Температура литья различных видов пластика

О чем речь? Температура литья пластика – ключевой параметр технологического процесса, напрямую влияющий на качество конечного изделия и эффективность производства. От правильно подобранного температурного режима зависят текучесть расплава, полнота заполнения формы, уровень внутренних напряжений в материале и качество его поверхности.

Что учесть? Даже небольшие отклонения от оптимальных значений могут привести к дефектам: короблению, образованию пустот, трещинам или ухудшению механических свойств детали. Поэтому понимание температурных особенностей разных полимеров и умение их регулировать – обязательное условие успешного литья.

Этапы литья пластика под давлением

Проще всего создавать пластиковые детали с помощью метода литья под давлением. Процесс состоит из пяти этапов, важно соблюдать последовательность.

Наполнить и расплавить пластик

Процесс проводят в специальной машине для литья. В загрузочный бункер попадают гранулы термопластика. Это могут быть ABS, полипропилен, полистирол. Затем материал загружается в цилиндр со шнеком.

Там проходят два важных этапа: с помощью кольцевых электронагревателей происходит нагрев пластика, после чего он с помощью вращающегося шнека механически разогревается путем трения и сжатия гранул. Материал проходит путь к центру цилиндра, где становится плотным и вязким. При этом температура литья пластика должна составлять 160-300 °C.

Важно, чтобы прогрев материала был равномерным, стоит избегать повышенных температур, чтобы сырье не повредилось.

Обращают внимание и на влажность материала, некоторые виды пластика предварительно просушивают.

Заполнить форму и упаковать

Как только расплавленный пластик поступит в переднюю часть цилиндра, шнек будет продвигаться вперед. Это позволит протолкнуть полимер через сопло в литниковую систему пресс-формы. Плавление под давлением позволяет заполнить форму. Если его не настроить, то в полости будут пустоты из-за недолива, что приведет к браку в изделии.

Как только форма заполнится, начнется упаковка. Для этого материал нужно усадить, чтобы не получить дефектов в детали. На этом этапе размеры приводятся к нужным стандартам. В зависимости от материала и конструкции детали выбирают уровень давления на форму, он может достигать 50-200 Мпа.

Охладить и стабилизировать деталь

После того как проконтролировали литье пластика при высокой температуре, деталь надо остудить. Процесс должен проходить в закрытой пресс-форме. В нее встроены специальные каналы, через которые поступает холодная вода, что помогает быстрее охладить деталь. Данный этап довольно длительный по времени, потому что пластик наделен низкой проводимостью тепла и долго остывает.

При охлаждении пластик может уменьшиться до 2 %, все зависит от типа материала. Это обязательно нужно учесть при создании пресс-формы. Иногда ее не просто охлаждают, но и специально нагревают, поливая горячим маслом или патронными ТЭНами. Это позволяет улучшить качество поверхности пластика.

Открыть форму и вытащить изделие

Как только пластик остынет, нужно открыть пресс-форму, деталь будет извлечена с помощью специальных штифтов, плит и толкателей. Чтобы выталкивание прошло успешно, на изделии нужно предусмотреть технологические уклоны, они помогают корректно извлечь деталь.

Нужно учесть, что на материале могут остаться следы от выталкивателей. На стадии разработки детали надо это учесть, чтобы заломы не попадали на места, которые функционально важны в работе.

Проконтролировать на финальном этапе обработки

Данный этап включает последнюю обработку. При холодоканальном методе литник и его элементы отделяют, чтобы получить готовое изделие. Его могут просто отломать, скрутить или отрезать, все зависит от конструкции. Затем деталь рассматривают на предмет соответствия заданным размерам и форме, при недоделках проводят дополнительную механическую обработку.

Читайте также!

Ударопрочный пластик: свойства, способы получения, сферы применения

Подробнее

Если применялся метод горячеканальной системы, то нужно подождать, когда пластик застынет, после чего его извлекают из формы. Отметим, что при этом способе не используются литники и желоба, что упрощает изготовление изделия. Это делает процесс экономнее и сокращает время на производство при большом количестве экземпляров.

Важность подходящей температуры литья пластика

Одним из важнейших факторов при литье пластика является температура. От нее зависит, будет ли деталь соответствовать заданным нормам. Во время литья материал плавится и принимает нужную форму, затем происходят охлаждение и затвердевание детали. У каждого пластика свои параметры плавления.

Важно, чтобы температура позволяла достигнуть текучести материала и уменьшить число дефектов.

Если настроить слишком высокую температуру, то материал перегреется, а это ухудшит не только внешний вид, но и свойства материала. К тому же, при перегревании происходит порча пластика, материал начинает неприятно пахнуть, что не позволяет использовать его в пищевой промышленности или в изделиях с медицинским назначением.

Что касается низкой температуры литья пластика, то она тоже не рекомендуется. Материал просто не успеет расплавиться и принять нужную форму, поэтому появляются дефекты и пустоты на самом изделии. Поэтому важно обратить внимание на данный момент, особенно если деталь имеет множество технических нюансов.

Чтобы получить изделие по заданным параметрам, необходимо придерживаться температуры плавления, которая идеально подходит определенному типу пластика. Нужно учитывать вязкость материала, его характеристики при охлаждении и возможности при заполнении формы.

Влияние температуры на свойства пластиковых изделий

Разные виды пластика имеют ряд уникальных свойств, которые влияют на то, при какой температуре их можно плавить. При настройке оборудования необходимо учитывать тип материала, чтобы добиться оптимальной температуры.

Например, полиамид и поликарбонат являются пластиками с высокой температурой плавления. Поэтому при изготовлении деталей из них нужно добиться сильного нагревания для получения хорошей формы при нужной текучести. Если задать неверную температуру, то изделие получится с дефектами. Например, на нем появятся трещины или деформации.

Читайте также!

Производство пластиковых изделий: технологии и оборудование

Подробнее

Полиэтилен и полипропилен являются термопластами. Поэтому их можно плавить при более низкой температуре. Важно следить за параметрами нагревания. Если этого не сделать, то форма не до конца заполнится, в ней появятся пустые участки, поэтому изделие получится с браком. Учитывайте и то, что при очень высокой температуре полиэтилен и полипропилен теряют прочность и эластичность.

• Полиамид (PA). Его плавят при температуре от 270 °C до 320 °C, поэтому для качественного литья нужно повысить ее для получения прочных и надежных изделий, которые активно используются в промышленности.
• Полиэтилен (PE). Данный вид пластика можно расплавить при температуре литья пластика от 200 °C до 250 °C. Полиэтилен имеет хорошие текучие свойства даже при небольшом нагревании, поэтому это нужно учесть при изготовлении изделий с тонкими перемычками.
• Полипропилен (PP). Этот материал плавится при температуре от 230 °C до 270 °C. Полипропилен обрабатывают при более высоком нагреве, чтобы получить нужный уровень текучести.
• Поликарбонат (PC). Его можно лить при температуре от 280 °C до 320 °C. Поликарбонат нуждается в сильном нагреве при обработке, чтобы плавление позволило получить прочные и прозрачные детали.

Температурные режимы переработки пластика

Полимерные материалы способны расплавиться при определенном диапазоне температур. Это подразумевает переход из твердого состояния в жидкое. Каждый полимер плавится и кристаллизуется при заданных показателях. Эту разницу между плавлением и термодеструкцией называют рабочим диапазоном. Температурные режимы для литья пластика:

Рабочий диапазон предусматривает плавление полимера. Как только материал остывает ниже показателя кристаллизации, он затвердевает.

Дефекты литья пластика из-за неправильной температуры

Даже специалисты по литью пластика сталкиваются с проблемой определения нужного диапазона температуры. Обычно дефекты при изготовлении деталей из полимеров под давлением возникают из-за сбоя установленной температуры.

То есть показатель нагрева не соответствует пределам оптимального окна обработки. Рассмотрим две распространенные ошибки:

Слишком нагрето: деградация и горение полимера

Когда градус повышен, пластик начинает разрушаться из-за деградации полимерных цепей. Это приводит к различным дефектам, среди которых:

• Горящие или черные точки. На детали появляются черные полосы и пятна.
• Заметное изменение оттенка. Материал темнеет или желтеет. Это характерно для таких видов пластика, как АБС или поликарбонат.
• Пузыри или полосы газа. Возникают из-за летучих веществ, которые влияют на структуру материала при разложении.
• Исчезновение механических свойств. Материал теряет прочность, потому что молекулярные цепи рвутся из-за сильного нагрева.

Слишком холодно: недостаточный поток и сильное напряжение

Когда температура слишком низкая, вещество не успевает нагреться, чтобы расплавиться и принять нужную форму. Это приводит к различным дефектам в готовом изделии.

Читайте также!

Применение пластика и описание свойств

Подробнее

Проблемы, которые нужно учитывать:

• Короткий план. Форма не заполняется пластиком до конца.
• Метки потока/линии сварки. На поверхности пластика появляются заметные линии, отметки, где фронты потока охлаждались перед слиянием.
• Высокое внутреннее напряжение. Деталь теряет прочность, она приобретает деформации на поверхности, может сломаться при попытке вытащить ее из формы.
• Плохое качество поверхности. Вместо гладкой и блестящей поверхности деталь приобретает матовую и шероховатую.

Советы по настройке температуры литья пластика

Чтобы успешно расплавить пластик и получить нужную деталь без брака и дефектов, необходимо правильно выставить температурный режим. Рассмотрим советы, которые позволят добиться желаемого качества:

• Задействуйте профессиональное оборудование. Оно должно иметь терморегуляторы и системы охлаждения и нагрева, которые помогут поддерживать необходимый диапазон температуры при литье пластика. Продвинутые машины работают максимально точно, что улучшает качество изделий.
• Выбирайте материал под свои задачи. К свойствам пластика относят не только температуру плавления, но и текучесть материала. Есть виды полимеров, которые нуждаются в постоянном контроле нагрева и охлаждения. Также многое зависит от конечного результата и специфики продукта.
• Охлаждение и время застывания. Важно учитывать не только температуру нагрева, но и охлаждения. Если попытаться мгновенно охладить деталь, то изделие деформируется. При медленном процессе деталь теряет заявленные свойства. Учитывайте тип материала, чтобы выбрать нужный температурный диапазон.
• Проверяйте температуру расплава и пресс-формы. На машинах должны быть установлены точные датчики, которые позволят проконтролировать процесс литья от начала до конца. Новые системы поддерживают эти решения, поэтому регулировать температуру в ручном режиме практически не приходится.

Часто задаваемые вопросы о температуре литья пластика

Какая у пластика точная температура литья?

Нельзя точно установить показатель. Полимеры поликристаллической и аморфной структуры не плавятся при одной температуре. Процесс занимает время, потому что пластик постепенно становится мягче и теряет форму. Важно задать нужный диапазон, от начала текучести до разрушения структуры и дальнейшего затвердевания материала.

Зачем сушить пластик перед литьем?

Многие виды полимеров восприимчивы к влаге, поэтому они могут деформироваться при нагреве, терять в массе, не получать нужные механические свойства. К таким материала относят, например, нейлон, поликарбонат, АБС, ПЭТ.

При каких температурах и сколько сушить:

• АБС: 80-90 °C, 2-4 часа;
• ПК: 120 °C, 3-4 часа;
• ПЭТ: до содержания влаги < 0,02 %.

Как контролировать температуру во время плавления?

На производстве необходимо использовать термостаты и контроллеры для пресс-формы, термопары находятся в зонах нагрева цилиндра, в самой форме и в соплах. А системы динамического термостатирования нужны, чтобы учитывать разные стадии цикла плавления. Для получения качественных и точных изделий температурные перепады не должны превышать 1-2 °C.

Температура литья пластика – важная характеристика, которую необходимо учитывать при изготовлении различных деталей. Если вы хотите получить долговечное и надежное изделие, то выбирайте режим плавления с учетом типа материала, его формы, свойств. При соблюдении всех рекомендаций процесс литья будет быстрым и беспроблемным, это позволит получить продукцию высокого качества, которая закроет потребности разных отраслей промышленности.

Источник изображения в шапке: aleksandarlittlewolf / magnific.com