Завдяки своїй високій економічній ефективності прес-форми з гарячеканальною системою (ГКС) для переробки термопластів набули достатньої популярності і широко застосовуються в світі.
Гарячеканальна ливниковая система (ГЛС) служить для передачі перероблюваного матеріалу з сопла литтєвої машини (термопластавтомата) в формуюче гніздо прес-форми, причому матеріал в ГКС завжди знаходиться в розплавленому стані при заданій температурі переробки.
ГКС є невід'ємною частиною прес-форми. Прес-форми з ГКС встановлюється на ливарну машину будь-якого типу.
Економічний ефект застосування ГКС полягає у підвищенні продуктивності литтєвого обладнання за рахунок скорочення циклу лиття виробу; скорочення витрат на сировину завдяки безвідходності виробництва; ліквідації витрат на обрізку, збір, зберігання і утилізацію ливників. Використання ГКС також розширює технологічні можливості виготовлення пластмасових деталей.
Цикл лиття виробів деяких виробів, в основному з тонкими стінками, може бути скорочений на 40-60% і більше. Скорочення циклу обумовлюється відсутністю традиційних ливників, які охолоджуються в прес-формі разом з виробом. Оскільки ливники часто бувають більшого перерізу, ніж відливаються деталі, час витримки матеріалу у прес-формі визначають саме вони.
При відсутності охолоджуваної ливниковой системи в горячеканальних прес-формах час витримки визначають в основному товщини перерізу самої деталі, яку відливають, за інших рівних умов.
Крім того, в охолоджуваній ливниковій системі відбуваються втрати тепла і, чим більш розвиненою/розгалуженою є ливниковая система, тим більшими є втрати тепла. Незважаючи на це, оптимальний температурний режим повинен завжди зберігатися в місці впускного ливника - безпосередньо біля формуючого гнізда прес-форми. Отже, в прес-форму матеріал повинен надходити при підвищеній температурі для компенсації теплових втрат в ливниковой системі. Це, водночас, додатково збільшує час охолодження самої ливниковой системи.
При застосуванні ГКС в прес-формі впуск матеріалу, як правило, здійснюється точковим ливником (або ливниками) безпосередньо в формуючу порожнину прес-форми. При цьому ливник відривається зазвичай в точці вприскування безпосередньо у вироби. Саме тут - в охолоджуваній порожнині прес-форми - проходить поділ між рідкою фазою матеріалу в ГКС і твердою фазою матеріалу. Це дозволяє знизити температуру лиття і скоротити час охолодження деталі в прес-формі.
У собівартості виробництва пластмасових виробів вартість вихідної сировини (пластмаси) становить велику частину, що постійно збільшується, доходячи подекуди до 70-80%. Водночас, на сьогодні все більшого значення набуває безвідходність виробництва пластмасових виробів і сталість виробництва, які з успіхом забезпечує застосування прес-форми з ГКС.
Застосування гарячеканальних прес-форм дає можливість відливати деталі великої площі з відносно невеликою товщиною стінок. У цьому випадку можливе застосування декількох точок впуску матеріалу в формуючу порожнину прес-форми, що забезпечує хорошу заповнюваність гнізда прес-форми і відсутність на деталі, яку відпивають, холодних спаїв матеріалу.
Впорскування матеріалу здійснюється, як правило, через точкові впускні ливники, діаметр яких зазвичай лежить в межах 0.7 - 4.5 мм в залежності від кількості точок впуску, матеріалу деталі, розмірів виробу, який відливають, його маси і особливостей конструкції. На етапі проектування виробу з пластмаси необхідно враховувати технологічні можливості та особливості застосування в прес-формі гарячеканальної ливникової системи (ГКС). Зокрема, можна вже на цьому етапі визначити оптимальні місця вприску матеріалу і врахувати в конструкції самої деталі різні технологічні вимоги (поглиблення під місце вприску, можливість сховати слід ливника, суміщення технологічних ребер з конструктивними ребрами для кращого протоку/виливу матеріалу і т.д.)
Слід мати на увазі, що прес-форми з ГКС, маючи ряд незаперечних переваг, у той же час вони є більш складними по своїй конструкції та по комплектуючих виробах. Проектування прес-форми з ГКС вимагає певних знань і досвіду розробника. Виготовлення та експлуатація таких прес-форм вимагає більш високої кваліфікації працівників та операторів термопластавтоматів.
Гарячеканальні ливникові системи ефективно можуть застосовуватися в поєднанні з традиційною ливниковою системою, коли центральний і розвідні ливники, замінюються гарячеканальними, а безпосередньо впорскування матеріалу в формуючу порожнину прес-форми здійснюється через невеликі впускні охолоджувані ливники або тунельні ливники.
При цьому відходи у вигляді ливників можна отримати мінімальними, тому що основна маса ливниковой системи в ГКС буде перебувати в рідкому стані. Така конструкція може бути рекомендована для багатогніздних прес-форм, які використовуються для виготовлення деталей невеликих розмірів. Групуючи навколо гарячеканального сопла (інжектора) формуючі гнізда прес-форми, досягають мінімальних розмірів затвердівших частин ливниковой системи. Це значно спрощує конструкцію ГКС, скорочує кількість застосовуваних гарячеканальних сопел, нагрівників, терморегуляторів.
Поєднання ГКС з охолоджуваними впускними ливниками виправдано у разі неможливості здійснення вприскування безпосередньо в деталь. Наприклад, коли небажаним є слід ливника на лицьовій поверхні деталі, яку виготовляють. В даному випадку також може бути кілька точок впуску матеріалу в формуючу порожнину прес-форми, для чого застосовують кілька гарячеканальних сопел або торпед.
На рисунку наведена схема гарячеканальної ливникової системи із зовнішнім обігрівом. Через ливникову втулку 4 оброблюваний матеріал із сопла ливникової машини потрапляє в гарячеканальну плиту (коллектор) - 2, що має нагрівальні елементи і термопару - 3. По каналах гарячеканальної плити матеріал підводиться до гарячеканальних сопел - 1, які мають спіральний нагрівальний елемент і вбудовану термопару. Із гарячеканальних сопел матеріал через впускний отвір потрапляє в формуючу порожнину прес-форми. Температурний режим регулюється електронними терморегуляторами.
Велике значення мають енергоефективність і конструкція ГКС, оскільки енергія, що споживається системою, витрачається на підтримку температури розплаву на оптимальному рівні і частина тепла переходить у плити та деталі прес-форми, що призводить до додаткового розігріву. Отже, конструкція прес-форми повинна забезпечити мінімальну теплопередачу від ГКС до формуючих гнізд прес-форми. Велика увага при цьому приділяється охолоджуючій системі прес-форми, оптимальному розташуванню охолоджуючих каналів, їх кількості і прохідному перерізу.
Гарячеканальні сопла розраховані для роботи практично з будь-якими пластмасами по конструкції і потужності нагрівальних елементів, що полегшує роботу проектувальників прес-форм. Водночас. при проектуванні прес-форм застосування гарячеканальних сопел, торпед та інших елементів ГЛС вимагає певних знань і досвіду.
Компанія КВОТА має більше 30 років досвіду на ринку. Застосовуючи високоякісні нормалізовані деталі польської компанії Proplastica, що відповідають вимогам ISO.
Ми допомагаємо вітчизняним виробникам удосконалювати підходи до виготовлення блоків для штампів і корпусів для прес-форм. КВОТА не тільки поставляє нормалі, але й проектує і виготовляє оснастку на базі нормалей ISO в т. ч. форми з гарячеканальними системами.
Ми проводимо заняття і надаємо консультації конструкторам оснастки по застосуванню нормалей, а також надаємо каталоги, бібліотеки нормалей для роботи в Auto CAD і Solid Works.
Джерело: Мир техники и технологий
Михайлов В.С. Пресс-формы горячеканальной литниковой системой для переработки термопластов, 2007
