автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.06, диссертация на тему:Роль конструкции изделия в формировании структуры и свойств термопластов при литье под давлением

Введение .4

1. Литературный обзор

1.1. Влияние основных технологических параметров переработки на структуру и свойства материала в изделии .7

1.2. Влияние конструкций на структуру и свойства материала в изделии .22

2. Объект и методы исследования

2.1. Методы оценки свойств изделий .27

2.2. Конструкции изделий, оборудование и оснастка .31

2.3. Характеристика исследуемых материалов

2.4.Режимы литья под давлением .36

2.5. Средства и методы изменения технологических параметров литья под давлением и физикомеханических показателей свойств изделий . 45

3. Экспериментальная часть

3.1. Определение корреляционной связи между избранными показателями качества изделий и их физико-механическими показателями свойств.49

3.2. Связь избранных показателей качества изделий с критерием массы .72

3.3. Определение критериальных уравнений для избранных показателей качества изделий .82

- 3

3.4. Связь критериев конструкции изделия с критерием массы и показателями свойств изделия.86

3.5. Сравнения результатов исследований .93

3.6. Методика определения оптимального реаима литья под давлением изделий из термопластов .106

4. Вывода .109

5. Литература .Ill

В проекте ЦК КПСС к ХХУ1 съезду партии "Основные направления экономического и социального развития СССР на 198Ы985 гг. и на период до 1990 года" предусмотрен значительный рост производства пластических масс,. Актуальными проблемами переработки пластических масс в изделия, кроме расширения ассортимента и областей применения, являются совершенствование технологии, повышение эффективности и качества производства, а также, снижение себестоимости получаемой продукции.

В настоящее время трудно представить какую-либо отрасль производства без применения пластических материалов, обладающих многими ценными технологическими свойствами. При гаком росте, производства и применении пластических материалов большое значение приобретает качество выпускаемых изделий, т.к. высокое качество продукции равноценно увеличению объема выпускаемой продукции.

Современные представления о технологии переработки пластмасс сводятся к тому, что этот процесс очень сложен и зависит от ряда факторов. В частности, при расчете литья под. давлением пластмасс уже сейчас используют более 20 параметров, в том числе толщина изделия и наибольшая длина заливки расплава, т.е. параметры, определяемые размерами изделия. В целом конструкция изделия не учитывается, хотя совершенно очевидно, что конструкция изделия должна определять: направление потоков расплава при заполнении формы; скорости течения; места стыков потоков; величину ориентации полимерного материала в потоке; равномерность распре деления .давления и температуры по объему изделия; скорости протекания релаксационных процессов и формирования конечных структур в изделии и, следовательно, эксплуатационные характеристики изделий.

Комплексное влияние всех упомянутых факторов пока не удается связать едиными зависимостями, которые можно было бы использовать в технологии литья под давлением и существенно улучшить качество изделия.

В последние годы в области переработки пластических масс достигнуты большие успехи. Разработаны многочисленные рекомендации по правильному выбору технологических параметров переработки, обеспечивающих выпуск изделий с высокими эксплуатационными свойствами. Изучено влияние отдельных технологических параметров переработки на качество готового изделия. Однако необходимо отметить, что влияние конструктивных особенностей изделий на качество изготовления изучено недостаточно. Недостаточно отработан также контроль технологических параметров процесса производства изделий и, следовательно, стабильности их качества. С учетом имеющихся колебаний технологических параметров текущий (операционный) контроль качества готовых изделий приобретает немаловажное значение.

Исходя из вышеизложенного, настоящая диссертационная работа посвящена изучению влияния конструкции изделия на процессы формирования структуры и свойства готовых изделий, отработке оптимальной технологии литья с учетом конструкции изделия, разработке методов операционного (оперативного) контроля процесса литья под давлением изделий из термопластов.

В ходе работы было показано, что качество изделия существенно связано с его конструкцией. Изделия сложной конструкции не всегда можно получить с такими показателями свойств, как у изделий с простой конструкцией. Для улучшения качества сложных изделий необходимо технологию литья отрабатывать применительно к каждому изделию, конструкции литьевой формы и конкретной литьевой машины.

Для оперативной оценки параметров процесса литья и качества получаемых изделий был введен безразмерный критерий массы изделия <Х. Установлена корреляционная связь критерия массы с основными показателями свойств изделия (усадка, твердость и шероховатость поверхности).

В качестве критерия оценки сложности конструкции изделия предложено использовать коэффициент разнотолщинности и удельную поверхность изделия. Установлена взаимосвязь указанных критериев с показателем ОС и свойствами готового изделия.

Предложен комбинационно-синтезирующий метод определения оптимальных технологических параметров процесса литья под давлением по уравнениям регрессии для конкретных условий (конкретного изделия, литьевой машины, формы, материала).

- 7

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

I.I. Влияние основных технологических параметров переработки на структуру и свойства материала в изделии

Литье под давлением, несмотря на известные другие способы переработки пластических масс, остается самым распространенным и перспективным способом переработки полимерных материалов в изделия.

Изучению процесса переработки термопластов литьем под давлением посвящены многочисленные работы советских и зарубежных исследователей. В начале 50-60-х годов этого столетия значительный вклад в области теории литья под давлением внесли Спенсер и Гиль-мор [2,4] , Баллман [5-7], Й.В.Канавец [8,12], Г.В.Сагалаев [13-16], В.В.Лапшин [17-20], М.С.Акутин [21-24]. В последующие годы в работах Э.Л.Калинчева [23-26] , В.В.Абрамова [27-29] и других была сделана попытка объяснить ряд интересных и слоеных явлений, связанных с различными стадиями процесса литья под давлением.

Большинство проблем, возникающих при литье под давлением, связано с сильным изменением плотности полимера в зависимости от технологических параметров, влияющих ща качество изделия.

Известно, что качество изделий предопределяется структурой материала в изделии, их конструкцией, технологией изготовления и свойствами применяемого материала [26,30].

Критерием высокого качества литьевых изделий принято считать отсутствие следующих дефектов: коробления, вмятин, усадочных раковин, шероховатости поверхности и трещин [31]. Изделия без указанных дефектов можно получить только в случае впрыска в форму строго дозированного количества полимера при оптимальных значениях температуры и давления.

В последние годы в литературе [ 32-34 J приводится большое количество рекомендаций по определению оптимальных значений основных параметров процесса переработки литья под давлением. Однако необходимо отметить, что все они решают отдельные, частные вопросы для конкретных изделий и описывают отдельные стадии процесса формирования изделия.

Большой опыт, накопленный в области литья под давлением термопластов в последнее время, привел к созданию различных методов, с помощью которых можно рассчитывать основные стадии, кинетику и параметры процесса литья. Однако эти расчетные методы громоздки, в связи с чем не нашли широкого применения [35].

С нашей точки зрения, для установления оптимальных технологических режимов необходимо рассмотреть комплексное влияние этих параметров на процесс переработки пластмасс и установить их взаимосвязь с качеством изделий. В работах многих исследователей нашей страны, а также зарубежных ученых дан ряд закономерностей процесса литья под давлением, способствующих раскрытию важных явлений процесса, таких как зависимость плотности и давления от времени или же зависимость температуры отливки от времени и др. Благодаря исследованиям Спенсера и Гильмора показано, что связь между давлением, температурой материала и занимаемым им объемом для многих полимеров можно представить видоизмененным уравнением состояния Ван-дер-Ваальса. Это исключает необходимость экспериментального определения каждого из них lP*m(2r-a)hR'T (i.i) где R

1.2)

- универсальная газовая постоянная;

- молекулярная масса мономера;

Ъ - удельный объем полимера, м^/Н; абсолютная температура полимера, К; о) - константа свободного объема, м^/Н; JL - константа внутреннего давления, МПа. внешнее давление, МПа;

Методы определения констант Jl и и) приводятся в [36-38]. Значения констант оцениваются для обычного состояния полимера, находящегося в состоянии, близком к равновесному, и достаточно хорошо характеризуют перерабатываемость полимерного материала, его податливость под действием внешних факторов (давление и температура), а также возможность получения в изделии структуры, отличной от структуры материала, охлажденного изравновесного расплава, находившегося без давления. Изменение плотности материала (без учета наличия микропор и трещин) идет за счет изменения свободного межмолекулярного объема. Наличие большого свободного межмолекулярного объема (около 10$ [39] ) создает условия, при которых расплавы полимеров подчиняются газовому закону Вад-дер-Ваальса.

Из работ [30,40-45] следует, что в процессе литья изделия под давлением из одной и той же формы могут получаться изделия с массой, отличающейся друг от друга до 20%. Такое большое изменение не может являться следствием изменения только свободного межмолекулярного объема, который характеризуется константой о) • Изменение массы изделия может возникнуть вследствие создания в изделии структуры, далекой от равновесной.

Образующиеся при литье под давлением надмолекулярные структуры и структурная топография поперечного сечения вызывают значительные изменения объема, которые в свою очередь влияют на степень внутренней упорядоченности макромолекул и кристаллизации.

Плотность материала в изделии отражается в показателе его удельного объема. Согласно уравнения (I.I) удельный объем зависит от температуры и давления. Поскольку в литьевой форме в различных точках ее объема могут иметь место разные давления и температуры, которые не выравниваются до полного перехода расплава в твердое вещество, то следует полагать наличие в изделии неоднородной структуры. Мера этой неоднородности может выражаться показателем удельного объема (или массой) изделия или отношением расчетного удельного объема к реально получаемому.

Изделия стремятся получать с большой плотностью, поэтому совершенно справедливы рекомендации [46-49] вести процесс при высоких значениях давления литья, что вызывает большое уплотнение расплава и получение более прочных изделий. Повышение давления способствует процессу вынужденно-эластического растяжения макромолекул полимера и несколько усиливает эффект их ориентации. Следовательно, улучшаются механические характеристики изделия. Однако в некоторых случаях [50,51] для переработки полимерных материалов рекомендуется сравнительно низкое давление литья.

В работе [51]указано, что при литье П-12 высокая температура расплава, медленное заполнение формы, небольшое давление способствуют получению образцов с высокими физико-механическими свойствами.

При переработке полипропилена можно получать изделия с высокими показателями механических свойств при минимальном давлении в форме 10,0 * 20,0 МПа [12]. Высокое давление литья расходуется на преодоление входных сопротивлений, величина которых составляет 50-60% от общего давления.

В зависимости от конфигурации отливаемого изделия и по мере осуществления подпитки еще не остывшего материала давление внутри изделия изменяется. В точках, более удаленных от литника, давление снижается, что приводит к неравномерному распределению плотности по всему телу изделия, которое способствует возникновению в изделии полностью неотрелаксированной структуры. Естествен-но^при этом получается некачественное изделие. Авторы работы[52] для получения равномерного распределения давления предлагают в конце процесса впрыска применять сброс давления.

В другом случае для получения изделий с относительно высокими физико-механическими показателями предлагается провести процесс литья термопластов с противодавлением. Согласно работе [ 53 ] физико-механические показатели образцов с противодавлением в среднем на 7+12% больше по сравнению с образцами, полученными без противодавления.

Величина давления литья определяет свойства готового изделия, т.к. с повышением давления литья величина физико-механических показателей увеличивается, а усадка уменьшается [27]. Этот закономерный процесс объясняется увеличением плотности материала в изделии. Установлено [54], что при повышенных давлениях переработки поверхностные дефекты устраняются.

Упрощенный графический метод определения необходимого давления литья показан в работе [55]. Величина и продолжительность давления и температуры подробно иллюстрированы в диаграмме "давление-объем-температура" [56]. По указанной диаграмме можно также установить величину усадки, внутреннее напряжение в местах изменения толщин стенки изделия.

Достижение максимальной однородности температуры расплава по всему объему деталей является важнейшим фактором повышения качества. Температура литья оказывает существенное влияние на качество изделий из термопластов. Повышение температуры расплава до определенного значения увеличивает текучесть расплава, тем самым улучшается заполнение формы. При этом плотность, прочность на изгиб и твердость повышаются [57]. Однако при переработке наполненного полипропилена повышение температуры расплава приводит к уменьшению прочностных показателей, что связано с более интенсивным протеканием релаксационных процессов при оформлении изделия [58].

По мнению авторов [59-60], при переработке полиформальдегида повышение температуры расплава нецелесообразно, так как последнее вызывает термодеструкцию материала. В этом случае целесообразно повышение температуры формы, расширение литников или же повышение давления.

Для определения оптимального температурного режима переработки с учетом предотвращения термодеструкции материала авторами работы [61 ] рекомендуется номограмма, позволяющая в зависимости от толщины отливаемого изделия с большей точностью определить температуру расплава, а также устранить потери материала и времени, необходимые для выхода на режим.

Наряду с давлением и температурой расплава, определяющими качество, важное влияние на качество оказывает и температура формы, от которой зависит режим охлаждения изделия. С изменением температуры формы структура и свойства получаемого изделия также изменяются.

В работе (47 ] показано, что температура формы незначительно влияет на формуемость полимера и механические свойства изделий. Однако при уменьшении температуры формы поток расплава становится нерегулируемым, ориентационные и температурные напряжения возрастают, т.е. наблюдается анизотропия свойств [62-64]. Установлено, что уменьшение температуры формы приводит к увеличению предела текучести на 10-15% вследствие увеличения толщины ориентированной наружной оболочки [65]. Прочность полистирола с изменением температуры формы колеблется в пределах от 0 до 50$ [бб].

В работах [67, 68] делается вывод, что глубокое охлаждение формы является эффективным средством интенсификации процесса литья под давлением, приводит к улучшению размерной точности и прочностных характеристик изделия. Однако существует и такое мнение [69], что при чрезмерном быстром охлаждении времени для релаксации напряжения будет недостаточно, в силу чего большая часть напряжения останется "замороженной" в полимере. Для ряда термопластических материалов в [61] приводится температурный режим формы.

Из анализа работ по изучению влияния температуры формы на эксплуатационные свойства изделия из термопластических материалов можно сделать следующие вывода: во-первых, при определении оптимального значения температуры формы необходимо учесть вид полимера, конструкционные особенности изделия и предъявляемые к нему требования, а также конструкцию литьевой формы; во-вторых, для получения качественного изделия необходимо стабилизировать температурный режим формы.

Важным фактором при переработке лить&мпод давлением является продолжительность отдельных технологических операций. Время заполнения формы - один из существенных параметров литья под давлением, изменение которого сильно влияет на производительность и качество готового изделия. Серьезные работы по изучению этой проблемы были сделаны Спенсер-Гильмором, Уайтом и ДИ [70], Торне-ром[71] и другими исследователями.

В работах [72-73] описаны математические модели процесса заполнения формы. Однако необходимо отметить, что авторы не принимали в расчет тот факт, что сечение "живого" слоя за счет его затвердения уменьшается. Приближенная математическая модель процесса заполнения была получена в [71, 74]. Авторами работы [75 J установлено, что с повышением скорости впрыска за счет предварительного сжатия расплава изделия из полистирола оформляются лучше, а в [76] показано, что за счет высоких скоростей сдвига происходит деструкция термопластов.

Для переработки аморфных материалов в [30] рекомендуется применение высоких скоростей впрыска и литья при пониженных температурах, что обусловливает особую эффективность процесса. Для кристаллических материалов, учитывая, что вязкость расплава быстро снижается, большие скорости впрыска можно получать и без значительного увеличения давления впрыска. Следует, однако учесть то обстоятельство, что при высоких скоростях впрыска и низких температурах расплава напряжение сдвига возрастает значительно и возможно наличие разрыва цепей полимера. Если же энергия сдвига будет идти главным образом на нагрев материала и снижение его вязкости в местах более интенсивного течения, тогда разрыв цепей полимера не будет столь значительным.

Данный процесс "саморазогрева" расплава под воздействием напряжений сдвига вызывает термохимическую деструкцию. Причем термохимическая деструкция распяава полимера в момент впрыска наступает тогда, когда температура расплава в результате дополнительного разогрева превысит допустимую температуру переработки [77].

Время впрыска колеблется: чем больше вес отливки, меньше стенки изделия и сложнее его форма и меньше сечение впускных каналов формы, тем больше время впрыска; чем выше текучесть термопластов, давление и температура расплава в материальном-цилиндре машины, тем меньше время впрыска [78].

Существенное влияние на производительность процесса литья под давлением оказывает время, необходимое для охлаждения центра наиболее массивной части изделия до температуры стеклования [79].

СУ j На практике 60ХД выбирается исходя из отсутствия внешних дефектов, обычно образующихся при недостаточном заполнении формы, вследствие недостаточной выдержки под давлением.

Однако во многих случаях поверхностные слои охлаждающегося материала образуют достаточно прочную оболочку, которая способна обеспечить сохранение размеров и конфигурации изделия в момент выталкивания его из литьевой формы и охлаждение за ее пределами при температуре в центре изделия, превышающей температуру стеклования [80]. Это позволяет повысить производительность труда и снизить уровень остаточных напряжений. В работе [81] для расчета времени выдержки изделия из термопластических материалов в форме с учетом образующейся у поверхности затвердевшей оболочки предлагается использовать среднеинтегральную прочность рассматриваемого сечения изделия. Однако необходимо отметить, что для его расчета должно быть известно математическое описание температурного поля исследуемого сечения как в литьевой форме, так и за ее пределами.

Спенсер и Гильмор показали, что при значительном уменьшении времени выдержки под давлением прочность изделия резко ухудшается. Увеличение времени выдержки под давлением до определенного значения улучшает прочностные свойства, что объясняется уплотнением материала. Однако чрезмерное увеличение выдержки под давлением даст отрицательные результаты, что можно объяснить увеличением остаточных напряжений.

Из анализа работ по изучению времени выдержки материала под давлением в формеt становится ясно, что при определении его необходимо исходить из теплофизических свойств отливаемого материала, от размеров и конструкции литников и литниковых каналов, а также конструкции изделия.

Производительность определяется длительностью литьевого цикла, который включает следующие три группы факторов:

1) характеристику машин;

2) характеристику изделия;

3) характеристику полимера.

Варьируя этими факторами, можно существенно повлиять на качество готового изделия и на продолжительность литьевого цикла. Минимальная суммарная величина времени заполнения и охлаждения определяет максимальное значение производительности.

Время охлаждения составляет 60-85$ от общего цикла литья [30]. Следовательно, правильный выбор времени охлаждения имеет первостепенное значение.

Для определения продолжительности времени охлаждения рекомендуется ряд формул. Однако необходимо отметить, что многие из этих формул в основном дублируют формулу (1.3), предложенную в работах [13, 82]. i-з) где £ - половина толщины изделия;

Ci - температуропроводность литьевого материала, м3/ч;

Ти - температура в центре изделия, до которой оно охлаждается, К;

Тм- температура впрыскиваемого расплава, К;

Т^- температура формы, К.

Продолжительность времени, определяемая по методу Спенсера, при аналогичных параметрах дает результаты в два раза больше, чем по формуле (1.3).

В работах [83-84] предложено уравнение для расчета технологического времени цикла литья, которое учитывает геометрические особенности конструкции изделия. Для определения времени охлаждения различных типов сложных элементов изделия выводится выражение средней и эквивалентной толщины. Для расчета эквивалентной толщины рекомендуются около 25 формул, пользоваться которыми следует при определенных условиях. По полученному значению предлагается рассчитать время охлаждения. Возможная неравномерность охлаждения и связанная с этим неоднородность свойств изделия авторами указанных работ не учитывается.

Аналогичным образом поступают и в работе [85], когда различные конструкции и профили литниковых каналов сводят к эквивалентному цилиндрическому каналу (радиусу). Эти приемы исследователей следует признать вынужденными, т.к. им не удавалось большое многообразие конструкций свести к ограниченному числу универсальных параметров.

Правильный выбор основных технологических параметров литья под давлением при изготовлении изделий сложной конфигурации повышенной геометрической точности является задачей более ответственной. К ним не могут быть приемлемы методы расчета, в основу которых вложены эмпирическое или эквивалентное определения отдельных технологических факторов, поскольку при этом оптимальные параметры литья под давлением не могут обеспечить однородность структуры материала при определенной конструкции изделия.

В работе [ 86 J при изготовлении трубчатых деталей с небольшой толщиной стенки и разнотолщинностью с целью создания однородности структуры материала в изделии обеспечивается дополнительное охлаждение с помощью цуассона, снабженного каналами для подвода охлаждающей жидкости. Однако данный метод не может быть использован при изготовлении изделий сложной геометрической формы с большими толщинами стенки и разнотолщинностью, поскольку необходимо обеспечить сложное движение охладителя с различной скоростью и выдержкой, что требует длительного экспериментального подбора режима охлаждения.

Для получения высокоточного изделия со сложной конфигурацией в [87J были применены всевозможные технологические решения. Однако даже при равномерном охлаждении поверхности формы не бит обеспечена однородность структуры материала в изделии. Поскольку внутренние слои толстостенной части кристаллизируются позже, чем тонкостенной, расплав от этой части отекает и здесь возникает внутреннее напряжение, вследствие чего создается неоднородность структуры, образуются утяжины и целый ряд других дефектов. Только конструктивное решение (в изделии предусматривается аккумулирующий участок в наиболее утолщенной части, который дополнительно подогревается) задачи позволило обеспечить необходимую точность и надежность изделия.

Управление процессом литья под давлением комплексно рассмотрено в работах фирмы "Братья Еюлер" (Швейцария) (4QJ, где в качестве параметров для регулирования процессом литья под давлением предлагается контролировать та, которые непосредственно определяют свойства отливки и поддаются измерению в ходе процесса (температура расплава в зоне перед шнеком, температура стенки формы, скорость впрыска, давление в форме).

На основании проведенных исследований установлено, что для стабильности свойств отливаемых изделий, наряду с регулируемыми параметрами процесса переработки, необходимо также стабилизировать работу литьевой машины. Аналогичное мнение высказано в работах [40, 43], авторы которых указывают, что при переходе с одной машины на другую необходимо вновь установить оптимальные значения параметров переработки.

Из приведенного анализа литературных источников видно,на сколько сложен процесс литья под давлением и как чутко реагируют свойства полученных изделий на влияние изменения технологических параметров. Поэтому вполне закономерны стремления исследователей рассмотреть процесс литья под давлением комплексно и создать методологию расчета научно-обоснованного процесса. Работа в этом направлении проводится под руководством НПО "Пластик" во многих организациях [88]. Применение расчетной технологии в отдельных случаях уже дает положительные результаты. В работе [89] развитие расчетных методов предполагается на основе широкой автоматизации и применения ЭШ. Пока же применяется обычный, статистический обмен передовым опытом, который также дает хороший эффект. В этой же работе дается метод расчета технологических параметров процесса с целью получения нужной структуры из нена-полненных термопластов. Этот метод ограничивается ненаполненны-ми термопластами, имеющими объемный режим течения в полости формования. На основании многочисленных экспериментальных данных авторы смогли представить структуру в поперечном сечении изделия, которая состоит из трех зон: зона (Г- поверхностная оболочка, сформированная на стадии заполнения формы; зона J) - средний слой, сформированный на стадии выдержки под давлением; зона Ср - центр, сформированный при охлаждении изделия без давления, после застывания литника. Каждая из зон не является вполне однородной и поэтому принятое деление по зонам в некоторой мере является условным. Установлено также, что указанная структура образуется в определенных граничных значениях технологических параметров процесса, точнее напряжений сдвига расплава, скоростей охлаждения. Даны расчетные формулы для определения параметров процесса литья, обеспечивающих получение требуемой структуры. В качестве аргумента для расчета процесса используются: температуропроводность и удельная теплота кристаллизации материала; кривые течения расплава Т=/(/Т) ; молекулярная масса или индекс расплава; диапазон времени заполнения формы на выбранной машине (L3 ); средняя толщина и длина изделия; температура расплава; температура формы; толщина литника; время выдержки под давлением и время охлаждения без давления. Ряд из указанных аргументов предварительно рассчитывается. Давление литья подбирается эмпирически, исходя из найденных значений Тр, Т^, § таким образом, чтобы заполнение расплавом литьевой формы происходило в режиме постоянной скорости течения расплава, т.е. к моменту достижения заданного давления литья форма была бы уже полностью заполнена.

Авторами работы [89] разработаны структурные критерии качества изделий, связывающие эксплуатационные и структурные характеристики. Даются рекомендации по автоматизации процесса литья. В качестве вывода авторы указывают, что для получения литьевых изделий высокого качества на автоматизированном литьевом оборудовании необходимо разрабатывать оптимальную технологию литья не эмпирически, а на основе программируемого математического расчета параметров формования. Существенного улучшения качества литьевой продукции из термопластов невозможно достичь только путем создания автоматизированных систем стабилизации технологических параметров литья. Предполагается, что по расчетным параметрам процесса литья должна быть отлита пробная партия изделий (10-12 отливок), по которой проверялось бы качество продукции. По результатам проверки вносятся коррективы в расчет и в технологию литья.

Контроль качества изделия ведется по исследованию их структуры с разрушением изделий.

Даются дополнительные указания:

1) если ПТР материала изменяется более чем на 20$, то в расчет параметров формования должны вводиться поправки и соответственно корректирование режима литья;

2) процессы, "контролируемые формой", т.е. при переменной скорости заполнения формы, не рекомендуются для формования изделий ответственного назначения;

3) "получить достоверные зависимости между свойствами отливок и параметрами литья путем непосредственных испытаний тех или иных деталей, полученных при варьировании режимов литья, не представляется возможным. Найденные закономерности всегда будут связаны с конструкцией оборудования, толщиной отливки, размерами литников, длиной потока расплава, показателями текучести партии и др.";

4) считается, что автоматизация управления литьевой технологией по критериям качества экономически эффективна для производства, в которых занято не менее 15-20 литьевых машин с объемом выпуска продукции от 500 до 1000 т в год.

ВЫВОДЫ

На основании проведенных работ сделаны следующие основные выводы:

1. Показано, что структура и свойства термопласта в изделии, изготовленном при оптимальных режимах литья под давлением, существенно зависят от конструкции.

Для оценки конструкции предложено использовать коэффициент разнотолщинности (Кт) и удельную поверхность изделия (5<,).

2. Установлена корреляционная связь усадки, шероховатости поверхности и твердости с коэффициентом разнотолщинности и удельной поверхности изделия, характеризующие влияние конструкции на степень уплотнения материала и полноту релаксационных процессов, протекающих в форме.

3. Показано, что обобщающим показателем полноты релаксационных процессов и совершенства образовавшейся структуры материала в изделии является безразмерный критерий массы. Критерий массы коррелирует с технологическими параметрами процесса литья под давлением и показателями свойств (Qf ffe, I? ) изделия, что позволяет использовать его для оперативного контроля технологического процесса и качества готового изделия.

4. Впервые установлена количественная зависимость свойств изделий от конструкции. Показано, что с изменением конструкции изделия можно в 1,5+3,5 раза увеличить диапазон колебания свойств изделий по сравнению с тем диапазоном, который удается получить изменением основных технологических параметров литья под давлением.

5. С учетом наличия влияния конструкции изделия на его свой

- по ства расчет технологии литья для получения изделий с требуемыми свойствами еще больше усложняется, поэтому предложено отработку оптимального процесса литья под давлением вести методом многофакторного планирования эксперимента,

6. На основании разработанной методики и рекомендации и их внедрений удалось получить экономический эффект на 385 тыс.руб. в год.

1. Проект ЦК КПСС к ХХУ1 съезду партии "Основные направления экономического и социального развития СССР на 1.8I-I985 гг. и на период до 1990 года". М.Политиздат, 1980, с.30.

2. R. S. 5реп бег and 6 J) Giimoie, Mod. Piasl,27^97(1950).3. 6. J> бИтоге and R. S. Spensev Mod Pla$l 2ПЦ HI (1951).

3. R.5. 5ре-пзе,г and 6.9) &Сп?оге,2 CotCoia, Sec, 6, Wl 1951).b.ZL.baltman, Hi T002 a,nd TShusrvans Mod Ptccsi, 37(1), 105 (1959) / 37(2), J15 (1959).e. R.L baCCman and P.L Too'i, Mod PCccst,60 (101 //i 11960).7. §. B. Oacfcscon and PL. Batman

4. SPE Journal 46t10), /Ш (1960).

5. И.Ф.Канавец, Л.Г.Баталова. Пластические массы, 1964, № 6, с.32-36.

6. И.Ф.Канавец, Л.Г.Баталова. Пластические массы, 1962, . № 3, с.18-21.

7. В.В.Абрамов, И.Ф.Канавец, Пластические массы, 1966, № 2, с.23-25.

8. Р.И.Мамедов, И.Ф.Канавец. Пластические массы, 1964, £ I, с.27-35.

9. Р.И.Мамедов, И.Ф.Канавец. Пластические массы, 1964,1. JB 2, с.41-43.

10. Г.В.Сагалаев, Э.Л.Калинчев. Пластические массы, 1961, J& 6, с.36-38.

11. Г.В.Сагалаев, Б.А.Оленев, Э.З.Бокарева. Пластические массы, 1962, $ 9, с.29-32.

12. Г.В.Сагалаев, А.Г.Варшнейн. Вестник ТЭИ Госхимкомитета, 1959, К 3, с.32-34.

13. Г.В.Сагалаев. Пластические массы, 1976, Jfe I, с.17-21.

14. В.В.Лапшин, А.А.Синхшша, Н.А.Королева. Пластические массы, 1962, № 2, с.41-43.

15. В.В.Лапшин, П.М.Коздор. Пластические массы, 1959, Sk 7, с.42-44.

16. Б.Н.Гринблат, В.В.Лапшин. Пластические массы, 1966, Ш 9, с.36-39.

17. В.В.Лапшин, Н.А.Королева. Пластические массы, 1963, В I, с.41-44.

18. М.С.Акутин, В.Н.Котрелов, Б.М.Коварская и др. Пластические массы, 1963, & 6, с.26-28.

19. М.С.Акутин, Г.В.Озеров. В сб.: "Новое в переработке полимеров" М., Мир , 1969, с.285-289.

20. Э.Л.Калинчев, Е.И.Марам. Производство и переработка пластмасс, синтетических смол и стеклянных волокон. НИИПИ, 1967, В 3, с.26-29.

21. В.К.Завгородный, Э.Л.Калинчев, Е.И.Марам. Литьевые машины для термопластов и реактопластов. М.,Машиностроение, 1968,

22. Э.Л.Калинчев, А.Н.Левин. Пластические массы, 1962, № 3, с.18-20.

23. Э.Л.Калинчев, М.Л.Кацевман. В сб.:"Литье под давлениемI- 113 изделий из термопластов". МДНТП им.Ф.Дзержинского, 1979, с.12-16.

24. В.В.Абрамов, И.Д.Симонов-Емельянов. Пластические массы, 1978, № I, с.31-35.

25. В.В.Абрамов, Е.Л.Виноградская, А.В.Веселов. Пластические массы, 1977, № II, с.24-26.

26. В.В.Абрамов, И.Д.Симонов-Емельянов. В сб.:"Литье под давлением изделий из термопластов". МДНТП им.Ф.Дзержинского, 1979, с.43-55.

27. Г.В.Сагалаёв, М.М.Виноградов, Т.В.Комаров. Основы технологии изделий из пластмасс. М., 1974, с.359-390.

28. Чанг Дей Хан. Реология в процессах переработки полимеров. М., Химия, 1979, с.297-317.

29. J)J). Ваг^ее, Ехрегсепсе uyclh ihteemoulding Shop console s^slems „ ffp-icmU

30. Use Re sou a PRO Con/. . 77,biimtnfha/n, /977/ Lor? of Or? J. a.

31. Е.Г.Никитин, О.М.Добромыслов. Пластические массы, 1977, № 9, с.31-32.

32. М.М.Ревяко, И.В.Коновал, И.К.Леонова, А.И.Леонов. Пластические массы, 1974, № 7, с.41-43.

33. В.В.Абрамов. В сб.:"Литье под давлением изделий из термопластов", МДНТП им.Ф.Дзержинского, 1979, с.3-8.

34. Д.М.Мак-Келви. Переработка полимеров. М., Химия, 1965, с.126-138.

35. Э.Бернхардт. Переработка термопластических материалов. М., Госхимиздат, 1962, с.414.

36. Г.В.Сагалаев, А.М.Рагимов. Пластические массы, 1971, № 9, с.30-32.39.7IPtajei, Wezkzeuge j-u'i cfas ?ефег unci НШ$. Speyez, /961

37. Х.А.Ханбесбах. Пластические массы, 1980, $ 2, с.29-31.

38. И.Ф.Канавец, Л.Г.Баталова. Пластические массы, 1964, № 9, с.24-26.42. 6.3) &1л?о?е, £S5pense<i Mac/etn Pfas/ifS,1. Apiil №-M J9SO

39. Б.Н.Попов, Е.Е.Глухов, Г.В.Сагалаев. Пластические массы, 1980, Ш I, с.30-31.

40. Т.П.Николенко. Создание термопластавтомата с автоматическим управлением процессом литья и исследование его работы с обратной связью. Автореф.Дис.канд.тех.наук. М., НЙИПМ, 1974.

41. J.B&CW&, SPE Journal, /£ Ж 4, 429i960).

42. Е.У.Нельсон. Технология пластмасс в основе полиамидов. М., Химия, 1979, с.165-167.

43. В.В.Лапшин. Основы переработки термопластов литьем под давлением.P.M., Химия, 1974, с.114-125.

44. В.А.Холмс-Уолкер. Переработка полимерных материалов. М., Химия, 1979, C.II0-II9.

45. А.Ф.Николаев. Технология пластических масс. Л., Химия, 1977, с.9-69.

46. В.В.Кузнецов, Р.Г.Гумен, В.В.Коврига, П.Я.Эппель. Пластические массы, 1974, № 4, с.32-34.

47. Э.Л.Калинчев, Б.Е.Вострогов, Пластические массы, 1973, №7, с.18-21.

48. В.В.Лапшин, А.А.Синюхина, Н.А.Кородева. Пластические массы, 1961, № 6, с.29-31.

49. С.Семерджиев, Н.Пиперов, Н.Попов. Пластические массы, 1973, № 2, с.31-34.54 .H.A Loict, Etcmcnaie spiay сп й?deciiал motcUny ly coU^e ргг&$ссгс^ссicon „ Pi&si. Eng'mi 34 У-3 fiSS-Sl

50. FЛ Sie&wgon. Simplcfid me-ihad fa г an a ty ting /ло id fctting dynamos.

51. РссЫ f'4/fe0l</„ Palu/77 £ng ccsjcC Sec., 197$, 1%, ji/'7t 557- Ж

52. P Thleneit W. tfompez, /. ScAmd-l. Ptakicshe /j/viAsende^s Secsp^e/e ft/г dte

53. Poenu4zuna v&n P-V-T- fr'ao га/я/пел1. РШдеъагбеМеъ 7979, У^, p.

54. Н.Л.Шембель. Разработка антифрикционного литьевого наполненного материала на основе вторичного капрона и технологии его переработки. Дис.канд.тех.наук. М., МИТХТ им.М.В.Ломоносо ва, 1965.

55. В.М.Листкор, Г.П.Спаревская, И.Э.Шехтмейстер, И.С.Шишо-ва, Н.А.Сибирякова. Пластические массы, 1976, № 8, с.21-22.

56. Е.А.Милицкова, Е.С.Викторов, А.Д.Соколов, В.П.Костиков. Пластические массы, 1965, № I, с.34-36.

57. Ю.А.Кохно, С.М.Мень, Э.А.Лебединская. Полиформальдегид. Киев, Техника, 1964, с.ЮЗ-Пб.

58. Г.В.Сагалаев, А.М.Рагимов и др. Пластические массы, 1970, В 7, с.28-31.

59. В.М.Виноградов. В сб.«."Термопласты конструкционногоназначения". М., Химия, 1975, с.8-10.

60. Е.Г.Никитин, В.В.Марусенко. Механика полимеров, 1971, Л 2, с.200-201.

61. Т W- О Wen, Ъ Hu£tt PCctsi. cc/<?ct Pofomei151, P S?

62. И.ф.Канавец, Л.Г.Баталова. Пластические массы, 1962, № 4, с.22-24.

63. А.С.Науменко. Механика полимеров, 1973, № I, с.181-187.

64. А.Ф.Стреленко, В.В.Абрамов, А.С.Науменко, И.М.Носале-вич. Пластические массы, 1977, & 3, с.33-35.

65. Е.М.Мордкович, В.С.Тхай, Л.Н.Садова, В.В.Абрамов, М.С.Акутин, М.Л.Кербер, А.Л.Жаров. Пластические массы, 1979, № 6, с.37-38.

66. CD Han, 1 Appl. Ро1ш, Sti.9 Щ 2405(4974).

67. XL. Whtie and /7-В.дее Patyw Scc\f /f 2/2 с/974).

68. Р.В.Торнар. Теоретические основы переработки полимеров. М., Химия, 1977, 0.422-455.

69. R.L.bccttman, Ш.Тоог, Mod. Plasl, 4969, v37, а/Ч, р.-/Я5ЧЯ

70. R. E. бее, J.B.Lyan, У/id £ло, Che/r?,195% Vtt, p. 56-59

71. U.O. $егдег a-nd C. 6. &oot?s.1. Set.,. /3 p. № с 1973). ;

72. Н.И.Басов, Ю.В.Казаков, И.И.Фелинчук. Пластические массы, 1963, Л II, с.23-25.

73. Л дгсшп: tii/nsis-lOjje, //*6. /365, S.H

74. В.В.Абрамов. Исследование влияния процесса литья под давлением на анизотропию свойств изделий из термопластов. Авто-рефер.Дис.канд.тех.наук., МХТИ им.И.Менделеева, 1970.

75. А.Д.Яковлев. Технология изготовления изделия из пластмасс. Л., Химия, 1972.79. £ L battma/i, Т. Shusmcw. tfocf. P€as/-,1. Ш9\- V31 А/*3. p./26

76. M.S. Wabxen, 'I Ca£et J/um/sioj/e Ьегакг, /97/, 34. qc// У-9, $.77$

77. М.Н.Галкин, В.М.Виноградов, В.Г.Попов. .Пластические массы, 1978, № 5, с.41-43.

78. Г.В.Сагалаев. Машиностроитель, I960, № 5, с.22-24.

79. В.Н.Гринблат, Т.Н.Половинкина, В.А.Князева. В сб.: "Литье под давлением изделий из термопластов", М., МДНТП им.Ф.Дзержинского, 1979, с.55-62.

80. В.Н.Гринблат, Т.Н.Половинкина, А.С.Мастерова. В сб.: "Оптимизация качества изделий из полимерных материалов", М., 1979, с.97-114.

81. П.Р.Бельник. Течение термопластов в формующих каналах различной конфигурации и методика их инженерных расчетов. Авто-реф.Дис.канд.тех.наук. М., МТИХТ им.М.В.Ломоносова, 1983.

82. Авт.свид.495811 (СССР). Опубл.в Б.И., 1975, № 46, с.157.

83. А.А.Кутьков, Н.М.Мамаев, С.М.Губарев, В.Г.Алтынов. Пластические массы, 1982, № 2, с.45-46.

84. В.В.Абрамов, А.И.Школьник, М.Ф.Яковлев, В.Л.Макаров. Пластические массы, 1982, № 12, с.52-56.

85. Э.Л.Калинчев, И.Л.Кацевман. Автоматизация технологического процесса изготовления изделий на литьевых машинах. М.,1. НИИМаш, 1979, с.6-45.

86. Влияние конструкции пластмассовых изделий на их эксплуатационные свойства. Тезисы семинара. М., МДНТП им.Ф.Дзержинского, 1974.

87. Е.И.Степанычев. В сб.:"Влияние конструкции пластмассовых изделий на их эксплуатационные свойства", 1974, М., МДНТП им.Ф.Дзержинского, с.15-16.

88. А.А.Штурман. В сб.:"Влияние конструкции пластмассовых изделий на их эксплуатационные свойства", 1974, М., МДНТПим.Ф.Дзержинского, с.23-29.

89. Г.В.Сагалаев, Н.Б.Ушакова, В.А.Павлов. В сб.:"Влияние конструкции пластмассовых изделий на их эксплуатационные свойства", 1974, М., МДНТП им.Ф.Дзержинского, с.134-136.

90. В.В.Богданов. Методы исследования технологических свойств пластмасс. I., Изд.Ленинградского университета, 1978, с.18-60.

91. Г.Ф.Никольская, А.М.Никольский. В сб.:"Влияние конструкции пластмассовых изделий на их эксплуатационные свойства", М., МДНТП им.Ф.Дзержинского, 1974, с.130-133.

92. И.М.Керштейн. В сб.:"Влияние конструкции, пластмассовых изделий на их эксплуатационные свойства". М., МДНТП им.Ф.Дзержинского, 1974, с.17-22.

93. А.Л.Левин , Э.А.Майорова. В сб.:"Влияние конструкции пластмассовых изделий на их эксплуатационные свойства". М., МДНТП им.Ф.Дзержинского, 1974, с.38-43.

94. В.М.ВиноградовЮ.А.Лапин и др. В сб. .'"Влияние конструкции пластмассовых изделий на их эксплуатационные свойства". М., МДНТП им.Ф.Дзержинского, 1974, с.75-80.

95. А.А.Пешехонов, М,П.Шапенков. В сб.:"Влияние конструкции пластмассовых изделий на их эксплуатационные свойства". М., МДНТП им.Ф.Дзержинского, 1974, о.155-163.

96. Л.А.Ершов, В.М.Листков, С.С.Мнацаканов. Литье под давлением изделий сложной формы из наполненного полиэтилена, Л., ДДНТП, 1979, с.6-10.

97. А.И.Потапов, Ф.П.Пеккер. Неразрушающий контроль конструкций из композиционных материалов. Л.Машиностроение, 1977, с.72-145.

98. М.В.Гершберг, С.В.Илюшин, В.Н.Смирнов. Неразрушающие методы контроля судостроительных стеклопластиков. Л., Судостроение, 1971, с.199-210.юз. L. Ftshez. Hottlopteclte Siwc-i&tai 6сha ног of & Ptamcnaies МосГегп P&zsties, i960, Vol. 51, №0, p.20-m

99. А.И.Потапов, Г.Л.Баранов. Неразрушающий контроль качества стеклопластиков. Л., ЛДНТП, 1972, с.31-46.

100. Г.В.Сагалаев, Н.В.Андрианова/З.В.Власов, Б.С.Грачева. Пластические массы, 1966, № 7, с.37-39.

101. Е.И.Марам, Э.Л.Калинчев. Пластические массы, 1971, № 9, с.27-29.

102. В.В.Клюев. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий, кн.1, М., Машиностроение, 1976, с.7-54.

103. Н.С.Тихомирова, А.Н.Громов, Ю.М.Монахов, Г.С.Молчанова. Пластические массы, 1979, № 6, с.60-61.

104. А.Я*Малкин, М.Л.Фридман. Пластические массы, 1976, № 8, с.23-28.по. Scheinei LL, Ptas-l., Eng. i'975,blUQ , p Щ- 46.

105. В.А.Брагинский. Точное литье изделий из пластмасс. Л., Химия, 1977, с.16-42.

106. Э.Л.Калинчев, М.Б.Соковцева, Э.Д.Жуковская. Пластические массы, 1976, № 6, с.26-28.

107. А.Ш.Конбагаров, В.А.Брагинский, М.С.Тризно. В сб.: "Литье под давлением изделий из термопластов". М., МДНТП им.Ф.Дзержинского, 1979, с.69-74.

108. А.П.Савельев, В.А.Брагинский, Н.А.Зубарева, Э.А.Середа. Пластические массы, 1971, Ш 6, с.28-31.

109. LP.&ngct, Efjec/e of iheima? hisiovy:ol mautde-zs, vie-И/ „ Piasi and ЯиЦег Pwce$s\ -Ш, 3, A?, p. 13-75. . не. HaisieacC №Ufce£cl ffv Pi/?dez£e, Dames Swi //am P. Ve<i у {he vetctme, con Hot i/e, s/ili/?*?a&e ltPeczsi £/?g" /$/935, a/'-6, p. H-4

110. В.П.Соломко. Механика полимеров, 1970, № 6, с.10-31.

111. М.С.Акутин, З.Й.Салина, В.И.Николенко, Г.В.Ярцева, Л.Г.Малофеева. Пластические массы, 1974, № I, с.50-51.

112. А.М.Рагимов. Разработка технологии изготовления зубчатых колес из наполненного капрона (АТМ-2) методом литья под давлением. Дис.канд.техн.наук. М., МИТХТ им.Ломоносова, 1970.

113. Н-А. Stuaz{. 2>ie P/iysct cfe<i //ac/?/>#fe mezen, iy a, Sp'icngev, Be'i&Vi, /9S&,

114. И.Хуго, И.Кабелка, И.Кожеин и др. Конструкционные пластмассы. Свойства и применение. М., Машиностроение, 1969, с.26-90.

115. Е.Б.Тростянская, С.Н.Олесневич, В.М.Виноградов.

116. Пластические массы, 1977, № 2, с.61-63.

117. С.Б.Ратнер, И.И.Фарберова. Пластические массы, I960, № 4, с.30-32.

118. С.Б.Ратнер. ДАН СССР, 1963, В 4, с.150-154.

119. Ш.М.Билик. Микрогеометрия деталей машин. М., Машиностроение, 1973, с.5-40.

120. М.М.Хрущев, М.А.Бабичев. Исследования изнашивания металлов. М., Изд.АН СССР, I960, с.26-40.

121. А.Я.Малкин, А.С.Аскадский, В.В.Коврига. Методы измерения механических свойств полимеров. М., Химия, 1978.

122. Б.Г.Никитин, В.В.Марусенко. Пластические массы, 1969, В 6, с.42-44.

123. А.А.Штурман, А.Н.Берлин. Пластические массы, 1974, № 7, с.58-56.

124. А.А.Штурман, А.Н.Берлин. В сб.:"Вопросы взаимозаменяемости и точности деталей из пластмасс в свете задач II-й пятилетки". Л., ЛДНТП, 1981, С.52-57.

125. Г.М.Бартенев. В.В.Лаврентьев. Трение и износ полимеров. М., Химия, 1972, с.156-191.

126. С.В.Шербаков. Исследование работоспособности полимерных зубчатых колес. Автореф.Дис.канд.техн.наук, Минск, 1965.

127. В.А.Белый, А.Н.Свириденок, С.В.Щербаков. Зубчатые передачи из пластмасс. Минск, 1965, с.ПО-136.

128. И.В.Крагельский, Е.Ф.Непомнящий. В сб.:"Фрикционный износ резин". М., Химия, 1964, с.46-51.

129. И.В.Крагельский, Е.С.Непомнящий, Г.М.Хареч. Усталостный механизм износа и контактная методика аналитической оценки величины износа поверхностей трения при скольжении. М., Наука,1967.

130. В.П.Митрович. В сб.'."Пластические массы как антифрикционные материалы", М., АН GGGP, 1961, с.32-39.

131. Н.Д.Демкин. Фактическая площадь касания твердах поверхностей. М., АН СССР, 1962, с.41-48.

132. Э.Л.Калинчев, Е.И.Марам, Э.Д.Жуковская. Исследование литьевых образцов из поликарбоната, полиамида-12) и формальдегида для испытаний пластмасс. М., НИИТЭХИМ, 1976, с.18-80.

133. П.Р.Бельник, Е.Е.Глухов, Г.В.Сагалаев. Пластические массы. 1976, № 6, с.29-32.

134. Н.М.Козлов. Применение полимерных материалов в конструкциях, работающих под нагрузкой. М., Химия, 1966.

135. И.П.Ашмарин, Н.Н.Васильев, В.А.Амбросов. Быстрые методы статической обработки и планирование экспериментов. Л., Изд. Ленинградского университета, 1971, с.26-61.

136. Ч.Хикс. Основные принципы планирования эксперимента. М., Наука, 1967.

137. ОСТ 25 624-76. Изготовление деталей приборов из термопластов методом литья под давлением. Типовой технологический процесс.

138. И.Д.Симонов-Емельянов, В.М.Батий, Е.Н.Попов, Е.Е.Глухов. Пластические массы, 1981, В 3, с.39-41.

139. Д.Филин. Введение в теорию планирования экспериментов.

140. М., Наука, 1970, с.116-143.

141. А.К.Митропольский. Техника статистических вычислений. М., Наука, 1971, с. 393^60.

142. В.В.Абрамов, А.Н.Школьник. В сб.:"Применение пластмасс в народном хозяйстве в свете решений ХХУТ съезда КПСС". М., МДНТП им.Ф.Э.Дзержинского, 1982, с.67-72.

143. Э.Л.Калинчев, М.Б.Саковцева. Свойства и переработка термопластов. Я., Химия, 1983.

144. В.Г.Бортников. Основы технологии переработки пластических масс. Л., Химия, 1983.

145. М.Л.Кацевман. Исследование и расчет технологических параметров литья, обеспечивающих заданную структуру и свойства термопластов в литьевых изделиях. Автореф.Дис.канд.тех.наук. М., НИИПМ, 1978.