Ухудшение качества поверхности.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 21 из 25Следующая ⇒

Облой

Технологические причины облоя:

Слишком высокий объем впрыска; слишком низкое усилие запирания; слишком высокое давление литья; слишком высокая температура материального цилиндра и температура формы.

Материаловедческие причины облоя:

Причины, приводящие к снижению вязкости, т.е. переизбыток пластификатора, низкая молекулярная масса, большое содержание смазки (функциональных добавок), низкое содержание наполнителя а ПКМ.

Конструктивные причины облоя:

Перекос полуформы при смыкании; некачественное выполнение плит, образующих плоскость смыкания; деформативность плит формы, например, в связи с их малой толщиной, недостаточной термообработкой, вследствие этого, под действием давления литья, плиты могут иметь прогиб в центральной части и в области центрального литника.

Коробление

Происходит в связи с развитием внутренних напряжений, а причиной возникновения внутренних напряжений является неравномерное во времени охлаждение изделия в оформляющей полости.

Рассмотрим коробление на примере ЛПД изделия типа диск в одногнездной форме:

Рис. 1 Виды брака, коробление

Здесь реализуется плоское течение.

После окончания впрыска периферийной области 1оказываются затвердевшими, а центральные области2 находятся в ВТС (кроме тонкой оболочки, непосредственно прилегающей к формообразующим поверхностям). 

После затвердевания литника усадка центральных областей происходит автономно без подпитки. В результате уменьшения объема центральных областей и фиксированного состояния периферийных, в изделии развивается поле внутренних напряжений.

Представим это изделие в виде обода, ступицы и спиц.

Рис. 2 Изделие в виде обода, ступицы и спиц

1. Обод;

2. Ступица;

3. Спица.

4. Обод;

5. Ступица;

Ступица и спицы внутренние области изделия, обод - внешний. 

При усадке спицы стремятся уменьшить свою длину, поэтому в них развиваются напряжения растяжения.

Под действием этих напряжений обод стремится уменьшить свою длину и в нем развиваются напряжения сжатия. В окружном направлении вызывает коробление.

В первую очередь затвердевают периферийные области, т.к. движение расплава в этих областях прекращается. Раз нет движения, значит нет трения и нет разогрева. Материал здесь интенсивно охлаждается от стенок формы. В центре же материал продолжает усадку в процессе выдержки без давления. В результате уменьшения объёма центральных областей и сопротивления этому уменьшению со стороны периферийных в изделии развиваются и стабилизируются внутренние напряжения.

После затвердевания материал в периферийных областях обод не изменяется в объёме, а ступица и спица продолжают уменьшаться согласно схемы: спицы укорачиваются и в них развивается напряжение растяжения. Воздействуя на обод, спицы генерируют в ободе напряжения сжатия. В связи с тем, что материал изделия характеризуется определённым модулем упругости, поле напряжений вызывает развитие деформаций. Чем меньше модуль, тем при тех же напряжениях деформации будут больше.

Деформация вызовет искажение формы изделия.

Технологические причины:

—Чем больше усадка, тем больше коробление

—Слишком высокая Т_мц

—Слишком низкое давление литья

—Слишком низкое время нахождения под давлением τ_впд

—Слишком высокая скорость впрыска.

Материаловедческие причины:

—Снижение усадки путём замены материала

—Введение или повышение содержания наполнителя, т.к. чем больше содержание связующего, тем больше усадка. Применение материалов с высоким модулем упругости, но в этом случае напряжение не релаксирует, т.е. не «выражается» в виде деформаций, а «замораживается» внутри материала. Но в этой ситуации прочность изделия снижается и в случае внешнего силового воздействия изделие может разрушиться, т.к. внешнее напряжение складывается с внутренними и сумма этих напряжений может превысить предел прочности материала, поэтому с повышением модуля упругости параллельно повышают прочность материала, например вводя в него армирующий наполнитель (например волокнистый).

Конструктивные причины:

Улучшить качество в системах охлаждения в первом приближении; добиться равномерного охлаждения отливки в плоскости смыкания т.о., чтобы условия охлаждения всех гнёзд были одинаковыми. В предельном случае организовать зонное охлаждение, когда периферийные области при более высокой температуре, в области впускного литника – при более низкой. Это обеспечит равномерность охлаждения в пределах одного гнезда. Снизить разогрев материала за счёт трения в форме.

Повысить чистоту поверхности каналов. Ввести смазки, но главное увеличить диаметр впускного литника. Ликвидировать вероятность захлопывания расплава, организовав неплотности для выхода воздуха. В плоскости смыкания обычно фрезеруют канавки с очень малой глубиной. С относительно высокой вязкостью расплав не заходит в эти канавки.

Может выражаться в рельефных разводах или в виде серого налёта различных тонов. Природа серого налёта – это взаимодействие перегретого пара с поверхностью детали. Причина – повышенное содержание влаги в объёме материала, а так же на поверхности частиц сырья. Такие явления характерны для гидрофобных материалов, т.е. способных сорбировать влагу из воздуха, например алифатические полиамиды: ПА-6, ПА-6.6, которые наиболее распространены в производстве изделий конструкционного назначения. Кроме того, в случае высокой влажности воздуха материалы могут полимолекулярно адсорбировать влагу на поверхности в несколько мономолекулярных слоёв. Поверхностная энергия этих материалов настолько велика, что они способны притягивать молекулы воды через несколько слоёв. В этом случае на изделии могут образоваться как следы влаги, так и рельеф течения расплава. После впрыска вода интенсивно испаряется, попадает в пространство между материалом и поверхностью оформляющей полости, деструктируют поверхностные слои, образуя белый налёт и искажает рельеф поверхности.

Для устранения этого недостатка гидрофобные материалы перед ЛПД надо сушить, желательно в вакууме. Для удаления влаги с поверхности частицы сырья подсушивают, т.е. сушат на бункере или в бункере, организуя подогрев и перемешивание. Если сушилка установлена на бункере или рядом с ним, можно организовать взвешенный витающий слой материала в горячем воздухе. Воздух с большим напором подаётся снизу, частицы поднимаются в горячем воздухе.

На качество поверхности может оказывать влияние качество поверхностей оформляющего инструмента (оформляющих деталей). Каково качество этих деталей, таково качество поверхностей изделия.

Причиной появления рельефа на поверхности, например следов течения расплава является тепловое состояние расплава и формы, а также величина давления уплотнения; дефект вероятен, если слишком низки температуры расплава внутри формы.

Мероприятие, устраняющие дефект: повысить скорость впрыска, увеличить давление литья, одновременно с повышением Т_мц. Повышение давления литья увеличивает давление уплотнения, которое в свою очередь создаёт давление внутри изделия и прижимает его поверхность к поверхности оформляющей полости, обеспечивая чистоту поверхности изделия в соответствии с формообразующими поверхностями.

Вздутие

Причины:

1. испарение влаги внутри изделия без выхода на поверхность, т.к. оболочка образующаяся внутри полости блокирует эту влагу. Если после выталкивания оболочка деформативна, т.е. находится в эластическом состоянии, то пары воды, блокированные внутри изделия под действием давления уплотнения деформируют эту оболочку, образуя вздутия. После окончательного затвердевания изделия в таре форма вздутия фиксируется, несмотря на то, что давление внутри изделия падает, а полость, где находился пар, остаётся.

2. интенсивная термодеструкция, протекающая во внутренних слоях изделия, т.к. наружные слои быстро охлаждаются, а внутренние нагреты до температуры 4-й зоны материального цилиндра. Деструкция происходит с разрывом химических связей и преобразований вещества в газовую фазу кроме углерода.

Методы устранения:

—снизить Т_мц

—снизить скорость впрыска

—ввести стабилизатор в материал или увеличить его содержание.

Причиной вздутий при добавлении вторичного сырья является присутствие газообразователя, например тогда, когда перерабатывается вспененные вторичные отходы, может быть ПС, ПУ, ПВХ-пластикат.

Пятнистость на просвет

Причина – присутствие в изделии, изготовленном из окрашенного материала, неокрашенных гранул. Когда перерабатывают неокрашенный гранулят с добавлением супер концентрата красителя, то отдельные гранулы могут не пластицироваться, а только переходить в состояние близкое к ВТС, вместе с тем находится в эластическом состоянии. Тогда при впрыске они способны деформироваться и вместе с расплавом перемещаться по каналам сопла, литниковой системе и попадать в оформляющую полость.

Методы устранения: интенсифицируют процессы пластикации и гомогенизации: увеличить Т_мц и повысить время набора дозы за счёт повышения противодавления; повысить скорость впрыска.

С точки зрения материаловедения целесообразно провести мероприятия, снижающие Т_т той фракции сырья, которая является причинной пятнистости.

Линии холодных спаев

Методы устранения:

—повысить Т_мц

—повысить скорость впрыска

—повысить Т_ф.

Конструктивные: изменить конструкцию изделия и место впуска (конструкцию формы) в направлении исключения ЛХС или изменение их расположения (вывести из зоны действия максимальных нагрузок в сфере эксплуатации).

Изменение цвета

(См. пункт «изменения качества поверхности»). Кроме того изменение цвета может быть в результате термодеструкции: если материал белый – становится жёлтым, если жёлтый – светло-коричневый, если светло-коричневый – тёмно-коричневый и т.д.

Методы устранения:

—снизить температуронагруженность путём изменения температуры, скоростного режима.

—Уменьшить количество порций материала в материальном цилиндре. Порция равна объёму отливки, т.к. с повышением количества порций повышается время нахождения материала в материальном цилиндре (в ожидании впрыска). Если это время станет больше индукционного периода термодеструкции возникнут ощутимые признаки термодеструкции, в том числе изменение цвета.

Увеличить гнёздность технологической оснастки

.

Такое мероприятие нерационально, т.к. изготовление новой оснастки требует больших вложений. Более рационально перейти на другую модификацию материального цилиндра, приобрести дополнительно. Ещё более рационально: смонтировать эту форму на литьевой машине с меньшим максимальным объёмом впрыска.

—Увеличить проходное сечение впускных литников.

Т.о. на появление брака в виде изменения цвета и на процессы термодеструкции влияют как температурные параметры, так и временные (время выдержки при высокой температуре). В этом смысле появляются температурно-временная суперпозиция термомеханического поведения , т.е. взаимовлияния температуры и времени. В общем случае существует температурно-временная + силовая суперпозиция. Это значит, что давление (силовой фактор) также может накладывать влияние на температурно-временную суперпозицию. Высокие давления сближают макромолекулы и могут изменить Т_д в сторону больших температур. Как известно, критические температуры, вызывающие мгновенно ощутимые признаки термодеструкции, является характерная температура Т_д. при других температурах, более низких ощутимые признаки термодеструкции наступают через определённое время – это время, по истечению которого проявляются ощутимые признаки термодеструкции называются индукционным периодом термодеструкции.

Ощутимые признаки, имеются в виду признаки, которые можно определить с помощью существующей измерительной техники.

Теоретически индукционный период термодеструкции можно определить из выражения:

α – const

е – основа натурального логарифма

u – энергия активации

R – универсальная газовая постоянная

T – температура.

Отсюда видно, что процесс термодеструкции протекает всегда (при всех температурах), однако скорость термодеструкции зависит от температуры (чем выше температура, тем  меньше).

Рис. 1 Зависимость индукционного периода термодеструкции от температуры.

Энергия активации в общем смысл какого-либо процесса в какой-либо системе является минимально-необходимая энергия, подводимая к данной системе, достаточная для получения одного элементарного акта данного процесса. (элементарный акт – разрыв 1 химической связи). В данном случае энергия активации термодеструкции (процесс) в структуре полимеры (системы) есть минимально-необходимая энергия достаточная для разрыва 1 самой слабой химической связи (элементарный акт).

Постоянные α и u не всегда известны, т.к. неизвестна когезионная энергия химических связей того или иного материала. В особенности содержащего систему функциональных добавок и наполнителей.

Экспериментальное определение τ_инд = f (T) проводят посредством измерения коэффициента эффективной вязкости η при различных температурах и временах для этих температур. Этот коэффициент является наиболее структурочувствительным по отношению к разрыву макромолекул. Чем интенсивнее разрыв, тем меньше молекулярная масса, тем легче перемещения молекулы друг относительно друга, тем больше скорость сдвига γ при данном напряжении сдвига, реализуемого посредством приложения давления к расплаву.

Трещины.

Причина: внутренние напряжения. Причина возникновения внутренних напряжений – неравномерная усадка и неодновременная в различных объёмах и микрообъёмах (см. раздел коробления). Если эти напряжения окажутся выше предела прочности соответствующего материала возникнут трещины непосредственно после формования (выталкивание – это характерно для хрупких материалов, стеклообразных, не содержащих наполнитель и пластификатор (ПС общего назначения, ПММА, ПК)). При усадке развиваются отрицательные объёмные деформации (всестороннего сжатия). В условиях эксплуатации изделие может неравномерно нагреваться (например от солнца). В этом случае с одной стороны стенки изделия материал будет распираться, с другой стороны нет, т.е. возникнет как бы неравномерная обратная усадка, что так же является причиной возникновения внутренних напряжений и соответственно микротрещин. Весьма вероятно образование трещин вокруг металлической арматуры внутри изделия. В процессе охлаждения в форме ПМ развивает не только усадку, но и термическое сжатие.

Степень сжатия измеряется коэффициентом термического расширения (сжатия) – КЛТР (1/ºС). Этот параметр у полимерных материалов в 10 раз выше, чем у металлов. Поэтому вокруг арматуры в теле  развиваются окружные напряжения растяжения. Что является причиной возникновения трещин от центра арматуры к периферии.

Устранение:

—снижают Т_мц

—вводить пластификатор и наполнитель.

Чем меньше температура, тем меньше усадка. Чем меньше  в композите, тем меньше усадка (желательно вводить волокнистый наполнитель, который не только сокращает количество связующего развивающего усадку, но и повышает предел прочности материала в направлении ориентации.

При плоском течении наполнитель ориентируется в окружном направлении. В случае арматуры целесообразно сблизить величины объёмного сжатия  и металла при охлаждении изделия в форме, а так же вне её, содержащего металлическую арматуру. Для этого искусственно увеличивают объёмное сжатие металлической арматуры за счёт её предварительного нагрева перед установкой в форму.

Утяжины и раковины.

Природа возникновения раковин и утяжин одна и та же. Она заключается в том, что после впрыска в оформляющую полость в приграничных областях с металлом образуется тонкая затвердевшая оболочка. Внутренние микрообъёмы затвердевают медленнее, т.к. время их охлаждения больше. Соответственно, усадка внутренних микрообъёмов происходит после того, как усадка внешних уже закончилась, поэтому на границе внешних и внутренних объёмов, а так же внутри изделия развиваются напряжения растяжения.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману