Определение размеров литниковых каналов литьевых форм

При конструировании литьевых форм одной из сложных задач являются определение, размеров поперечного сечения литнико­вых каналов. Быстротечность стадии заполнения, нестационарность тепловых полей, влияние многочисленных факторов на вязкостные свойства расплавов полимеров затрудняют точное математическое ее решение. Однако существующие допуски при изготовлении ка­налов позволяют решать эту задачу в приближенном виде, с не­обходимой для инженерной практики точностью.       

Анализируя влияние молекулярной массы, температуры рас­плава, скорости сдвига, давления, влажности на вязкость и ре­лаксационные свойства расплавов большого количества промыш­ленных марок термопластов, известно, что наибольшая их стабильность наблюдается в области скоростей сдвига 10³ с^-1, т. е. в условиях процесса литья под давлением. При дан­ных скоростях сдвига получают литьевые изделия из аморфных термопластов с минимальными остаточными напряжениями и меньшей анизотропией механических свойств. Эти скорости сдвига реализуются при достаточно высоких значениях объемных скоростей течения термопластов, что способствует проведению процесса заполнения в более изотермических условиях.

Расчеты по заполнению более 30 промышленных литьевых форм расплавами термопластов с учетом инжекционных характе­ристик литьевых машин позволили определить интервал скоростей сдвига, в котором на существующих машинах перерабаты­ваются практически все термопласты (за исключением компози­ций на основе жесткого ПВХ). В этих условиях тече­ние полимеров приближается к изотермическому.

Для решения гидродинамической задачи используется наибо­лее распространенное для полимеров уравнение течения, коэффициенты которого определяются для соответствующего десятичного порядка. При этом анализ реологических характеристик термопластов различных природы и молекулярной мас­сы показывает, что индекс течения (п) в реологическом урав­нении в интервале у⁼5*10² —5* 10³ с^-1 изменяется в пределах 0,2—0,4. В случае использования среднего значения рас­четные величины параметров уравнения отличаются от истинных на 1—6 %, что вполне допустимо для инженерных расчетов (при п= 1 ошибка составляет 25—30%).

Все это позволило разработать обобщенную номограмму для определения размеров поперечного сечения литниковых каналов форм. Номограмма связывает скорость сдвига и скорость течения (Q), которая находится по инжекционной характеристике литьевой машины, и эквивалентный радиус канала.

Размеры поперечного сечения каналов определяются следую­щим образом. Для известной литьевой машины, на которую будет установлена конструируемая форма, по паспортным данным или инжекционной характеристике находится максимальная объемная  скорость или соответствующая заданному давлению в гидросистеме объемная скорость течения расплава полимера.

Затем по кривой определяют величину центрального литника. Если форма одногнездная и заполнение идет через один центральный литник, то он выбирается равным мини­мальному значению.

Для большинства термопластов имеются рекомендации по вы­бору давления литья. Зная давления литья, диаметр поршня гидроцилиндра (D) и шнека (d) литьевой машины, на­ходят давление в гидросистеме (Рг).

Найденное значение сопоставляется с размером сопла литьевой машины и уточняется при расчете процесса подпитки.

При определении размеров разводящих каналов (сбалансиро­ванная литниковая система) объемная скорость выбирается рав­ной Рмакс/ т (т — число разводящих каналов).

Для того, чтобы избежать больших потерь давления в разво­дящих каналах при заполнении, объемная скорость течения долж­на быть оптимальной для конкретного материала. Установлено, что полнота подпитки в одногнездной форме обеспечивается, если диаметр малого сечения центрального литника и высота разводящего канала трапецеидальнего сечения на 10—15 % больше толщины изделия при нали­чии впускного канала. Длина разводящих каналов находится геометрически по известному расположению изделий в форме с уче­том гнездности и соответствующих рекомендаций для централь­ных каналов. При определении, поперечного сечения каналов более сложных литниковых систём необходимо знать сечение в каж­дом канале. Эту величину можно найти по инжекционной характеристике литьевой машины при известном сопротивлении различ­ных участков литниковых каналов.

Если литниковая система имеет точечные впуски, то длина их обычно составляет 0,8—2,0 мм, а размеры поперечного сечения рассчитывают по номограмме.