Литье пластмасс под давлением
Покупка
Тематика:
Технология полимерных материалов
Издательство:
Профессия
Под ред.:
Калинчев Э. Л.
Год издания: 2008
Кол-во страниц: 712
Дополнительно
В русском переводе второго издания полного справочного руководства рассмотрены все аспекты литья под давлением. Описываются основы процесса и материалы, перерабатываемые литьем. Проанализированы конструкции узлов пластикации, смыкания, впрыска и литьевых форм, представлены пути их совершенствования. Даны приемы конструирования изделий с методами оценки их стоимости. Рассмотрены схемы управления процессом и производством с подробным анализом проблем, возникающих при работе с материалами и оборудованием, в также вариантов их решения. Подробно описаны современные способы литья и приемы имитационного моделирования. Справочник адресован разработчикам и проектировщикам оборудования и изделий, инженерам, технологам и руководителям предприятий, занимающихся литьем под давлением.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Injection Molding Handbook
Edited by
Tim A. Osswald, Lih-Sheng (Tom) Turng, and
Paul J. Gramann
with contributions from
J. Beaumont, J. Bozzelli, N. Castano, B. Davis, M. De Greiff, R. Farrell, P. Gramann. G. Holden, R. Lee, T. Osswald. C. Rauwendaal. A. Rios, M. Sepe, T. Springctt, L. Turng, R. Vadlamudi, J. Wickmann
HANSER
Hanscr Publishers, Munich
Hanser Gardner Publications, Inc., Cincinnati
Литье пластмасс под давлением
Редакторы'. Т. Оссвальд, Л.-Ш. Тунг, П. Дж. Грэманн
Авторы разделов'. Дж. Бемон, Дж. Боцелли, Н. Кастаньо, Б. Дэвис, М. ДеГрейфф, Р. Фарелл, П. Дж. Грэманн, Дж. Холден, Р. Ли., Т. Оссвальд, К. Раувендааль, А. Риос, М. Сепе, Т. Спрингет, Л.-Ш. Тунг, Р. Вадламуди, Дж. Уикманн
Перевод с английского под общ. ред. д-ра техн, наук, проф. Э. Л. Калинчева
Санкт-Петербург
2008
УДК 678.5:621.74.043=20
ББК35.710Англ
072
072 Литье пластмасс под давлением /Т.А. Оссвальд, Л.-Ш. Тунг. 11. Дж. Грэманн: под ред. Э. Л. Калинчсва — СПб.: Профессия, 2008. — 712 стр., ил.
ISBN 5-93913-067-4
ISBN 1-56990-318-2 (англ.)
В русском переводе второго издания руководст ва 11|юанализированы основные аспекты литья под давлением: технологический процесс и материалы, узлы пластикации, смыкания и впрыска, конструкции литьевых форм. Рассмотрены вопросы конструирования изделий и методы оценки их стоимост и, схемы контроля и управления технологическим процессом с подробным анализом проблем, возникающих при работе с материалами и оборудованием, предложены варианты их решения. Подробно описаны специальные технологии литья пол давлением и компьютерный анализ.
Книга адресована инженерам, технологам, конструкторам и руководителям предприятий, занимающихся литьем под давлением.
УДК 678.5:621.74.043=20
ББК35.710Англ
All right reserved. Carl Hanscr Vcrlag. Munich/FRG.
Authorized translation from the original English language edition published by Carl Hanscr Vcrlag. Muliich/FRG
Все права затшпепы.
Никакая часть данной книги не может был. поспроилпелепа в какой бы то ни было форме бед письменного разрешения владельцев авторских прав.
ISBN 5-93913-067-4
ISBN 1-56990-318-2 (англ.)
© Carl 1 lanser Vcrlag. Munich, 2002
© Никитина И., перевод, гл. 1-5, 2006
© Бондаренко Б., перевод, гл. 6. 6-13, 2006
© Изд-во «Профессия». 2006
*
Содержание
1 Введение (ПДж. Граманн, ТА. Оссвальд)........................................ 14
1.1 История появления и развития литья под давлением........................ 14
1.2 Литьевая машина с возвратно-поступательным движением шнека.............. 23
1.2.1 Узел пластикации и впрыска........................................ 23
1.2.2 Узел смыкания..................................................... 24
1.2.3 Литьевая форма.................................................... 25
1.3 Технологический цикл литья под давлением................................ 28
1.4 Смежные технологии литья пол давлением.................................. 33
Литература............................................................... 33
2 Материалы, используемые в литье под давлением (ТА. Оссвальд)................. 34
2.1 Исторические сведения................................................... 34
2.2 Макромолекулярная структура полимеров................................... 39
2.3 Молекулярная масса...................................................... 43
2.4 Конформация и конфигурация молекул полимеров............................ 47
2.5 Термопластичные полимеры................................................ 48
2.5.1 Аморфные термопласты.............................................. 50
2.5.2 Частично кристаллизующиеся термопласты............................ 51
2.5.3 Примеры распространенных термопластов............................. 01
2.6 Термореактивные полимеры................................................ 04
2.6.1 Реакция отверждения............................................... 04
2.6.2 Примеры наиболее распространенных термореактивных полимеров..... 64
2.7 Сополимеры и смеси полимеров............................................ 66
2.8 Эластомеры.............................................................. 68
2.9 Системы вулканизации с заданной частотой сетки.......................... 70
2.10 Термоэластопласты.....................................................
2.10.1 Температуры переработки.........................................
2.10.2 Примеры распространенных термоэластопластов....................... 73
Литература............................................................... 80
3 Основы процесса переработки (ТА. Оссвальд)................................... 82
3.1 Характеристики процесса переработки..................................... 82
3.1.1 Температурные режимы.............................................. 83
3.1.2 Давление па расплав при впрыске и выдержке под нагрузкой в форме .... 85
3.1.3 Сушка............................................................. 85
3.1.4 Данные по переработке термоэластопластов.......................... 89
3.1.5 Данные по переработке реактопластов............................... 93
3.1.6 Данные по переработке эластомеров................................. 95
3.2 Реология расплавов полимеров..........................................
3.2.1 Поведение полимера при сдвиге..................................... 95
3.2.2 Упрощенные потоки, применяемые при анализе процессов литья под давлением............................................................ 97
3.2.3 Опенка давления при литье и величины усилия смыкания (модель Стивенсона)..................................................... 160
3.2.4 Неизотермические потоки в процессах переработки полимеров........ 106
3.2.5 Нормальные напряжения при сдвиговом течении...................... 106
3.2.6 Число Деборы..................................................... 108
3.2.7 Реология отверждающихся реактопластов............................ 109
3.2.8 Реология суспензий................................................ ИО
3.2 Реометрня................................................................. Ш
3.3.1 Прибор для измерения показателя текучести расплава............... 111
ЛИТЬЕ ПЛАСТМАСС ПОД ДАВЛЕНИЕМ
3.3.2 Капиллярный вискозиметр........................................... 111
3.4 Развитие анизотропии в процессе переработки............................. 114
3.4.1 Ориентация в полученном изделии................................... 114
3.4.2 Разрушение волокна................................................ 120
3.5 Процессы затвердевания и отверждения.................................... 122
3.5.1 Затвердевание термопластов........................................ 124
3.5.2 Отверждение реактопластов......................................... 133
3.5.3 Остаточные напряжения, усадка и коробление........................ 138
Литература.............................................................. 144
4 Пластикация {К. Раувендааль, П. Дж. Грэманн)................................. 146
4.1 Узел пластикации........................................................ 146
4.1.1 Плунжерный экструдер.............................................. 147
4.1.2 Шнек с возвратно-поступательным движением......................... 148
4.2 Функции узла пластикации................................................ 160
4.2.1 Перемещение твердого материала.................................... 160
4.2.2 Плавление или пластикация......................................... 165
4.2.3 Перемещение расплава.............................................. 172
4.2.4 Дегазация, или удаление летучих веществ........................... 178
4.2.5 Смешение.......................................................... 179
4.3 Заключение.............................................................. 196
Литература.............................................................. 196
5 Узел смыкания (Р. Фаррелл)................................................... 198
5.1 Усталость металла и ее значение при конструировании узла смыкания....... 198
5.1.1 Значение при конструировании...................................... 198
5.1.2 Краткие исторические сведения..................................... 199
5.1.3 Три фазы усталости металла........................................ 199
5.1.4 Определение расчетной величины усталостного напряжения металла .... 200
5.1.5 Определение коэффициента безотказности............................ 209
5.2 Функции узла смыкания................................................... 211
5.3 Три типа узлов смыкания................................................. 212
5.3.1 Гидравлический узел смыкания...................................... 212
5.3.2 Гидромеханический узел смыкания................................... 212
5.3.3 Механический узел смыкания........................................ 214
5.3.4 Виды рычажно-коленчатых систем.................................... 215
5.4 Основные элементы узла смыкания......................................... 216
5.4.1 Плиты............................................................. 216
5.4.2 Направляющие колонны и гайки...................................... 226
5.4.3 Оси и втулки коленчатых рычагов................................... 235
5.4.4 Втулки колонн..................................................... 238
5.4.5 Опоры скольжения плит............................................. 238
5.4.6 Регулировка хода смыкания......................................... 242
5.4.7 Системы выталкивания.............................................. 243
5.5 Детальное обсуждение конструкции направляющих колонн.................... 245
5.5.1 Почему этот элемент так важен..................................... 245
5.5.2 Распределение нагрузки в резьбе................................... 247
5.5.3 Изгибающие напряжения на резьбе................................... 249
5.5.4 Осевое напряжение на резьбе....................................... 250
5.5.5 Комбинированные напряжения........................................ 250
5.5.6 Дополнительные факторы............................................ 251
5.5.7 Пути улучшения конструкции........................................ 252
5.6 Жесткость узла смыкания................................................. 255
5.6.1 Как определить коэффициент жесткости узла смыкания................ 255
Содержание
7
5.6.2 Значение коэффициента жесткости узла смыкания......................... 256
5.7 Математическая модель для механического узла смыкания....................... 257
5.8 Правило квадратного корня Фаррелла.......................................... 262
5.8.1 Соотношения, которые следуют из правила квадратного корня Фаррелла . . 262
5.8.2 Машина целиком может соответствовать правилу квадратного корня.. 263
Литература.................................................................. 264
б Подготовка сырья и дополнительное оборудование (Р. Ли)........................... 265
6.1 Сушка....................................................................... 265
6.2 Загрузка бункера............................................................ 268
6.3 Чистота помещении........................................................... 271
6.4 Дозирование и смешение...................................................... 272
6.5 Конвейерные системы......................................................... 275
6.6 Охлаждение и отвод тепла.................................................... 276
7 Специальные технологии литья под давлением {Л.-III. Тунг)........................ 279
7.1 Двухко.мпонентное (сэндвич) литье под давлением............................. 282
7.1.1 Описание процесса..................................................... 282
7.1.2 Преимущества.......................................................... 286
7.1.3 Недостатки............................................................ 288
7.1.4 Материалы............................................................. 288
7.1.5 Типичные варианты применения.......................................... 290
7.2 Литье под давлением с использованием легкоплавких (извлекаемых, растворимых) пуансонов................................................................... 290
7.2.1 Описание технологического процесса.................................... 291
7.2.2 Преимущества.......................................................... 292
7.2.3 Недостатки............................................................ 293
7.2.4 Материалы............................................................. 293
7.2.5 Типичные варианты применения.......................................... 294
7.3 Литье с газом............................................................... 294
7.3.1 Описание технологического процесса.................................... 295
7.3.2 Преимущества.......................................................... 298
7.3.3 Недостатки............................................................ 299
7.3.4 Материалы............................................................. 300
7.3.5 Типичные варианты применения.......................................... 300
7.4 Литьевое прессование (компрессионное формование)............................ 301
7.4.1 Описание технологического процесса.................................... 302
7.4.2 Преимущества.......................................................... 303
7.4.3 Недостатки............................................................ 304
7.4.4 Материалы............................................................. 304
7.4.5 Типичные варианты применения.......................................... 305
7.4.6 Компьютерный анализ литьевого прессования............................. 305
7.5 Литье с декорированием и ламинированием в форме (литье на подложку)... 305
7.5.1 Описание технологического процесса.................................... 306
7.5.2 Преимущества.......................................................... 307
7.5.3 Недостатки............................................................ 308
7.5.4 Конструкция литьевой формы и особенности технологического процесса . . 309
7.5.5 Материалы............................................................. 310
7.5.6 Типичные варианты применения.......................................... 311
7.6 Литье под давлением со вставкой и на металлическое основание................ 313
7.6.1 Литье под давлением со вставкой....................................... 313
7.6.2 Литье на металлическое основание (Outsert Molding)................... 314
7.7 Микрослоистое литье под давлением........................................... 315
7.7.1 Описание технологического процесса.................................... 316
ЛИТЬЕ ПЛАСТМАСС ПОД ДАВЛЕНИЕМ
7.7.2 Преимущества .................................................. 316
7.7.3 Недостатки....................................................... 318
7.7.4 Материалы........................................................ 318
7.7.5 Типичные направления применения.................................. 318
7.8 Литье при низком давлении............................................... 319
7.8.1 Описание технологического процесса............................. 320
7.8.2 Преимущества................................................... 323
7.8.3 Недостатки..................................................... 324
7.8.4 Материалы...................................................... 324
7.8.5 Типичные варианты применения................................... 324
7.9 Микролитье.............................................................. 324
7.9.1 Описание технологического процесса............................. 326
7.9.2 Преимущества................................................... 328
7.9.3 Недостатки..................................................... 329
7.9.4 Материалы...................................................... 329
7.9.5 Типичные варианты применения................................... 329
7.10 Литье по технологии MuCell............................................. 329
7.10.1 Описание технологического процесса............................. 330
7.10.2 Преимущества..................................................... 332
7.10.3 Недостатки..................................................... 333
7.10.4 Материалы........................................................ 333
7.10.5 Типичные варианты применения................................... 334
7.11 Многокомпонентное литье................................................ 334
7.11.1 Описание технологического процесса............................. 334
7.11.2 Преимущества..................................................... 336
7.11.3 Недостатки..................................................... 337
7.11.4 Материалы........................................................ 337
7.11.5 Типичные варианты применения..................................... 337
7.12 Технология Live-Feed Injection Molding................................. 338
7.12.1 Описание технологического процесса............................... 338
7.12.2 Преимущества..................................................... 341
7.12.3 Недостатки....................................................... 342
7.12.4 Материалы........................................................ 342
7.12.5 Типичные направления применения.................................. 342
7.13 Технология Push-Pull Injection Molding................................. 343
7.13.1 Описание технологического п|х>цесса.............................. 343
7.13.2 Преимущества и недостатки........................................ 344
7.13.3 Материалы........................................................ 345
7.13.4 Типичные варианты применения..................................... 345
7.14 Литье с добавлением неполимерных порошковых материалов................. 345
7.14.1 Описание процесса................................................ 346
7.14.2 Преимущества процесса............................................ 348
7.14.3 Недостатки процесса.............................................. 348
7.14.4 Типичные направления применения.................................. 349
7.15 Литье по технологии Reaction Injection Molding......................... 349
7.15.1 Описание процесса................................................ 350
7.15.2 Преимущества..................................................... 351
7.15.3 Недостатки....................................................... 351
7.15.4 Материалы........................................................ 352
7.15.5 Типичные варианты применения..................................... 352
7.16 Литьевое прессование смол и структурное реакционное литье.............. 352
7.16.1 Описание процесса................................................ 352
Содержание
9
7.16.2 Преимущества.................................................... 354
7.16.3 Недостатки...................................................... 354
7.16.4 Материалы....................................................... 354
7.16.5 Типичные варианты применения.................................... 355
7.17 Рсоформованис......................................................... 356
7.17.1 Описание процесса............................................... 356
7.17.2 Преимущества.................................................... 357
7.173 Недостатки...................................................... 358
7.18 Вспенивание термопластов при переработке литьем пол давлением......... 358
7.18.1 Описание процесса............................................... 358
7.18.2 Преимущества.................................................... 361
7.183 Недостатки...................................................... 362
7.18.4 Материалы....................................................... 362
7.18.5 Типичные варианты применения.................................... 363
7.19 Литье тонкостенных изделий............................................ 363
7.19.1 Описание процесса............................................... 365
7.19.2 Преимущества.................................................... 366
7.19.3 Недостатки...................................................... 368
7.19.4 Материалы....................................................... 368
7.19.5 Типичные направления применения................................. 368
7.20 Вибрационное литье под давлением с газом.............................. 368
7.20.1 Описание процесса............................................... 369
7.21 Литье каучуков........................................................ 369
7.21.1 Процессы лнтья каучуков......................................... 369
Литература............................................................. 376
8 Конструкция формы (Дж. Бемом).............................................. 377
8.1 Сборка стандартной формы............................................... 378
8.2 Холодноканальные формы................................................. 380
8.2.1 Холодноканальная форма с двумя плитами.......................... 380
8.2.2 Холодноканальная (|х>рма с тремя плитами......................... 382
8.3 Горячеканальные формы.................................................. 385
8.3.1 Коллекторы и сопла с внешним нагревом............................ 387
8.3.2 Коллектор с внешним нагревом и соплами с внутренним нагревом.... 387
8.3.3 Коллекторы и сопла с внутренним нагревом......................... 389
8.3.4 Изолированные коллекторы и сопла................................. 390
8.3.5 Конструкция смешанной ГКС........................................ 391
8.3.6 Центральные литники ГКС.......................................... 392
8.3.7 Сопла ГКС........................................................ 392
8.3.8 Специальные вопросы при эксплуатации горячеканальных форм........ 395
8.3.9 Двухэтажные литьевые формы....................................... 399
8.4 Конструирование литниковых систем...................................... 400
8.4.1 Конструкция XКС.................................................. 402
8.4.2 Уравновешивание каналов в геометрически сбалансированных литниковых системах (холодно- и горячеканальных).................................. 403
8.4.3 Схемы негеометрически сбалансированных литниковых систем........ 411
8.5 Конструкция впускных литников.......................................... 413
8.5.1 Типы впускных литников.......................................... 413
8.5.2 Расположение впускных литников.................................. 421
8.6 Конструктивные решения литьевых форм, обеспечивающие длительный срок
службы................................................................. 423
8.6.1 Выбор материала формы........................................... 423
8.6.2 Усталосп........................................................ 424
ЛИТЬЕ ПЛАСТМАСС ПОД ДАВЛЕНИЕМ
8.6.3 Деформация боковых стенок.......................................... 425
8.6.4 Деформация пуансона................................................ 425
8.6.5 Деформация опорных плит............................................ 426
8.7 Охлаждение формы......................................................... 428
8.7.1 Практические соображения........................................... 429
8.7.2 Тепловое расширение................................................ 431
8.7.3 Сравнение параллельных и последовательных систем охлаждения..... 431
8.7.4 Перегородки и фонтанирующие трубки................................. 433
8.8 Системы выталкивания..................................................... 434
8.8.1 Основные проблемы выталкивания..................................... 434
8.8.2 Детали системы выталкивания........................................ 438
8.8.3 Практические соображения........................................... 440
8.8.4 Конструкция систем выталкивания.................................... 441
8.9 Система вентилирования формы............................................. 445
Литература................................................................ 447
9 Конструирование изделий (Дж. Бемом)........................................... 448
9.1 Процесс конструирования.................................................. 448
9.2 Четыре основных элемента конструирования изделий из полимерных материалов 452
9.2.1 Материал........................................................... 453
9.2.2 Конструкция изделия................................................ 463
9.2.3 Проектирование литьевой формы и ее механическая обработка.......... 465
9.2.4 Технологический процесс............................................ 467
93 Базовые принципы конструирования изделий................................... 479
9.3.1 Проектирование стенки изделия...................................... 481
9.3.2 Элементы жесткости, ребра и бобышки................................ 484
9.3.3 Углы, закругления и радиусы........................................ 489
9.3.4 Конусность и углы сужения.......................................... 489
9.3.5 Поднутрения и отверстия............................................ 490
9.3.6 Замечания о расположении мест впуска............................... 493
93.7 Пунсоны и знаки.................................................... 494
9.3.8 Как избежать проблем с «кадровой рамкой»........................... 494
9.4 Пример конструкции изделия............................................... 495
9.5 Оценка стоимости изделия................................................. 498
Литература................................................................ 502
10 Анализ литья под давлением (Б. Дэвис, А. Риос)............................... 503
10.1 История развития средств САЕ............................................. 504
10.2 Определяющие уравнения................................................... 507
10.2.1 Модели потоков..................................................... 508
10.2.2 Модели ориентации.................................................. 510
10.2.3 Модели переноса тепла.............................................. 512
10.2.4 Уравнения состояния................................................ 513
10.3 Численные методы......................................................... 516
10.3.1 Метод конечных разностей........................................... 516
10.3.2 Метод конечных элементов........................................... 517
10.33 Метод граничных элементов.......................................... 518
10.4 Упрошенный анализ........................................................ 519
10.4.1 Анализ на основе метода конечных разностей......................... 519
10.4.2 Анализ на основе твердотельной модели.............................. 520
10.43 Анализ на основе литьевой формы.................................... 523
10.5 Экспертный анализ........................................................ 524
10.5.1 Коммерческое программное обеспечение............................... 526
10.5.2 Специальные расчеты................................................ 528