автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.06, диссертация на тему:Технология литья высокоточных изделий из термопластов при повышенном давлении

МОСКОНОВИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ

тонкой ащчЕской технолога хшт и. а Ломоносова

Н^ правах рукописи Для служебного польэования 8кз. N' 62.

УДН 378.067i 678.743

ШЛЫКОВА ТАТЬЯНА СЕРГЕЕВНА

ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЬЯ ВЬСОНОТОЧНЦХ ИЗДЕЛИЯ из ТЕРМОПЛАСТОВ ПРИ ПОВШШЮУ ДАВЛЕНИИ

Специальность Об. 17. Об - Технология переработка1 пластических масс и стеклопластиков

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

IfocKBa - 1992

г

D

_дсп

'&ó

Работа выполнена 'Пластик".

Научные руководителя:

Ь Научно-производственном объединении

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук,профессор Абрамов Е Е

Доктор химических йаун»профессор Кулевнев ЕЙ.

Доктор химических наук,профессор Кербер к. Л.

Доктор технических наук, Профессор Калинчев а Л.

Ведущее предприятие - НГКУТочнсть" г. Тула

Защита состоится В9 июня 1092 г. в чао. не воседании Снециалиэировгмного Совета Д 063.41.04 в Ыэсковс-ком ордена Трудового Красного Знамени института тонкой химической технологии им. 11Е Ломоносова по адресу) 119631, Москва, ул. М. Пироговская, д. 1.

С диссертацией Можно овнакомитьоя в библиотеке 1ИШ им. н. а Ломоносова.

Автореферат разослан

мая 1992 Г.

Ученый секретарь Специализированного Совета Л 063.41.04 доктор физико-математических наук.про^ссор

Карташев 9. М.

Актуальность проблемы. Качество изделий радиотехнической,электронной и часовой промышленности определяется точностью комплектующих деталей из пластмасс,которые долдны характеризоваться 7-8 квалитетом точности размеров,долговременной прочностью и размерной стабильностью. В настоящее время достижимая точность деталей из пластмасс соответствует, а основном,9 кзалитету, что не удовлетворяет предъявляемый требованиям. В связи о возраставдэй потребностью в высокоточных деталях, ведется поиск путей дальнейшего повышения точности.

Известно,что воздействие высокого давления на полимерные материалы приводит Н увеличению их плотности, прочности и снижению усадки. Однако,следует отметить,что до настоящего времени применение такого давления формования в целях повышения точности изучалось недостаточно.

В связи о этим,работы,направленные на исследование процесса литья при повышенном давлении о целью дальнейшего повышения эксплуатационных свойств и точности размеров изделий из пластмасс,являются весьма актуальными. Основным показателем,определяющим точность размеров изделий из пластмасс,яввдется усадка и ее стабильность от цикла К циклу, поэтому особую актуальность представляет исследование путей регулирования усадки, исходя из зависимости сдимаемооти термопластов от давления.

Рель работы заключается в исследовании влияния повышенного давления (до 600 ЫПа) на свойства конструкционных термопластов,используемых для точного литья и в разработке,на основе полученных результатов, технологического процесса изготовления литьевых деталей 7-8 квали:ета точности. Решение поставленной задачи проводилось в следующих основных направлениях:

-разработка аппаратурного оформления процесса литья при повышенном давлении (до 500 УПа);

-исследование влияния повышенного давления литья на усадку и на колебание усадки деталей из термопластов;

-исследование структуры опытных образцов,полученных при повышенном давлении;

-изучение влияния повышенного давления дитья на прсчностние свойства}

-исследование долговременной прочности и стабильности раэиер^в образцов,полученных при повышенном давлении.

Научная новизна работы - разработано оригинальное аппаратурное оформление процесса литья,обеспечиваодэе давление до 600 МПа непосредственно в форме,устанавливавмой на серийные литьевые машины. Конструкция данной формы защищена авторским свидетельством. Швы-иение давления осуществляется непосредственно в оформляющей полости литьевой Форш за счет усилия смыкания,передаваемого через посредство упругих элементов иа перемедашгеся оформляющие внакИ;

-исследовано влияние повышенного давления литья на усадку и колебание усадки аморфных и кристаллических термопластов;

-установлена связь между параметрами структуры и увеличением прочности опытных образцов.полученных при повышенном давлении;

-выявлена трехслойная модель макроструктурной организации опытных образцов,состоящая из центрального,среднего и поверхностного слоев,отличающаяся значительным увеличением доли центрального слоя,характеризующегося наличием ориентированной фазы у ВЭБП;

-используя методы определения сопротивления ползучести и бесконтактной линейной дилатометрк.1 показано, что долговременная прочность и стабильность размеров под действием нагрузки и температуры у образцов, полученных при повышенном давлении выше,чем у образцов,отлитых по обычной технологии.

Практическое использование результатов исследования, разработано и создано оригинальное аппаратурное оформление процесса литья при повышенном давлении. Повышение давления осуществляется непосредственно в оформляющей полости литьевой формы ва счет усилия смыкания литьевой машины,передаваемого через посредство упругих элементов на перемещающиеся оформляющие знаки.

Результаты исследования процесса литья при повышенном давлении позволили позысить точность чзделий из термопластов до 7-8 квалитета По принципу,положенному в основу создания процесоа литья при повышенном давлении, изготовлены литьевые формы на изделия повышенной точности. Выпущены опытные партии изделий типа "уплотнительный элемент" источников питания электронных часов для Кусинского завода точных технических камней,8убчатых колес для НПО''Точность" (г.Тула) , изделий "шайба" сверхминиатюрных диэлектрических элементов радиоизмерительной аппаратуры для ННИПИ "Кварц" (г. Н. Новгород).

Результаты контроля размеров показали,что изделия,полученные литьем при повышенном давлении характеризуются не только повышенной точностью.но и лучшей способностью сохранять размеры под действием нагрузки.

Объекты1 ¡v ш'тодьг исследования;. В качестве материалов для исследования влияний повышенного давлений' литья на1 Точность изделий иэ Пластмасс «¿пользовались конструкци&нные термопласты ПЭВП 275-83 f ТУ й-Ой-1870-79) .СФД Ш ВС (ТУ6-05-1932-В2). ПА-610( Г0СТ10589-8С;, ПК-2С СТУ 6-OS-68-89),АБС-2020 (ТУ 6-05-1587-84).

Опытные образцы для исследования влиянии повышенного давления на свойства термопластов получали на литьевой машино Д 3127-63,раОо-такдеЯ в рe-mi? литьевого прессования.

Усадка опытник образцов рассчитывалась в соответствии с ГОС. 18516-80 (С? СЭВ 890-78), Статистическая обработ(са результатов измерений с целью определения хлебания усадки и разброса по другим показателя« проводилась по ГОСТ 14359-69 с помощью электронной прог-pai>!)&!"Synpbony" на персональном компьютере типа IBM PC/AT-286. Исследование влияния давления и температуры на сжимаемость осуществлялось на установке "Инявктометр'ЧФфма "Геттфгрт"). Удельный объеы опытных образцов, полученных при различных режимах,определялся как величина, обратная плотности. Плотность,в свою очередь,определялась в соответствии о ГОСТ 16139-69 гидростатическим взвешиванием, <1мзико-ыеха-иические показатели определяли по ГОСТ 11262-80.

Исследование структуры литьевых образцов проводили фотоие-ри-ческим методом,количественные измерения - яа рентгеновском дифракто-метре.Фоторентгенограммы получади методом "на просвет" на аппарате УРС-55. Использовали характеристическое излучение СИ-К^ с длиной водны 54 Д ,филыгрованцое Hi-фольгой. Азимутальное распределение интенсивности рефлекса (110) для образцов ШЕЛ получали на дифрактометре "UKD-6" о использованием текстурной приставки Т2-6. Калориметрические измерения проводили на калориметре "Me-ttler", ■модель FP-800.

■Испытания на ползучесть проводили иа пятнадидтипсэиционмьк етеддах с -водяным термостатированиеы.

- 4 -

результаты экспериментов и их обсуждение

1. Разработка аппаратурного оформления процесса литья при повышенном давлении.

Литьевые машины, выпускаемые аз рубежом для получения точных деталей из пластмасс,характеризуются давлением литья до 350 МПа.Для повышения давления литья до 500 МПз литьевая машина должна быть укомплектована специальным узлом впрыска На базе прибора "Кнжекто-мстр" (фирма "Геттферт") нами был разработан и смонтировал узел впрыска,состоящий из цилиндров высокого давления и шековой подачи материала,соединенных переходным цилиндром. При разработке узла впрыска жесткие требования предъявлялись к выбору «арок сталей, к точности изготовления деталей и к их термической обработке. Диаметр поршня выбирался из условия создания гидроцилиндром узла впрыска давления расплава перед поршнем 500 МПа. Необходимость ооэдания такого давления потребовала проведения расчетов на прочность резьбового соединения сопла и цилиндра высокого давления, а также расчета устойчивости поршня. Соблюдение перечисленных требований создает дополнительные трудности при организации серийного выпуска литьевых машин о узлом впрыска высокого давления.'

В связи с этим была разработана литьевая форма, с помощью кото-роя возможно повышение давления непосредственно в оформляющей полости, используя усилие смыкания литьевой малины. Литьевая машина, на которой устанавливается данная литьевая форма,должна работать в режиме литьевого прессования. Основной особенностью формы является наличие упругих элементов и перемещающихся знаков. На рис. 1 представлена схема литьевой формы,которая работает следующим образом, после смыкания формы, при усилии, приводящем к деформации упругих элементов на величину, составляющую Z0X от предельновозможной деформации,осуществляется впрыск расплг за полимера в оформляющую полость при традиционном давлении литья. После впрыска машина автоматически переходит э режим литьевого прессования,происходит подпрессовка' полимера.Под действием ¡«акешлалького усилия смыкания упругие элементы полностью деформируются и литниковая втулка перемешается в оформляющую полость, выполняя роль плунжера, создающего повышенное давление на полимер. Однако,осуществить уплотнение расплава в литьевой форме,описанной конструкции,с точечными впусками невозможно, вследствие уве-.-н-.чення потерь давления,возникающих при предавливании расплава

-s-

-

через»точечные »пуски и быстрого охлаждения в них полимера

В связи с зтим.пред/пжена конструкция Форш, в которой предусмотрено уплотнение полимера перемещающимися офоршивдими знаками оо стороны подвижной полуформы (рис. 2}.

Таким образом,было опробовано два способа литья при повышенном давлении,еля которых общим признаком является то,что максимальное давление формируется на стадии выдеряки под давлением.Однако,каждый из данных способов имеет свои особенности.

Литье термопластов с помощью цилиндра высокого давления характеризуется значительными скоростями впрыска,что приводит к положительным результатам при формовании тонкостенных изделий. В свою очередь,повышение давления в полости формы перемещающимися оформляющими знаками сопровождается меньшими потерями давления. Данный способ предпочтительнее использовать при формовании толстостенных изделий.

2. Исследование сжимаемости термопластов,усадки и колебания усадки в диапазоне давления литья до 600 Ша.

Широко известны исследования,направленные иа снижение колебания усадки при литье за счет использования "конструкционных" полимерных материалов,создания или подбора марочного ассортимента пластмасс ( в том числе за счет модификации) с минимальные разбросом технологически: свойств, а такда эа счет стабилизации технологических парздет-ров' процесса литья. Применение высоких давлений литья,исследуемое в настоящей работе,позволяет за счет управления огшмаемсютью расплавов термопластов компенсировать влиянии© внешне Боэмуцаюдщ фштхоров на размерную точность литьевых деталей.

Таким образом, сшмаемость термопластов очень ва^а для процесс-литья под давлением, поскольку за счет сжатия расплава могяо частично скомпенсировать его усадку. Изменения раэыеров образцов из термопластов, в зависимости от температуры, ыогут быть определены с по-моезью таких характеристик, как объемный или линейный козф&гаиеи? термического расширения. Изменение объема полимеров при охлаждении можно скомпенсировать дополнительным объемом еа счот уплотнения при повышении давления литья и довести усадку до нуля.

Это условие может быть выражено следующим уравнением:

ДИТЬЕВАЯ ФО РИА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ.

3 2 4 4

Рис.2.

о

2-иромежугсчннв ллигы; 4-Дитнич;

Я-Перчмеит;!':!''с;»

где первый член уравнения представляет собой величину изменения объема полимера за счет давления, т.е. сжимаемость,второй - изменение объема в соответствии с коэффициентом объемного термического расширения. В работах Айбиндера 0. Б. с соавторами изложены общие ¡закономерности изменения сжимаемости различных полимеров под действием давления.

Однако в литературе отсутствует данные по сжимаемости исследуемых нами термопластов под действием температур и давлений, в интервале значений,имеющих место при лиитье под давлением. В связи с этим,для разработанного нами процесса литья необходимо было выяснить влияние давлений ( в диапазоне 100-500 МПа ) и температур на относительное изменение объема кристаллизующихся и аморфных полимеров. Дилатометрические исследования проводили на приборе "Инжекто-метр" фирмы "Геттферт".

На рис. 3 представлены экспериментальные дилатометрические кривые, описывающие относительное изменение объема образцов ив ГОВП и ПК в зависимости от температуры и давления,а также приведены зависимости, известные из литературы, характеризующие объемное термическое . расширение, для наглядности показанныэ о положительным знаком. На рис. За видно, что максимальное термическое расширение ПЭБП при температуре 200°С составляет ЕбХ. Чтобы скомпенсировать данное расширение при указанной температуре необходимо давление ВСЮ МПа. В реальном процессе литья температура полимера в момент сиатия в форме может колебаться в диапазоне температур стенки формы и рас1 плава Эксперименты показали, что используя данные,представленные на рис. 3, в зависимости от конфигурации изделия и температурного режима переработки можно экспериментально определить давление литьй, обеспечивающее получение иэдьлий повышенной точности размеров.

В связи с тем, что объемное термическое расширение полимера в процессе литья компенсируется ва счет уплотнения дополнительным объемом расплава при повышении давления, возникла необходимость исследования влияния давления на удельный объем образцов,полученных из термопластов при различных режимах литья.

Характер зависимости удельного объема от давления литья для исследуемых термопластов представлен на рис. 4а. Уменьшение удельного объема кристаллизующихся термопластов при вадаяной температуре с увеличением давления происходит в результате более полного протекания процесса кристаллизации,которая сопровождается формированием под действием высокого давления структур,кристаллизующихся при более

-9л

-0<Гь®мн. г,р\ Н»—га0 МПа\ ШмПа\ е- - 100 МП а { -Л- - $00 МПа; -о— 500МПа;

Рис.3.Зависимость сжим« емости:ч).ПЭВП,б).ПК от температуры при различных делениях.

-ю-

0

Зависимость удельного объемя обрязцор от дарения литья и температуры рясплква.

- и -

Высоких температура«, Вследствие этого наблюдается смещение температура качала кристаллизации в область более высоких значений. Смещение температуры кристаллизации образцов из ГОШ, СФД и ПА подтверждается данными калориметрических исследований, представленных в

I. Уменьшение удельного объема аморфных термопластов объясняется их сжимаемость**.

Интерео представляет аависимость удельного объема образцов ПЗВЛ, полученных при давлении литья 500 Mía, от температуры расплава, представленная на рис. 46. Данная экспериментальная зависимость,а так»; рентгенографические и дилатометрические исследования,списалв литературе, показывают, что уменьшение удельного объема происходит иэ-ва увеличения степени кристалличности 1Ш1 Следовательно, снижайте температуры расплава до 160*0 приводит к затормаживанию процесса кристаллизации и к уменьшению плотности ГОВД.

Процессом кристаллизации,в основном, определяется также и усадка кристаллизующихся полимеров, (Зависимость усадки кристаллизующихся полимеров от давления литья при различных температурах расплава и формы представлена на рио.5а, Рч образцах из ГЕЭВП о понижением температуры раоплава от 210*0 до 160»0 наблюдается уменьшение усадки от 1,6% Да 0,4%. Это свидетельствует о том, что онижение температуры расплава до значений,близких к температуре плавления,затормаживает процесс кристаллизации и значительная доля полимера остается в аморфной фазе,усадка которой определяется величиной сжимаемости. Минималььая усадка и максимальны точность образцов из ШВП наблюдается при литье под давлением 500 ЬШа.Как было показано ранее .при таком значении давления литья происходит компенсация объемного термического расширения. СФД, как и ГОШ, быстро кристаллизувдийся полимер. В связи с тем,что повышение давления и температуры формы способствует более полному протеканию процесса кристалллэаили,происходит увеличение усадки образцов из СФД от 1,ЕХ до 2,331.

Усадка образцов иа ПА уменьшается с ростом давления до 0,6%. Характер изменения усадки от давления литья, в связи с тем,что степень кристалличности ПА-610 составляет только 30-&6Х, определяется сжимав-костью аморфной фазы. Колебания усадки кристаллических полипаров: ПЭШ, ПА, СФД, соответствуют полю допуска 9 квалитета. Усьдиэ «Срае-цов. вэ аморфных полимэров; ПН и ABO (рис. Бб) определяется епаш-мостьо этих полимеров под действием давления и сост&вляе? 0,042 ц 0,06% соответственно. Колебание усадки образцов из данных термопластов соответствуют полю допуска 7 кзалмтета.

т

C<PJ>i

m

-flW> al

tf>*№$; tvsßo'a

W>,Mfî<t

•ПА;

500' P, МП а.

Рис.З.Зчрисимэсть усчдки обрчзцор из:ч).кристял-лизуюцихся; б).чмэр*ных термопластов.

Более высокая точность образцов из аморфных термопластов объясняется тем,что их усадка определяется только термическим сокращением, которое можно скомпенсировать дополнительным объемом полимера с помощью высокого давления. Усадка кристаллизующихся полимеров за-йиоит еще и от процесса кристаллизации,в результате которого присудит значительное уменьшение размеров.

Таким образом,повышение точности размеров образцов из термопластов определяется компенсациией дополнительным объемом распларп объемного термического расширения с помощью высокого давленния,определяемого экспериментально.

3. Рентгенографические исследования структуры образцов,полученных при повышенном давлении.

Рентгенографические исследования проведены на поперечных срезах о рабочей части стандартного образца "лопатка". Установлено, что рентгенограммы образцов из кристаллизующихся полимеров: ПЭВП, ПА и СФД характеризуются наличием резких дебаевских колец. Распределение интенсивности по дебаевским кольцам для всех кристаллизующихся термопластов, за исключением ПЭВП, однс .'.но,что с рентгенографической Точки зрения свидетельствует о налич;,.1 ¡^текстуры в литьевых образцах, независимо от режима литья. На рентгенограммах образцов из ПЭВП наблюдаются рефлексы (110) и (200). Оценка рентгенограмм,полученных В большй углах дифракции по рефлексам (110,200) показала наличие в образцах ПЭВП 1Г- и "if-текстур. Визуальный анализ при трехсоткратном увеличении поперечного среза о рабочей части лопатки из ПЭВП обнаружил трехслойную структуру. В результате расчета площади поперечного сечения по слоям выявлено,что центральный слой составляет около 60X от плосзди поперечного сечения образца. На два других слоя: поверхностный п средний приходится по 25% от плошали поперечного сечения. При традиционном истоде литья площадь поперечного сечения по слоям распределяется следующим образом: поверхностный -Б5Х, средний -14%,центральный -21%. При уплотнении полимера с помощью высокого давления происходит значительное увеличение доли центрального и среднего слоев,сопровождающееся уменьшением площади поверхностного слоя. Послойное сравнение рентгенограмм образцов из ПЭВП показало, что при традиционном режиме литья центральный слой состоит из кристаллитов с "¡^текстурой, кристаллиты с с-текстурой имеются лишь в поверхностном и. среднем слоях. В образцах, полученных при повышенном дав-

лении литья кристаллиты о ^ориентацией имеются во всему сечению. Количественная оценка доли Кристаллитов о "^текстурой осуществлялась по азимутальному распределению рефдекоа (110) с помощью дифрак-тометра. Доля кристаллитов,ориентированных по направлению течения в образцах из ПЗВП, полученных при повышенном и традиционной давлении литья составляет 24Х и 13Х,соответственно.

С помощью калориметрических исследований были получены значения температур плавления (Тп) и температур стеклования (Тс) исследуемых образцов. На термограммах Плавления образцов на ЦВЩ, полученных при повышенном давлении Еьнвлено наличие двух пиков плавления, что свидетельствует о присутствии кристаллических структур, ! плавящихся при различных температурах около 136*и 140*0. ВНачевия Тп и Тс исследуемых термопластов приведены в таблице 1,

Таблица 1

Значения температуры плавления (Тп) и температуры

стеклования (Тс) образцов, из различных полимеров.

Материал : Тп и Тс образцов полу-» Тп и То образцов,поду-

ченных при традицион- ченных при повышенном : ном I- эюшэ литья, "С ? давлении литья, *С

ПА-61О СФД BU ВС ПК-2

АБС-2020 ПЭВП

222 179 161 104

136

£23 181 161 108 140

Анализ значений температуры,представленных в таблице 1 лока-еал, что Тп образцов из ГОШ,С4Д Ш » Д1А-640 а Тс образцов да. АБС-2020, полученных при повышенном давлении «тья и/тщ -более высокие значения по сравнению <с ¿Хфаацаш,-снятыми що традиционной технологии.

Таким образом,сщруксуриые доследования .подтвердили лыешэние M и тс (в область более »ысаких значений & «наличие .ориентированной фааы в образцах .из П9ВП, полученных дари (повышенном давлении ютвя.люторая обеспечивает увеличение ¡гфочнЬсхи.

4. Влияние повышенного давления литья на прочностные свойства

3 связи с тем,что качество изделий из пластмасс определяется не только способностью их размеров укладываться ■ в нудное поле допуска, но и достаточным уровнем прочности,возникла необходимость в исследовании влияния повышенного давления литья на прочностные свойства термопластов.В результате исследований выявлено, что значения величины разрушающего напряжения при растяжении образцов из ПЭВП увеличиваются от 30 до 60 Кпа при увеличении давления литья до 500 ИПа с понижением температуры расплава до 1603С. Увеличение прочности объясняется наличием ориентированных структур и,как показано ранее, доля их в образцах из ПЭВП с повышением давления литья возрастает. Что касается разрушающего напряжения при растяяешга образцов из ПА, СФД.ПК и АБС-пластика,то с повышением давления литья зна-чекия атой величины для всея перечисленных полимеров увеличивается незначительно - на 5-02.

Полученные результаты можно обменить отсутствием ориентированных структур,что подтверждено результатами рентгенографических исследований.

5. Исследования долговременной прочности и стабильности размеров под действием постоянной нагрузки.

Для конструкционных полимеров особенно вачста способность вы-дергптать длительное действие внесней силы (нагрузки) при сохранении размеров в заданных пределах. Это определяется величиной и эаконо-нернсстяг.з! ползучести. Цельо испытаний на ползучесть образцов из r.cc.'e.nyeinz; тгрютлластов, полученных при традиционном реяшэ и при поеданием дазлзшм литья,явилось определение характера влияния постоянного растягивающего напрягенил,составляющего 4; 6 и 12 Ша.на стабильность линейных размеров.В ходе исследований установлено,что изменение размеров образцов,полученных при повышенном давлении,под действием нагрузки,равной,например,4 НПа, на 10-40% ( в зависимости от материала) иеньсе.чем у образцов,полученных по традиционной технологии. Сопротивление ползучести описывается не Только изменением размеров,ко и изменением модуля ползучести под действием нагрузки. Кз рис. 6 видно,чго образцы изготовленные при повышенном давлении литья имеют более высокий модуль ползучести по сравнению с образца-

й-ч:

41

-о- \ •

\ fe

%

¡ 4

i X

Щ

4 ГТЧ

10"* w1

-о- -CP3 тьс; ПК-г;

-man; ПА-010;

Рис.6.Зависимости модуля ползучести при напряжении В МП* от времени.

ми,полученными по традиционному режиму литья. Результаты испытаний свидетельствуют таю» о том, что модуль упругости снижается во времени, однако закономерность снияюння модуля для образцов,полученных при повышенном давлении литья и по традиционной технологии одинаковая. Как видно из рисунка,степень снижения модуля упругости для ПК,СФД.ГОБП и ПА на базе времени от 4 минут до 10000 часов,достигает, соответственно,1,6; 6,5; 2,В и 9,2. Из кривых,описывала« изменение модуля упругости видно, что наибольшим сопротивлением ползучести обладают ПК и ПЭВП, наименьшим - С£Д и ПЛ. Из литературных данных известно,что увеличение давления,воздействующего на пэлкшр.нз 100 МПа ведет к увеличению времени релаксации на 2-3 порядка. Следовательно,с ростом давления литья увеличивается время релаксации. При одном и том ке времени действия внешней силы, полимерная система', обладающая большим временем релаксации менее податлива к изменению линейных размеров.

Таким образом,разработанный процесс литья, при повышенном давлении позволяет получать изделия,характеризующиеся более высокими значениями модуля упругости и стабильности размеров под действием нагрузки по сравнению с изделиями, отлитыми при традиционном реякмэ литья.

6. Технология изготовления высокоточных изделий из термопластов и промышленное применение результатов исследований.

* Как правило, точные изделия - это изделия сложной конфигура-

ции,которые не подвергаются дальнейшей механической обработке. Раз меры этих изделий долины соответствовать 7-8 квалитетам точности. Технологический процесс литья высокоточных изделий при повышенном давлении включает в себя те яв основные этапы,что и традиционный процесс литья. В связи с тем, что обеспечение высотой точности отливаемых изделий осуществляется при повышенном давлении, реализуемом с помощью оригинальной конструкции литьевой формы,техническое задание на проектирование и изготовление оснастки предусматривает выполнение следующих условий:

-обеспечение точности изготовления оформляющей погосте гктьевой ¿ормы на 1-2 квалитета выше точности отливаемых издетй',

-литьевая форма для литья при повышенном дав лею?» д&шса располагать системой Фиксации оформляющих перемещающихся ЗШШ, дозволяющей им продвинуться в оформляющую полость ад 88дату& МДИЧИНУ и

создать при этом необходимое давление}

-давление в полости формы определяемся условием смыкания машины, сжимаемостью расплава полимера,рругиыи свойствами таредьчатщ пружин и площадью сечения оформляющих перемещающихся знаков;

-влияние конструкции изделия на величину усадки предусматривает проектирование первоначального варианта формсюбраэухяза злементов литьевой формы для получения имитаторов, т, е, заготовок,близких по форме и размерам к изделию;

-выбор на основании экспериментальных даньых технологических параметров, обеспечивающих необходимую точность на имитаторах;

-расчет размеров формообразующих элементов для получения' изделий с учетом усадки,достигнутой на имитаторах.

Выполнение перечисленных требований позволило обеопечить широкое промышленное применение результатов исследования. На Кусинско) ваводе точных технических камней ( совместно с ШИчаспром) выпущены опытные партии уплотнительных элементов источников питания электронных часов из ПЭВП и ПА 6,6 с применением давления до 380 МПа, Точность размеров уплотнительных элементов повысилась о 12 до 10 квали-тета.В НПО"Пластик" на литьеЕой машине,снабженной специальным узлом впрыска,обеспечивающим давление литья 600 МПа для ННИПИ "Кварц** (г. Н. Новгород) изготовлена опытная партия деталей "шайба" и "контакт" для сверхминиатюрных диэлектрических элементов радиоизмерительной аппаратуры. Линейные размеры данных изделий находятся в пола допуска 7 газалитета Показано, что повшение давления литья позволяет повысить не только точность размеров,но и снизить процент брака, связанный с недоливом изделий с толщиной 0,07 мм.

Для НПО-Точность" (г.Тула} выпущена опытная партия зубчатых колес из антифрикционного материала на основе ПК-2. Точность деталей по наружному диаметру зубчатого колеса соответствует 7 коалите-ту. Зубчатые колеса изготовлены ца литьевой форме,конструкция icoiopoi позволяет повышать давление непосредственно В оформляюорй полости д( 500 bffla. Отмечено,что данная конструкция формы делает возможным уплотнение расплава в оформляющей полости на стадии выдержки под давлением и достижение не только повышения точности, но и оформлр^ека чественных -толстостенных изделии.

Таким образом,разработанная технология литья под высоким давлением обеспечивает получение изделий из пластмасс,точность котори соответствует полю допуска 7-9 квалитетов.

n -te-

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДИ.

1.Использование повышенного давления (до 600 ЫПа) при литье термопластов явилось сильнодействующим технологическим фактором, обеспечивающим значительное сужение поля рассеяния размеров литьевых деталей и,вследствие этого, повышение их точности.

2. Новое аппаратурное оформление процесса литья при повышенном давлении, смонтированное на литьевой машине,работающей в режиме литьевого пресссЕанкя, обеспечило практическую всзкгжюсть формования деталей из термопластов с повышенной точностью размеров.

3. Исследование влияния повышенного давления на усадку и колеба: ние усадки изделий из конструкционных термопластов (ПА-610.СФД ВМ Б0,ПК-2 и АБС-2020) позволили установить оптимальное значение давления и других технологических параметров, обеспечинвающих максимальную точность размеров. Повышение давления литья до 600 МПа при литье ПЭВП приводит не только к повышению точности до 9 квалитета.но и к росту прочностных показателей до уровня конструкционных термопластов. Это делает возможным применение ПЭВП для получения точных изделий.

4. Повышение точности обуславливается давлением,необходимым для компенсации объемного термического расширения термопластов,величина которого определена экспериментальна.

Б. Проведенные исследования подть-:, дили наличие ориентированной фазы в образцах,полученных при повышенном давлении,которая обеспечивает увеличение прочности. При послойном анализе поперечного среза образцов из ПЭВП отмеченно значительное увеличение доли центрального слоя, характеризующегося наличием "сГтекстуры. Термограммы исследуемых термопластов свидетельствует о повышении температуры плавления опытных образцов из ПЭВП.СФД и ПА и температуры стеклования образцов из ПК и АБС-пластика, подученных при повышенном давлении литья.

6. Установлено,что долговременная прочность и стабильность размеров под действием нагрузки у образцов,полученных при повышенном давлении на 10-50% (в зависимости от материала) выше,чем у образцов, отлитых по обычной технологии.

7. Результаты исследований подтверждены в производственных условиях при литье деталей повышенной точности типа "зубчатое го--лесо","шайба","контакт" для радиоизмерительной техники и "уплотни-тельный элемент" для источников питания электронных часов.

- 20 -

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Tshlykowa T.S. .Tshalaya N.М.,Kulesnew V.U. «Abranpv W.V. pressure injection moulding of thermoplastics,Polyirer of Eng. ,i09t, N3, p. 275.

2. Абрамов E E . Чаяая EII, Шлыкова Т. 0., Яаподьворание новых технологических приемов в получении высокоточных деталей Из Термопластов, Сб. Ыинэлектротехнромз "Обмен производственно-Техническим опытом",N9, 1990,с.16.

3. Чалая R М. .Шлыкова Т. 0. .Саламандра Т,0., Некоторые вэпррсц развития технологии и оборудования для получения точны» литьевых изделий,Сб. трудов ШЮ"Пластцк", Ü. .1689,0.10.

; 4. Шлыкова Т. 0.. Чалая Е & , Абрамов Е В., Макаров р. Л , Лурье Е. Е .Михайлов ЬФ. .Боровикова С. И, Литиевая форма для получения точных изделий при сверхвысоких давлениях,решение о выдаче авторского свидетельства от El. 01.88 по заявке Ц4238997/23-05 ОТ 24. 03. 87.

Б. Гольдберг И. Б., Чалая Е Ы., Абрамов Е Е , Шлыкова f, 0., JföKa-ров Е л. .Боровикова 0.U-, Литьевая форма для получения изделий Под -высоким давлением,Решение о выдаче авторскоро свидетельства от 29.03.90 по 8аявке N4650010/CÖ/E3225 ОТ 13.02,69.

6. Шлыкова Т. С., Чалая Е W., ГоДВДберг Ii • Арамов & Е , Макаров ЕЛ. .Боровикова с.М.. Литьевая форма ЙЛЯ получения изделий под высоким давлением.Решение о выдаче, авторского свидетельства о? 29.05.90 по заявке N4748498/23-05-186786 W 13.10.89,

7. Чалая Е IL .Шлыкова Т.О.,Колшгорцев V.В-,исследование получения пластмассовых уплотнителыш элементов высокой точности для миниатюрного источника питания, Сб, трудов {Шчаспроу.Ы. ,199t.С-10.

8. Отчет для сл>..ебного пользования per. N 0280028944, ЩЮ"Дяао-тик",ы. ,1988,"Изучить пу?и повышения точности наделай из термопластов".

Результаты работы иэлоданц ц обсрдецу;

1.Ha научно-технической {шиФерепцйИ рэлодцх учвищ ШО"Плас-Ti;K",U. ,1988.

2. На отраслевом научно-техническом сеьциара "Дрогреосда$ше технологические процессы и оборудование для переработки пластмасс",1989, Uhhck.

3. На секции "Полимеры" псковского дома Научно-технической про-

погадны,1989.

4, На научно-техйцческом семинаре "Швейшие направления по внедрений и переработка плаотмаоб",1090,Рига,

В. Ш семинаре "Материалы,оборудование и технология изготовления высокоточных йедвлиЯ иэ плаотмаоо",1990,Ияевск.