care dupa ruperea retelei de catre piesa sa nu prezinte material ce sa depaseasca 0.5 mm.
Urmeaza controlul a 6 cote diferite dintre care trei sunt diametre si se masoara cu ajutorul unor calibre, aceste cote trebuie sa se incadreze intre intervalele: 5.05 si 5.2 mm; 8.55 si 8.65 mm; 18.3 si 18.4 mm. Majoritatea cotelor trebuie sa se incadreze in campuri de toleranta de o zecime de milimetru. Cotele 19.5 0/-0.2; 29.3 0/-0.1 si 23.8 +/-0.1 care se masoara cu sublerul si cu comparatorul, alaturi de cotele mentionate anterior se pot citi pe desenul in doua axe anexat.
Fig.4.4.Piston TCL1
Dimensiuni
– se vor verifica cotele( conf. schitelor):
5 +0.05/+0.1mm T 5.05 NT 5.20
8.6 +/- 0.05mm T 8.55 NT 8.65
18.3 +0.1/0 cu dispoz. QZ 1419
19.5 0/-0.2mm Min 19.3 Max 19.5
29.3 0/-0.1mm Min 29 Max 29.35
23.8 +/-0.1 mm Min 23.7 Min 23.9
Fig.4.5 Cote reper
Verificarea rezistentei la soc
-pe dispozitivul QZ 1420 pas de 1J, testare la 10J; 11J; 12J cu ciocanul de 2kg Min 10J Max 20J.
Fig.4.6 Dispozitiv verificare QZ 1420
Pendul cu ciocan 2kg pentru verificare rezistei la soc a reperului piston TCL 1
Fig.4.7 Prezentare pendul si ciocan 2kg
Alegerea temperaturilor pe cilindrul de plastifiere
Pentru materialul Derlin 100 se vor alege temperaturi cu 10°C mai joase. Iar temperatura pe duza se va seta astfel incat sa nu depaseasca 210°C pentru a preveni degradarile materialului, la trecerea prin duza avand loc forfecari mai mari in material, iar daca exista riscul de a se solidifica materialul in duza atunci se recomanda o izolare cat mai buna.
Viteza de rotatie a melcului trebuie aleasa cu grija deoarece acest material este sensibil la forfecari, fiind recomandata o viteza periferica a melcului de 0.2-0.3 m/s.
Temperatura ideala matritei este imediat mai mica decat temperatura de cristalizare astfel se permite materialului o cristalizare naturala si lenta cu eliminarea a cat mai multor post-contractii. Acest lucru insa nu este posibil deoarece ar insemna timpi de ciclu foarte mari. Astfel pentru sortul Derlin 100 se pot folosi si temperaturi de aproximativ 50°C fara a periclita rezistenta piesei.
Timpul de injectare este calculat la aproximativ 1 secunda/ mm grosime de perete, perete pe care este asezat punctul de injectare. Presiunea de injectare serveste la deplasarea melcului pentru a introduce materialul in cavitatea matritei. Inainte de umplerea 100% a cuibului ar trebui ale punctul de comutare la faza de mentinere, in cazul alegerii unui punct de comutare incorect, prea tarziu, inertia sistemului va crea un varf de presiune la sfarsitul umplerii cuibului ceea ce poate conduce la acumulare de tensiuni interne ale piesei si eventuale arsuri pe suprafata ei. De aceea este mai in siguranta alegerea unui punct de comutare mai rapid.
Teoretic timpul de racire pentru o piesa din Delrin poate sa fie egal cu zero iar piesa scoasa din matrita imediat dupa terminarea timpului de mentinere. Acest lucru se datoreaza faptului ca materialul cristalizeaza foarte repede. Ca urmare timpul de racire trebuie sa cuprinda doar timpul necesar realizarii dozarii plus un scurt timp de siguranta.
Post-contractiile se definesc ca si diferenta intre dimensiunile cavitatii si dimensiunile piesei injectate la 24 de ore dupa injectare ambele masurate la temperatura camerei. Aceasta diferenta apare datorita volumuli specific al materialului Delrin la temperatura de cristalizare si a volumului specific la temperatura camerei. Aceasta post-contractie variaza intre 1.7 si 2.2%, materialele ranforsate avan o post-contractie neglijabila.
Presiunea de mentinere are o influenta majora asupra post-contractiilor, scazand timpul sau presiunea de mentinere in cuibul matritei va fi impins mai putin material ceea ce va duce la post-contractii mai mari. In figura I.8. este prezentata dependenta post-contractiilor fata de presiunea de mentinere pentru trei tipuri de temperari de matrita, exemplu in care temperatura topiturii este de 215°C, grosimea de perete este de 4mm si un timp de mentinere optimizat in functie de temperatura matritei.
La temperaturi inalte ale matritei polimerul cristalizeaza mai greu, in aceste conditii post contractiile fiind mai mari dar se obtine o stabilitate dimensionala pe termen lung. La temperaturi mai scazute pe matrita care tind sa raceasca foarte repede polimerul se va obtine o post-contractie mai mica si o rezistenta mai ridicata a piesei, dar pe termen lung pot apare variatii dimensionale mai mari ce pot duce la cumulari de tensiuni interne.
Figura 4.8 Dependenta post-contractie <-> presiune mentinere
In cazul 1 avem temperatura pe matrita de 100°C si timp mentinere 43s.
In cazul 2 avem temperatura pe matrita de 90°C si timp mentinere 39s.
In cazul 3 avem temperatura pe matrita de 80°C si timp mentinere 36s.
La temperaturi inalte ale matritei polimerul cristalizeaza mai greu, in aceste conditii post contractiile fiind mai mari dar se obtine o stabilitate dimensionala pe termen lung. La temperaturi mai scazute pe matrita care tind sa raceasca foarte repede polimerul se va obtine o post-contractie mai mica si o rezistenta mai ridicata a piesei, dar pe termen lung pot apare variatii dimensionale mai mari ce pot duce la cumulari de tensiuni interne.
Grosimea de perete are o influenta prea mica asupra post-contractiilor, tinand cont ca dimensiunile punctului de injectare si timpul de mentinere sunt bine alese. Pentru piese cu grosimi ale peretilor uniforme, post-contractiile tind sa fie uniforme fenomen intalnit si la piesele cu grosimi de perete neuniforme dar cu punctul de injectare bine pozitionat (pe cel mai gros perete), bine dimensionat si cu timp de mentinere suficient de mare astfel incat sa depaseasca timpul necesar solidificarii punctului de injectare.
Post-contractiile care se manifesta dupa 24 de ore de la injectare sunt o consecinta a cristalizarii continue si a relaxarii tensiunilor interne. Aceste post-contractii sunt foarte mici daca se lucreaza cu temperaturi ale matritei de peste 80°C.
Folosirea macinaturii necompromise are un efect minim asupra proprietatilor mecanice si asupra procesului de injectare. Pentru a avea o macinatura de calitate trebuie evitata macinarea retelelor sau pieselor cu diferente de nuanta sau cu impuritati care pot preveni din degradari de material. Ideal pentru macinare este folosirea de moara cu turatie mica, cutite bine ascutite, cu site cat mai mari si cu deprafuitor. Indicat este si folosirea unei proporti de 3 la 1 de material nou cu macinatura pentru a asigura calitatea pieselor chiar daca s-au inregistrat rezultate bune si reintegrari in procente mai mari
.
Fig.4.9 Moara de macinat
Pentru un reglaj corespunzator se poate urmari si fisa de urmarire a materialului de la producator , in cazul nostru DuPont Delrin.
REOMETRU CU PISTON
CEAST ITALIAMELT FLOW TESTER
Fig4.10 Reometru cu piston [7]
Descrierea aparatului:
Aparatul este construit in anul 1997 cu seria 14608 cu urmatoarele subansamble:
unitate microprocesor
codificator tip rezolutie :0.06mm
tastatura numerica si afisaj
posibilitati de autoverificare
mod de inregistrare a datei
piston cod 6941.003 ( diametru 9.5 mm)
indicarea automata a temperaturii domeniu de lucru 1000 C – 4000 C
rezolutie 0.10 C
precizie 0.20 C
duza standard cod 6542.550 ( diam. Int. 2.095 mm, h= 8mm)
dispozitiv de taiere automat a extruderului
tija de curatare
alezor de duza standard
cilindru interior 10mm
calibru 35mm.
NUME CLIENT ARDELEAN PETRU
Proba a fost prelevată de MOGA C.
Data primirii probei 11.02.2014 Data finalizării încercărilor11.02.2014
DESCRIEREA PROBEI: POM DERLIN 127 UV NC.010 natur
LOT : EDHNEUER222
REZULTATUL ÎNCERCĂRILOR
OBSERVAȚII: G=2.16kg Densitatea=1.200g/cm3____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Fig 4.11 Graficul caracteristicii indicelui de curgere
Capitolul V
Influenta temperaturii si a materialului asupra rezistentei la soc a piesei injectate – modelare/simulare
Descrierea procesului de fabricatie
Pentru descrierea procesului de fabricatie se poate incepe cu demarajul unui lot de productie. Demarjul procesului de fabricatie incepe cu pregatirea fabricatiei, pregatirea matritei langa masina de injectat si a dispozitivelor si sculelor care ajuta la montarea ei, aprovizionarea in sectie cu material plastic si uscarea lui, pregatirea morii de macinat, pregatirea dosarelor de fabricatie si a auxiliarelor precum aparate de temperare a matritei si preparatoare cu malaxor de material.
Dupa montarea matritei se executa spalarea cuiburilor, a planelor de separatie si a degazarilor pentru eliminarea depunerilor provenite din procesul de injectare anterior. Se executa gresarea elementelor mobile pentru evitarea supraincalzirii si griparea acestora. Se face de asemenea o curatare a cilindrului de injectare, a palniei de alimentare si a furtunelor de alimentare pentru a evita contaminarea materialului ce urmaza a fi injectat.
Se incarca reglajul din memoria masinii, se fac modificarile necesare si se porneste injectarea lotului.
In cazul de fata operatorul are mai multe sarcini de executat. In cazul oricarui tip de oprire a masinii de injectat el are obligatia de a arunca primele injectari ca si material nerecuperabil. Deoarece stagnarea materialului in cilindru de injectare un timp mai indelungat duce la degradarea acestuia, primele injectari vor fi aruncate. Insa inainte de alegerea parametrilor de injectare trebuie asigurata umplerea simultana si egala a celor 8 cuiburi. In cazul in care umplerea celor 8 cuiburi se face inegal, de exemplu conform figurii 5.1, atunci putem avea piese finale cu diferite dimensiuni si caracteristici. Piesele care sunt umplute primele vor fi mai compactate decat cele care sunt umplute ultimele si pot avea dimensiuni mai mari sau rezistente la soc mai bune. Aceasta egalizare se face dificil deoarece pot fi mai multi factori care influentteaza umplerea diferita. Reteaua de injectate poate fi executata la dimensiuni asimetrice, digul de intrare in cuib poate sa prezinte uzura si sa fie de dimensiuni diferite de la un cuib la altul, degazarile cuiburilor pot fi gresit diferit executate sau infundate cu depuneri ceea ce poate duce la o evacuare inegala a aerului si gazelor din cavitatea matritei ceea ce opune o rezistenta inegala frontului de curgere si nu in ultimul rand trebuie verificata executia corecta a cuiburilor ca acestea sa nu prezinte grosimi de pereti diferite intre piesele diferitelor cuiburi.
In figura 5.1. se observa cum piesele cuiburilor 1 si 4 sunt cele care sunt umplute ultimele iar piesele cuiburilor 7 si 8 sunt cele care sunt umplute primele. Intre aceste piese vor aparea diferentele cele mai mari intre cote piesele 7 si 8 fiind mai mari si avand posibilitatea de a iesi din camplu de toleranta cerut.
Fig.5.1 Test de umplere a cuiburilor matritei.
5.1 Simularea umplerii cuibului in programul Mold flow
Pentru a verifica suplimentar umplerea corecta a cuiburilor si pentru a verifica o parte din parametrii de injectare se pot folosii programe specializate in injectia de mase plastice. Datele pe care le furnizeaza aceste programe pot oferi o linie de ghidare in regarea si adaptarea unei matrite pe o masina de injectat. Singurul impediment este costul de procurare al unui astfel de program la care se mai adaoga si imposibilitatea de a introduce in program toate datele ce tin de mediul ambiant in care se face injectarea reala, temperatura variabila, uzura masinii de injectat si precizia mai buna sau mai putin buna cu care aceasta isi pastreaza parametrii de lucru.
In programul in care am simulat umplerea unui cuib am introdus date legate de indicele de curgere al materialului, temperatura topiturii de material si temperatura matritei. Desenul 3D al piesei a fost introdus in program, s-a ales punctul de injectare si am urmarit datele afisate.
Figura 5.2 Timpul optim de umplere.
In figura 5.2 este calculat timpul optim de umplere al cuibului matritei si se observa pe bara din dreapta a figurii timpul in secunde. Partea colorata in rosu a piesei este partea care este umpluta prima iar apoi progresiv ultima zona de umplere este indicata cu albastru la 2,17 secunde. Timpul real de umplere folosit momentan este de 3,4 secunde, acest timp fiind mai mare datorita folosirii unei viteze de injectare mai mica. Am folosit viteza de injectare cat mai mica posibil dar tinand cont posibilitatea de solidificare a frontului de curgere prea devreme, pentru a evita o forfecare suplimentara a materialului in puncul de injectare astfel evitam supraincalzirea materialului si degradarea acestuia. Deasemenea folosim viteza mica pentru a pernite gazelor si aerului din cuib sa fie evacuat si astfel evitand o capcana de gaze sau un efect diesel (autoaprinderea gazului si arderea piesei in zona respectiva).
In figura 5.3 este prezentata o imagine care arata zona in care presiunea este cea mai ridicata in timpul injectarii si zona in care presiunea este cea mai scazuta in timpul injectarii. Se observa ca in jurul punctului de injectare este inregistrata cea mai mare presiune de care este nevoie pentru a impinge materialul in cavitatea matritei prin zone de pereti care se subtiaza tot mai mult in timpul procesului de injectare. Materialul care intra in cotact direct cu suprafata piesei se solidifica aproape instant dupa care se solidifica stratul de material din imediata apropiere, solidificarea inaintand pana la o strangulare a zonei de curgere a topiturii astfel incat este necesara o presiune tot mai mare pentru a impinge materialul mai departe.
Contrar in zona cea mai departata de punctul de injectare se inregistraza cea mai mica presiune deoarece frontul de curgere al materialului nu intampina nici o rezistenta in afara de cea a aerului ramas in matrita si de rezistenta provenita din solidificarea frontului de curgere.
Presiunea reala maxima la care se ajunge in timpul fazei de injectare a procesului actual este inregistrata de masina de injectat. Valoarea ei este de 87 bari presiune hidraulica care multiplicata cu 10 da o presiune specifica in fata melcului de aproximativ 870 bari.
Figura 5.3 Dispersarea presiunii de injectare
Timpul de racire calculat in functie de grosimea piesei este afisat in imaginea din figura 5.4 unde pe bara de culori din dreapta imaginii este afisat timpul in secunde necesar racirii zonelor din piesa corespunzatoare culorilor asemanatoare. Pentru zonele cu pereti subtiri unde piesa se raceste mai rapid avem asociata culoare albastru inchis iar in cazul unei grosimi foarte mari de perete este asociata culoarea rosie.
Timpul real de racire este reglat la 17 secunde suficient cat piesa sa ajunga la o temperatura optima pentru a putea fi extrasa din cuibul matritei. Un timp mai mare de racire nu ar trebui sa fie necesar deoarece conform caracteristicilor materialului acesta cristalizeaza foarte repede solodificandu-se si luand forma cavitatii imediat ce timpul de mentinere reglat corect ia sfarsit. Astfel teoretic piesa poate fi evacuata din matrita foarte repede dar va fi nevoie sa astepte un timp cat este necesar fazei de dozare.
Figura 5.4 Calculu timpului de racire.
Fig.5.5 Imagine cu imfrarosu pieselor injectate
Diagrama de profil a imaginii in infrarosu
Descrierea masinii de injectat Krauss Maffei
Fig.5.6 Masina de injectat
Fig.5.7 Masina de injectat Krauss Maffei
Fig.5.8 Panou comanda masina injectat
Plaja de temperatura cu variatii pe un cuib nr.2
S-au executat probe de matrita cu variatii de temperatura pe cilindru si s-au urmarit influenta temperaturii la soc.Sa luat sase piese Cuib 2 pe sase plaje de temperaturi intre 195 C si 220 C.Analiza sa facut pentru inbunatatirea rezistentei la soc a reperului si control pe termen lung.
Fig 5.9 Variatia temperaturii pe cilindru
Fig.5.10 Testare la soc
Prezentare grafica pentru fiecare temperatura
Observatie:
– piesa cu nr.5 se sparge la 14J;
-presiunea de injectare 125Bar;
-presiunea de comutare 118Bar;
Observatie:
-piesa cu nr.5 se sparge la 14J;
-presiunea de injectare 123Bar;
-presiunea de comutare 116Bar;
Observatie:
-coleralea ideala temperatura-shoc(J);
-presiunea de injectare 122Bar;
-presiunea de comutare 116Bar;
Observatie:
-piesa cu nr.5 se sparge la 14J;
-presiunea de injectare 123Bar;
-presiunea de comutare 115Bar;
Observatie:
-piesa cu nr.5 se sparge la 14J;
-presiunea de injectare 121Bar;
-presiunea de comutare 114Bar;
Observatie:
-piesa cu nr.3 si nr.5 se sparge la 12J;
-presiunea de injectare 118Bar;
-presiunea de comutare 111Bar;
-nu avem un rezultat asteptat cu cresterea temperaturii;
Fig.5.11 Grafic final
Se remarca domeniul de temperaturi 190 – 215 C grade care da rezultate acceptabile din punct de vedere a rezistentei la soc.Cu rezistenta la soc minima acceptabila este de 10J.La temperatura mai mare de 215 C se remarca o scadere abrupta a rezistentei la soc datorita degradarii termice a materialului.In cadrul domeniului cu rezultate acceptate se observa ca in intervalul de temperaturi 200-210 rezultate mult favorabile cu bune , rezistenta la soc fiind mult mai buna decat variabila minima acceptabila, observand un varf de rezistenta in dreptul temperaturii de 205 C. De aceea pentru a asigura temperatura topiturii nu va influenta in rau rezistenta la soc se va alege un profil de temperaturi pe cilindru care sa asigure o temperatura de 205 +- 5C.Acest profil de temperaturi sa fie corelat cu reglajul contra presiunea si viteza de rotatie a melcului in timpul dozarii astfel incat sa nu apara supraincalziri locale in cilindru si supra incalziri ce pot duce la degradarea materialului cu implicitate negativa a rezistentei la soc.De asemenea se ajusteaza diametrul duzei masinii si a duzei matritei , intre care trebuie sa fie o corelare corecta.De asemenea si canalele de distributie diametrelor canalelor tunel pentru a nu a evita aparitia unor strangulari care pot duce la supra incalziri si degradarea materialului.
Fig.5.11 Monitor comanda cu pagina temperaturi pe cilindru
Fig.5.12 Imagine in vizibil duza
Fig. 5.13 Imagine in infrarosu duza
Diagrama de profil a imaginii in infrarosu
Tabel cu parametrii masuratorii realizate in infrarosu
Parametri de reglaj a masinii Krauss Maffei pentru matrita de piston TCL
1
Fig.5.14 Pagina cu faza de injectare si mentinere
Fig.5.15 Parametri reali si tabelul de calitate
Fig.5.16 Parametri de dozare
Temperarea pe matrita
Fig.5.17 Temperarea pe matrita
Fig.5.18 Debimetru si aparate de temperat
Caracteristicele matritei vazute cu camera infrarosu
Camera de termoviziune SC 640 este un echipament portabil de scanare termografică, „fără răcire“, care are în componență cel mai puternic detector IR existent, cu o rezoluție de 640×480 pixeli și care prezintă o sensibilitate termică întâlnită până acum numai la camerele cu răcire (<).
Posibilitatea de combinare a imaginii termice cu imaginea vizibilă (Thermal Fusion)
În figura 1.56 se reprezintă elementele componente ale camerei de termoviziune Flir SC 640
Fig. 5.18. Elementele componente ale camerei de termoviziune Flir SC 640
După cum se observă din figura 1 camera este prevazută cu un pointer laser, lentile de germaniu, card SD, conector și Video.
Vizualizarea obiectelor se poate realiza în două moduri:
-Prin intermediul unui vizor
– prin intermediul unui ecran LCD
Caracteristici tehnice ale camerei de termoviziune Flir SC 640
Domeniu de măsurare: -40… +
Detector: FPA microbolometru fără răcire, spectru: 7,5… 13µm
Rezoluție detector: 640×480 pixeli fizici
Sensibilitate termică (NETD): <
Lentile interschimbabile: 24 grade/standard; teleobiectiv x2 superangular x0,5
Display LCD: 5,6" color TFT rabatabil 1280x1024pixeli
Afișare: IR+vizibil: Picture-in-Picture și ThermalFusion
Măsurare: 10 spoturi deplasabile, 5 arii max/min, AutoSpot, izotermă, DeltaT, Profil H/V Alarme audio/video Low,High, Palete: alb-negru/color
Focalizare optică: autofocalizare motorizată și manuală
Zoom continuu: 8x cu funcție de rotație a imaginii
Cameră în vizibil integrată: min. 3,2Mpixeli
Lampă integrată iluminare în vizibil: min. 1.000cd
Înregistrare comentarii vocale – texte
Focalizare termică: automată/manuală
Memorare: min. 1.000 imagini JPG cu informații de temperatură
Video streaming, Secvențe de imagini radiometrice – intern
Salvare imagine IR/vizibil: automată, manuală, periodică
Laser: 1mW/635nm roșu, Clasa II
Autonomie: min. 6 ore de funcționare continuă, acumulator Li-Ion
Temperatura ambiantă: -40… +
Grad de protecție: IP54 Interfață: , FireWire, video, WLAN, IrDA, -MPEG4
Camera în vizibil 1280×1024 pixeli (1,3Mpixeli)
Lentile pentru camera în vizibil interschimbabile
Vizor LCD 800×480 pixeli color TFT deplasabil sus/jos
Program de analiză termografică în timp real ultra-profesional inclus
Avantajele testării cu camera de termoviziune Flir Sc 640 sunt urmatoarele:
Permite scanarea obictelor de la distanță, fără contact; testarea este nedistructivă față de obiectele de măsurat; asigură mentenanța predictivă a echipamentelor, depistarea defectelor în faza incipientă, pentru reducerea costurilor.
Domeniile de utilizare a camerei de termoviziune Flir SC 640
Cercetare și Dezvoltare – camera de termoviziune Flir Sc 640 este destinată domeniului datorită calității imaginii și de posibiltatea de filmare la rezoluție de 640×480.
Fabricație – preîntâmpinarea defectelor echipamentelor prin monitorizare și inspectare
Energetic – pentru testarea instalațiilor, verificarea funcționării în parametrii a turbinelor, transformatoarelor, generatoarelor, bobinelor, contactoarelor, etc.
Termoenergetică – verificarea conductelor și rezervoarelor
Electronică – identificarea zonelor de supraîncălzire a plăcilor electronice
Electromecanică – verificarea supraîncălzirii lagarului de la motoarele electrice verificarea funcționării în parametrii termici a, rulmențiilor, axelor, transmisii.
Industria prelucrătoare – supravegherea funcționării instalațiilor de răcire la mașini unelte, supraveherea procesului de prelucrare (prin așchiere, frezare, rabotare, mortezare, etc.)
Mentenața predictivă a echipamentelor în domeniul electric, mecanic, cuptoare și cazane, rezervoare, etc.
Alte domenii: cercetare, biotehnologie, militar, medicină, etc.
Fig. 5.19 Aplicații realizate cu camera de termoviziune Flir SC 640
Proba 1
Timp de ciclu 43s
Timp de racire17 s
Timp de mentinere 12 s
Fig. 5.20Imagine in vizibil matrita parte mobila
Fig. 5.21 Imagine in infrarosu matrita parte mobila
Cu ajutorul liniei Li1 se reprezinta temperatura matritei pentru partea fixa ca fiind de 80 de grade.
Cu ajutorul Liniilor Li2, Li2,Li3,Li4Li5 se reprezinta temperatura de lungul fiecarui piston
Diagrama de profil a imaginii in infrarosu
Tabel cu parametrii masuratorii realizate in infrarosu
Fig. 5.22Imagine in vizibil matrita parte fixa
Fig.5.23 Imagine in infrarosu matrita parte fixa
Cu ajutorul liniei Li1 se reprezinta temperatura matritei pentru partea mobila ca fiind de 80 de grade.
Cu ajutorul Liniilor Li2, Li2,Li3,Li4, Li5, Li6 se reprezinta temperatura de lungul fiecarui piston
Tabel cu parametrii masuratorii realizate in infrarosu
Diagrama de profil a imaginii in infrarosu
Sa facut un studiu cu camera infrarosu cu circuitele de racire / temperare pe matrita PISTON TCL 1.
Capitolul VI
Evaluarea beneficiilor tehnico-economice ale cercetarii experimentale/teoretice intreprinse pentru o fabricatie/aplicatie/sectie de intreprindere
Reperul aflat in studiul curent face parte din industria articolelor sportive, este o componenta a unui ansamblu de legaturi de schi. Intr-o prima faza am facut un control vizual al piesei care urmareste defecte precum urmatoarele: existenta bavurilor mai mari de 0.3 mm pe intreg conturul; lipsa de material la umplerea piesei; aparitia de arsuri pe suprafata piesei; existenta impuritatilor in piesa si diferente de nuanta de culoare.
Urmatorul control vizual se face in zona punctului de injectare care dupa ruperea retelei de catre piesa sa nu prezinte material ce sa depaseasca 0.5 mm.
Urmeaza controlul a 6 cote diferite dintre care trei sunt diametre si se masoara cu ajutorul unor calibre, aceste cote trebuie sa se incadreze intre intervalele: 5.05 si 5.2 mm; 8.55 si 8.65 mm; 18.3 si 18.4 mm. Majoritatea cotelor trebuie sa se incadreze in campuri de toleranta de o zecime de milimetru. Cotele 19.5 0/-0.2; 29.3 0/-0.1 si 23.8 +/-0.1 care se masoara cu sublerul si cu comparatorul.
Sa luat sase piese Cuib 2 pe sase plaje de temperaturi intre 195 C si 220 C.Analiza sa facut pentru inbunatatirea rezistentei la soc a reperului si control pe termen lung.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Influenta Temperaturii Matritei Si Materialului Asupra Rezistentei la Soc a Unui Reper Injectat (ID: 121696)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.