Литье под давлением полимерных композиционных материалов
Описание метода получения композитов литьем под давлением
Формуемый полимерный композиционный материал поступает в инжекционный (пластикационный) цилиндр литьевой машины, где нагревается до температуры 300-350 ⁰С в случае термопластичной матрицы и до температуры 80-110 ⁰С — в случае термореактивной матрицы. Пластифицированный материал при поступательном движении шнека или поршня впрыскивается через мундштук (форсунку) с соплом в литниковый и разводящий каналы, а оттуда в гнезда пресс-формы, где ПКМ с термопластичной матрицей охлаждается до температуры 20-110 ⁰С, а с термореактивной – нагревается до температуры 160-200 ⁰С. В пресс-форме материал выдерживается под давлением для уплотнения, затем пресс-форма размыкается и сформованное изделие выталкивается из нее. Литье под давлением полимерных композиционных материалов имеет много общего с литьевым (трансферным) прессованием.
Параметры процесса литья под давлением ПКМ: давление впрыска около 160 Мпа.
Оборудование для литья под давлением ПКМ: горизонтальные, вертикальные, угловые, комбинированные, роторные литьевые машины с вертикальной линией разъема формы.
Литье под давлением применяется: для получения изделий сложной конфигурации массой от нескольких граммов до нескольких килограммов с толщиной стенки 6-20мм из полимерных композитных материалов с матрицей из реактопластов или термопластов.
Метод литья под давлением полимерных композитов имеет несколько разновидностей: интрузия, инжекционное прессование, центробежное литье и литье под давлением в автоклаве.
Интрузия композитных материалов
Пластифицированный материал нагнетается в литьевую форму под давлением вращающегося червяка, в отличие от обычного режима литья под давлением, при котором материал вращающимся червяком пластицируется, а нагнетается невращающимся. Инжекционный цилиндр снабжен соплом с широким каналом, позволяющим 70-80% формы заполнить расплавом под давлением вращающегося червяка.
Параметры процесса интрузии ПКМ: (давление в форме и характер его распределения по длине канала) зависят от физико-механических свойств полимера, режима его переработки, а также от конфигурации и размеров изготавливаемого изделия.
Оборудование для интрузии ПКМ: универсальные литьевые машины.
Интрузия применяется: при изготовлении изделий большого объема.
Инжекционное прессование полимерных композиционных материалов
Во избежание больших усадок изделий в форме при охлаждении применяют специальные формы, давление в которых создается с двух сторон: шнеком и механизмом закрывания формы через шток и пуансон.
Параметры процесса инжекционного прессования: (давление, температура, продолжительность отдельных стадий цикла) зависят от свойств перерабатываемого материала (вязкости, температуропроводности, термостабильности, релаксационных свойств, особенностей его пластикации.
Оборудование для инжекционного прессования ПКМ: литьевые машины.
Инжекционное прессование применяется: для формования толстостенных изделий.
Центробежное литье полимерных композиционных материалов
Формуемый полимерный композиционный материал загружается в нагретую форму, подвергаемую после этого вращению вокруг вертикальной оси (для изделий с диаметром большим, чем высота) или вокруг горизонтальной оси (для изготовления длинных труб, гильз). Под действием центробежной силы полимерный композитный материал располагается на внутренней поверхности формы плотным слоем, принимая требуемую конфигурацию. После охлаждения и остановки формы изделие извлекают и с помощью механической обработки доводят до нужных размеров. Подвижная часть установки для двухосного вращения форм состоит из карусели, на которой закреплены шпиндели. Последние представляют собой конструкцию из внутреннего и наружного полого валов с приводом. Частота вращения наружного вала не более 32мин-1, внутреннего – не более 12 мин-1.
Формы нагревают в печи горячим воздухом, в открытом газовом пламени, инфракрасными лучами или расплавом солей.
Параметры процесса центробежного литья ПКМ: (температура формы, длительность выдержки) определяются типом формуемого материала, размерами и толщиной стенки формуемого изделия.
Оборудование для центробежного литья ПКМ: специальные установки и машины.
Центробежное литье применяется: для изготовления изделий типа тел вращения (втулок, шкивов, зубчаток, подшипников, шестерен из полимерных композиционных материалов.
Автоклавный метод литья под давлением ПКМ
Полимерный композиционный материал загружают в автоклав, обогреваемый через рубашку высококипящим теплоносителем, нагревают до температуры, на 20-30 ⁰С превышающей температуру плавления полимера. Нагретый расплав выдавливают с помощью азота, содержащего 0,5 -1% О2 в пресс-форму.
Параметры процесса автоклавного литья ПКМ: (температура расплава полимера, давление азота) зависят от свойств материала, конфигурации и размеров формуемых изделий.
Оборудование для автоклавного литья ПКМ: автоклавы и прессформы.
Автоклавный метод литья под давлением полимерных композиционных материалов применяется: для получения крупногабаритных изделий из полимерных композиционных материалов на основе полиамидов и других термопластичных матриц.
Вернуться к статье Получение композиционных материалов
Автор: Вишняков Л.Р.
Источник: Справочник: Композиционные материалы, Вишняков Л.Р., Грудина Т.В., Кадыров В.Х., Карпинос Д.М. и другие, 1985
Дата в источнике: 1985