Литьевые машины

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Friedrich Johannaber

Injection Molding 
Machines

A User`s Guide

4th Edition

Carl Hanser Publishers, Munich · Hanser Gardner Publications, Cincinnati
HANSER

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Санкт-Петербург
2009

Фридрих Йоханнабер

Литьевые машины

Справочное руководство

4-е издание

Перевод с английского
под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Э.Л. Калинчева

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

УДК 678.5
ББК 35.710Англ
И 75

All right reserved. Carl Hanser Verlag, Munich/FRG
Authorized translation from the original English edition
published by Carl Hanser Verlag, Munich/FRG

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена  
в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством 
как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, 
издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет 
ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

 
 
 
 
 
 

Литьевые машины / Ф. Йоханнабер; пер. с англ. под ред. Э.Л. Калинчева — 
СПб.: ЦОП «Профессия», 2010 – 432 с., ил., табл., сх.
ISBN 978-5-93913-197-1

В этом уникальном издании подробно рассмотрено современное устройство 
и функции основного вида оборудования для переработки пластмасс – литьевых 
машин. В настоящее время это единственное полноценное руководство по литьевым машинам. Каждый раздел этой книги содержит подробную информацию, необходимую для эффективной работы и бесперебойной эксплуатации термопластавтоматов. Многие материалы впервые печатаются на русском языке. Большое 
количество иллюстраций и справочных данных помогут читателю разобраться 
во всех особенностях и тонкостях конструкции литьевых машин.
Книга адресована широкому кругу специалистов, занимающихся литьем под 
давлением: проектировщикам термопластавтоматов, операторам и наладчикам, 
сервис­инженерам, менеджерам, а также студентам профильных специальностей.

УДК 678.5
ББК 35.710

И 75 

Издательство «Профессия», 2010 
© ЦОП «Профессия», 2010 
© Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2010
© Carl Hanser Verlag, Munich/FRG, 2008

ISBN 978-5-93913-197-1
ISBN 978-3-446-22581-7 

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Cодержание

Предисловие ....................................................................................................................... 10

Предисловие к четвертому изданию ...................................................................................... 11

Благодарность ..................................................................................................................... 12

Предисловие к русскому изданию ......................................................................................... 13

1. Введение ......................................................................................................................... 15
1.1. Экономическая значимость литья под давлением .........................................................15
1.2. История литья под давлением.........................................................................................18
Литература ............................................................................................................................22

2. Материалы для литья под давлением ................................................................................ 23
2.1. Режимы переработки термопластов ...............................................................................23
2.1.1. Температура ................................................................................................................25
2.1.2. Давление .....................................................................................................................30
2.1.3. Сушка термопластов ..................................................................................................32
2.1.4.  Смешение и окрашивание термопластов при литье под давлением ........................33
2.2.  Параметры переработки термореактивных материалов ................................................41
2.3. Параметры переработки эластомеров (каучуков) ..........................................................42
Литература ..............................................................................................................................42

3. Конструкция и принцип действия ...................................................................................... 43
3.1. Характеристика процесса литья под давлением ............................................................45
3.1.1. Функциональные стадии процесса ............................................................................45
3.1.2. Цикл литья под давлением .........................................................................................49
3.1.3. Влияние давления ......................................................................................................50
3.1.3.1. Гидравлическое давление в узле пластикации ................................................50
3.1.3.2. Давление в области наконечника шнека ........................................................54
3.1.3.3. Давление в полости формы .............................................................................54
3.1.3.4. Переключение с давления впрыска на давление выдержки ..........................56
3.1.3.5. Давление выдержки .........................................................................................60
3.2. Влияние температуры на процесс литья под давлением................................................62
3.2.1. Температура рабочей жидкости гидросистемы .........................................................62
3.2.2. Температура расплава .................................................................................................62
3.2.3. Температура формы ....................................................................................................63
3.3. Частота и скорость шнека при впрыске .........................................................................64
3.4.  Физическое описание процесса литья под давлением ..................................................65
3.5.  Влияние параметров технологии литья под давлением  
на свойства отформованного изделия ............................................................................68

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Литьевые машины
6

3.5.1. Стабильность размеров ..............................................................................................68
3.5.2. Физико-механические свойства отформованного изделия .....................................70
3.5.2.1. Ориентация молекул .......................................................................................70
3.5.2.2. Остаточные напряжения .................................................................................76
3.5.2.3. Кристалличность и структура .........................................................................77
Литература ............................................................................................................................78

4. Узел впрыска  .................................................................................................................. 79
4.1.  Параметры производительности узла впрыска ..............................................................82
4.1.1. Давление впрыска ......................................................................................................82
4.1.2. Ход подачи шнеком материала в форму ....................................................................89
4.1.2.1. Выбор хода питания ........................................................................................89
4.1.2.2. Минимизация захвата воздуха ........................................................................93
4.1.3 Объем впрыска ............................................................................................................94
4.1.4. Скорость шнека/окружная скорость .........................................................................98
4.1.5 Пластикационная производительность ...................................................................100
4.1.6. Крутящий момент ....................................................................................................103
4.2. Шнек ..............................................................................................................................104
4.2.1. Стандартные шнеки для переработки термопластов ..............................................105
4.2.2.  Шнеки специальной конструкции для переработки термопластов .......................110
4.2.3.  Специализированные блоки пластикации для переработки термопластов ..........110
4.2.3.1.  Шнеки и плунжерные системы  
для получения эффекта «мраморности» при литье под давлением .............110
4.2.3.2. Высокопроизводительные шнеки.................................................................112
4.2.3.3. Барьерные шнеки ..........................................................................................114
4.2.3.4. Многозаходные шнеки ..................................................................................115
4.2.3.5. Конические шнеки ........................................................................................116
4.2.4. Шнеки для переработки жесткого ПВХ ..................................................................117
4.2.5. Шнеки для вентилируемых цилиндров ...................................................................118
4.2.6. Шнеки для переработки реактопластов ..................................................................121
4.2.7. Шнеки для переработки эластомеров .....................................................................122
4.2.8. Шнеки для переработки силиконов ........................................................................124
4.2.9. Наконечники шнека.................................................................................................125
4.2.10. Обратный клапан (контрольный клапан) .............................................................126
4.3. Цилиндр .........................................................................................................................133
4.4. Сопло .............................................................................................................................135
4.4.1. Открытые сопла  .......................................................................................................137
4.4.2. Сопла с запорными клапанами ................................................................................143
4.4.3. Сопло с фильтром для материала ............................................................................146
4.4.4. Сопло с внутренним обогревом ...............................................................................147
4.4.5. Сопла с функциями перемешивания ......................................................................147
4.5. Износ и методы защиты от него ...................................................................................147
4.5.1. Причины износа .......................................................................................................149
4.5.2. Меры по защите от износа .......................................................................................151
4.5.2.1. Материалы для узла пластикации .................................................................151
4.5.2.2. Конструктивные меры для защиты от износа ..............................................154
4.5.2.3. Рекомендации по предотвращению износа в рабочих условиях .................155
4.5.2.4.  Рекомендуемые действия при ремонте оборудования  
для предотвращения износа ...........................................................................156
4.5.2.5. Эффективность защиты от износа ................................................................156

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Содержание

4.6. Система привода шнека ......................................................................................157
4.6.1. Привод поступательного движения для шнека ...............................................158
4.6.1.1 Гидравлический привод для узла впрыска .....................................................159
4.6.1.2. Электродвигатели для литья под давлением ................................................160
4.6.2. Привод вращения шнека .................................................................................163
4.6.2.1. Гидравлический привод шнека .....................................................................164
4.6.2.2. Электропривод шнека ...................................................................................164
4.7. Направляющая инжекционного узла .................................................................165
4.8. Комплектующие для узла впрыска ...............................................................................168
Литература ............................................................................................................................169

5. Узел смыкания ................................................................................................................170

5.1.  Очередность операций смыкания при размыкании и смыкании формы .......................173
5.2.  Усилие смыкания, усилие замыкания, силы реакции .................................................177
5.3. Конструкции узлов смыкания ......................................................................................182
5.3.1. Механические системы смыкания ..........................................................................183
5.3.2. Гидравлическая система смыкания .........................................................................185
5.3.3. Узлы смыкания без направляющих колонн ............................................................194
5.3.4.  Специальные конструкции узлов смыкания для производства компакт-дисков .198
5.4. Вспомогательное оборудование узла смыкания ..........................................................201
5.4.1. Системы выталкивания ............................................................................................201
5.4.2. Оборудование для съема направляющих колонн....................................................203
5.4.3 Устройства для монтажа форм ..................................................................................203
5.4.4.  Оборудование для вывинчивания резьбовых вставок,  
расположенных внутри формы ................................................................................203
5.4.5. Магнитное смыкание формы...................................................................................204
5.4.6. Стандартное оборудование узлов смыкания ...........................................................204
Литература ............................................................................................................................207

6. Привод ...........................................................................................................................208
6.1. Электрогидравлические приводы .................................................................................210
6.1.1. Насосы для привода .................................................................................................210
6.1.1.1. Насосы с постоянной производительностью ...............................................212
6.1.1.2. Насосы с переменной производительностью ...............................................217
6.1.2. Привод с регулируемой скоростью ..........................................................................223
6.1.3.  Гидравлические системы привода, характеризуемые наличием аккумулятора .....227
6.1.4. Элементы гидромеханических приводов ................................................................230
6.1.4.1. Насосы ...........................................................................................................230
6.1.4.2. Гидромоторы ..................................................................................................238
6.1.4.3. Элементы контроля и регулирования ...........................................................242
6.1.4.3.1. Клапаны регулирования расхода ...............................................................243
6.1.4.3.2. Нагнетательные клапаны (клапаны регулирования давления) ................245
6.1.4.4. Контроль качества рабочей жидкости ..........................................................245
6.1.4.5. Подавление шума в гидравлической системе ...............................................248
6.2. Электромеханические приводы ....................................................................................249
6.2.1. Механические узлы электромеханических приводов .............................................253
6.2.2. Элементы электромеханических приводов .............................................................258
6.2.2.1. Электродвигатели ..........................................................................................258
6.2.2.2 Датчики ...........................................................................................................263
Литература ..........................................................................................................................265

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Литьевые машины
8

7. Система управления ........................................................................................................266
7.1. Методы управления технологическим процессом .......................................................267
7.1.1. Управление без обратной связи ...............................................................................268
7.1.2. Управление с обратной связью ................................................................................269
7.2. Регулирование температуры .........................................................................................270
7.2.1. Измерение температуры...........................................................................................271
7.2.1.1. Значения температуры стенок ......................................................................271
7.2.1.2. Значения температуры расплава в узле пластикации ..................................274
7.2.1.3. Значения температуры расплава в форме .....................................................275
7.2.2. Терморегуляторы ......................................................................................................277
7.2.2.1. Введение.........................................................................................................277
7.2.2.2. Алгоритмы и параметры управления ............................................................280
7.2.2.3. Силовые элементы ........................................................................................282
7.2.2.4. Нагрузка  ........................................................................................................282
7.2.2.5. Конструкция и установка нагревателей и регуляторов ................................282
7.3. Регулирование давления .............................................................................................283
7.3.1. Давление в области наконечника шнека .................................................................283
7.3.2 Гидравлическое давление ..........................................................................................286
7.3.3. Давление в полости формы в течение литья под давлением ..................................286
7.3.4. Измерение усилия ....................................................................................................289
7.3.4.1. Измерение усилия в узле смыкания .............................................................290
7.3.4.2. Измерение усилия в узле пластикации .........................................................290
7.3.5. Измерение перемещения .........................................................................................290
7.3.5.1. Аналоговое измерение перемещения ...........................................................291
7.3.5.2. Цифровое измерение перемещения .............................................................292
7.4. Блок управления ............................................................................................................293
7.4.1. Стандартный блок управления ................................................................................293
7.4.2. Пульт управления и дисплей ....................................................................................294
7.4.3. Цели управления технологическим процессом ......................................................294
7.4.4. Компоненты блока управления ...............................................................................297
7.4.5. Факторы воздействия  ..............................................................................................298
7.4.6. Методы управления технологическим процессом ..................................................299
7.4.6.1. Управление последовательностью операций ...............................................300
7.4.6.2. Управление стадиями впрыска и выдержки под давлением ........................301
7.4.6.3. Принципы оптимизации ...............................................................................303
7.5.  Электронная обработка данных при литье под давлением ..........................................311
7.6.  Управляемая компьютером автоматическая установка процесса литья под давлением ...312
Литература ..........................................................................................................................316

8.  Эффективность потребления энергии и ее расход  ............................................................317
8.1. Гидромеханические приводы ........................................................................................317
8.2. Электромеханические приводы ....................................................................................324
8.3.  Сравнение гидромеханических и электромеханических литьевых машин ................326
Литература ..........................................................................................................................329

9. Литьевые машины специального назначения ....................................................................330
9.1. Модификация стандартных литьевых машин ..............................................................332
9.2. Плунжерная литьевая машина ......................................................................................334
9.2.1.  Плунжерные литьевые машины с плунжерной предпластикацией .......................335
9.2.2.  Литьевые машины со шнековой предпластикацией и впрыском  
при помощи плунжера ..............................................................................................336

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Содержание

9.2.3.  Шнековая предпластикация с дозировкой и впрыском при помощи плунжера ......338
9.3. Многопозиционные литьевые машины .......................................................................338
9.3.1. Многопозиционные машины с горизонтальным узлом смыкания .......................338
9.3.2. Многооперационные литьевые машины (тандем-машины) ..................................339
9.3.3.  Литьевые машины с двумя плитами и расположенными друг против друга  
узлами пластикации ..................................................................................................341
9.4.  Литьевые машины для производства малых изделий и микроизделий ......................343
9.4.1.  Терминология литьевых машин для литья под давлением микроизделий ............343
9.4.2.  Конструкции литьевых машин для производства малых и микроизделий............344
9.5. Машины для многокомпонентного литья под давлением ..........................................349
9.5.1. Технологии переработки ..........................................................................................349
9.5.2. Конструкция используемого сопла .........................................................................353
9.5.3. Конструкция используемых форм ...........................................................................354
9.5.4. Литьевые машины для сэндвичевого формования .................................................356
9.6.  Литьевые машины для декорирования и ламинирования в форме  ............................357
9.7. Машины для литья с газом или с жидкостью ...............................................................362
9.7.1. Оборудование для технологии литья с газом ..........................................................362
9.7.2. Процесс литья с внешним давлением газа ..............................................................362
9.7.3. Технология литья с водой .........................................................................................365
9.8. Литьевые машины с функциями компаундирования  .................................................365
9.9.  Литьевые машины для переработки полиэфирных формовочных масс .....................367
9.10. Литьевые машины для переработки эластомеров ......................................................369
9.10.1. Литьевые машины для переработки каучуков  ......................................................369
9.10.2. Литьевые машины для переработки ЖКК ............................................................371
9.11. Литье при низком давлении ........................................................................................373
9.11.1.  Машины для литья при низком давлении вторичных  
термопластичных материалов ...............................................................................................373
9.11.2.  Литьевые машины для формования конструкционного пенопласта ...................375
9.11.3.  Машины для формования микропористых вспененных структур .......................377
9.12. Литьевые машины высокого давления .......................................................................379
9.13. Машины для двухтактного литья под давлением .......................................................381
9.14. Технология использования легкоплавких пуансонов ................................................383
9.15.  Машины для литья под давлением керамики и металлов .........................................385
9.15.1. Литье под давлением порошковых материалов .....................................................385
9.15.2. Тиксоформование ...................................................................................................386
Литература ..........................................................................................................................387

10.  Размеры и рабочие характеристики литьевых машин ......................................................389
10.1. Размеры литьевых машин............................................................................................389
10.2. Рабочие характеристики ..............................................................................................392
10.2.1. Рабочие характеристики узла пластикации ...........................................................393
10.2.2. Рабочие характеристики узла смыкания ...............................................................403
10.2.3. Общие рабочие характеристики ............................................................................408
Литература ..........................................................................................................................411

11.  Вспомогательное оборудование и приспособления ..........................................................412
11.1. Литьевые формы ..........................................................................................................412
11.2. Вспомогательное оборудование для автоматизации ..................................................418
11.3. Теплообменник ............................................................................................................418
Литература ..........................................................................................................................424

Глоссарий ..........................................................................................................................425

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Предисловие

В последнее время издается большое количество книг по переработке пластмасс и, в частности, по литью под давлением. Большинство из них нацелены, прежде всего, на специалистов научной сферы и зачастую не отражают практической стороны работы литьевого производства. Поэтому на книжном рынке востребована литература, в которой гармонично сочетаются практика и теория.
Такое сочетание остается редкостью даже по прошествии долгих лет с выхода первого издания этой книги. Несмотря на то, что за это время не произошло огромных изменений в основной технологии, был достигнут значительный прогресс в области некоторых применений процесса: например, обеспечено выполнение многих специализированных требований к оборудованию и, в частности, к функциям управления этим оборудованием. Самые интересные примеры отобраны и включены в это, четвертое, издание.
Автор книги после защиты диссертации в Институте переработки пластмасс в Аахене (Institute for Plastics Processing, Aachen) (IKV), Германия, несколько десятков лет проектировал литьевые машины, руководил литьевыми производствами, обучал операторов литьевых машин. 
Только специалист с таким огромным опытом мог бы написать эту книгу. Издание представляет собой набор небольшого количества различных промышленных справочников, материал которых основан как на теоретических, так и на практических вопросах процесса. Поэтому книга является настоящим практическим руководством.
Автор приводит четкое и сжатое описание процесса литья под давлением. Сконцентрировав внимание на некоторых основных параметрах, таких как давление, температура, их изменение и влияние их на свойства отливок, автор позволяет читателю ясно представить и понять все особенности этой технологии. Представленное в издании полное и всестороннее 
техническое описание, относящееся к конкретным компонентам машины и к ее эксплуатации, является уникальным и особенно ценно для производителей машин.
Без сомнений, книга написана на высочайшем уровне.
Эта книга является ценной как для преподавателей и студентов высших технических 
учреждений, так и для конкретных специалистов таких областей процесса, как проектирование (конструкторы) и непосредственно переработка (технологи). Почти наверняка книга 
станет необходимой для всех, кто связан с широкой сферой литья под давлением, и увлеченный читатель не сможет оторваться от книги, пока не доберется до последней страницы. 
Аахен, Март 2007
Проф. д. т. н. Г. Менгес (Prof. Dr.-Ing. G. Menges)

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru