Теоретические основы переработки полимеров (механика процессов)

впрыска до температуры жесткости; /ох — продолжительность стадии охлаждения.

Мощность системы охлаждения — это количество тепла, отво­ димое в единицу времени. Для циркуляционной системы охлажде­ ния интенсивность теплосъема определяется зависимостью:

Тв — средняя температура воды в охлаждающих каналах формы.

Коэффициент теплопередачи зависит от скорости течения воды и определяется через критерий Нуссельта Nu

С другой стороны, интенсивность теплосъема определяется из­ менением теплосодержания охлаждающей воды:

Если известна минимальная температура охлаждающей воды, то, определив по формуле (XI. 39) необходимую среднюю интенсив­ ность теплоотвода, можно рассчитать системы охлаждения, найдя расход воды, обеспечивающий нужное значение теплосъема.

XI. И. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО МЕТОДУ РАСЧЕТА ЛИТЬЕВОЙ МАШИНЫ И ВЫБОРУ ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА

На основании изложенного в предыдущих разделах можно пред­ ставить себе две основных схемы расчета литьевой машины:

1)расчет элементов литьевого цикла и поверочный расчет;

2)проектный расчет машины.

Расчет по первой схеме представляет, по-видимому, наиболее

часто встречающуюся задачу. Поэтому остановимся на нем не­ сколько подробнее. Естественно, что для того, чтобы приступить к расчету литьевого цикла, необходимо располагать исчерпываю­ щими сведениями о конструкции изделия (чертеж), конструкции формы (чертеж) и характеристике материала (константы уравне­ ния состояния, кривая течения, коэффициент температурной зави­ симости вязкости или энергии активации вязкого течения, тепло­ емкость и скрытая теплота плавления). Далее предполагается, что такие параметры литьевого цикла, как температура пластикации, до которой необходимо разогреть расплав, и температура прессформы, известны. Обычно такие данные можно найти в справоч­

ных руководствах по технологии переработки пластмасс. Таким образом, задача сводится к теоретическому определению продол­ жительности литьевого цикла и выбору основных параметров ра­ боты червячного пластикатора, обеспечивающих максимальное ис­ пользование всего возможного времени для ведения процесса не­ прерывной пластикации.

Расчет отдельных стадий литьевого цикла распадается на не­ сколько последовательных этапов. Если в качестве начала отсчета выбрать момент окончания предыдущего цикла, считая его завер­ шением удаление готового изделия из полости формы, то первый этап — это время холостого хода, необходимое для закрытия фор­ мы. Продолжительность холостого хода определяется конструктив­ ными особенностями машины и величиной хода раскрытия формы. Скорость перемещения подвижной траверсы с закрепленной на ней полуформой для большинства гидравлических машин составляет от 9 до 25 мм/мин.

Следующий этап — это стадия заполнения формы. Время, необ­ ходимое для заполнения формы, можно рассчитать, располагая данными о реологических свойствах материала, зная температуру расплава, геометрические размеры канала форсунки и рабочее дав­ ление впрыска. В этом случае задача расчета времени впрыска сводится по существу к определению времени истечения определен­ ного объема расплава через канал с известной геометрией при заданных параметрах процесса (температура и давление на входе).

Следующая стадия — это стадия выдержки под давлением. До настоящего времени еще не разработано строгих количественных методов расчета ее продолжительности. В среднем принято счи­ тать, что продолжительность выдержки под давлением должна составлять 3—10 с.

С самого начала стадии заполнения формы начинается также и процесс охлаждения готового изделия. Для расчета продолжи­ тельности процесса охлаждения изделия необходимо располагать значениями начальной температуры, конечной температуры, за ко­ торую обычно принимают температуру теплостойкости, и темпера­ туры формы (выбирается из соображений оптимизации процесса кристаллизации).

Далее в соответствии с рекомендациями, данными в разделе XI. 10, формуемое изделие заменяется набором тел простой гео­ метрической формы и определяется время, необходимое для охла­ ждения каждого элемента изделия до температуры теплостойкости. Продолжительность стадии охлаждения определяется наибольшим временем охлаждения наиболее массивных элементов отливки.

Наконец, последняя стадия цикла — это открытие формы и из­ влечение изделия. Продолжительность этой стадии определяется величиной хода раскрытия и конструктивными особенностями ма­ шины. Возможная продолжительность времени пластикации опре­ деляется как сумма времени, идущего на стадии охлаждения, рас­ крытия и закрытия формы. Определив ее расчетным путем, можно

при проектном расчете литьевой машины. В этом случае проекти­ ровщику, как правило, задана номинальная производительность машины (объем или масса впрыска), исходя из которой необхо­ димо определить все основные параметры машины, начиная от диаметра червяка и кончая мощностью механизма смыкания формы. В силу довольно широкого многообразия габаритов и форм изделий, подлежащих изготовлению на конструируемой ма­ шине, которое, как правило, не известно конструктору, эту задачу трудно решить с чисто теоретических позиций, определяя расчетом все остальные параметры. В первом приближении можно рекомен­ довать для ориентировочного выбора исходных размеров использо­ вать представленные на рис. XI. 21 номограммы, построенные ме­ тодом усреднения фактических характеристик современных литье­ вых машин.

Определяющим параметром во всех случаях является объем впрыска, исходя из которого выбираются все остальные характери­ стики машины: диаметр червяка, мощность усилия смыкания, про­ изводительность пластикатора. Затем методами, описанными в гл. VIII и XI, производится поверочный расчет пластикатора.

Таким образом, современные представления о механике про­ цесса литья под давлением, позволяющие производить довольно полный количественный анализ процесса, могут быть полезны как технологу-эксплуатационнику, так и конструктору-машинострои- телю.

18.Торнер Р. В. В кн.: Технико-экономическая эффективность применения пласт­ масс в сельскохозяйственном машиностроении. 1967, Харьков. Тезисы докла­ дов. М., ВИСХОМ, 1967, с. 39—41.

19.Мак-Келви Д. М. Переработка полимеров. М., «Химия», 1965. 442 с.

20. Bollman R. L.t Toor Н. L., Mod. Plast., 1959, v. 37, № 1, p. 105—111.

21.Gee R. £., Lijan J. £., Ind. Eng. Chem., 1957, v. 49, № 6, p. 956—959.

22.Vermeulen J. R. e. a., Chem. Eng. Sci, 1971, v. 26, № 9, p. 1445—1455.

25.Bonard R .% «Kunststoffe», 1967. Bd. 57, № 5, S. 391—396.

26.Калинчев Э. JI., Кщевман M. Ш. Структура и конструкционные свойства термопластов в литьевых изделиях. М., НИИТЭХИМ, 1976. 72 с.