Пресс-форма. Литниковая система.

Любая литниковая система состоит из трех элементов:

• основного литникового канала, по которому расплав из материального цилиндра поступает в прессформу;
• разводящего канала, ответвляющегося от основного в сторону оформляющего гнезда;
• впускного канала, по которому расплав непосредственно поступает в оформляющую полость.

В зависимости от конструкции детали и пресс-формы различные литниковые системы могут иметь все три элемента или один либо оба последних могут отсутствовать (например, в одногнездных пресс-формах встречаются случаи, когда в оформляющую полость материал поступает прямо из основного канала).

1. Центральный литник.

Основной канал оформляется в специальной литниковой втулке в виде усеченного конуса, меньшее основание которого обращено к соплу машины. Диаметр входного отверстия зависит от веса впрыска и свойств перерабатываемого материала. Рекомендуемая конструкция литниковой втулки приведена на рис. 1.

Следует отметить, что радиус сферы втулки r надо делать на 1 мм больше, чем радиус сфер сопла машинs r1, для нормального прилегания втулки к соплу при смыкании. Непосредственно за втулкой для улавливания первой охлажденной порции массы и удержания литниковой системы в подвижной части пресс-формы обычно предусматривается специальное гнездо с обратным конусом. Угол этого конуса может иметь различную величину в зависимости от типа полимера.
Размеры, проставленные на рис. 1, приведены только в качестве примера.
Сечение центрального литникового канала не должно быть слишком большим, так как это увеличивает время охлаждения, расход материала и может ухудшить внешний вид изделия.
Диаметр канала d рекомендуется выполнять на 0,4-0,6 мм больше диаметра сопла.
Диаметр на входе в литниковую втулку можно определить аналитически, вычислив расчетный диаметр, мм

где V - объем впрыска, см3; v - средняя скорость течения материала в литниковой втулке, см/с; τ- продолжительность впрыска, с.
Рекомендуемые значения средней скорости: для отливок объемом до 100 см3 - 300 см/с; для отливок объемом до 500 см3- 450 см/с; для отливок объемом более 500 см3 - 550 ...600 см/с.
Время впрыска (выбирают в соответствии с технической характеристикой литьевой машины) должно быть увязано с массой и толщиной отливки: для тонкостенных отливок b отливок малой массы время впрыска меньше, для толстостенных отливок и отливок большой массы время больше.
Оптимальная длина центрального литникового канала зависит от его диаметра и составляет 20-40 мм.

2. Разводящие каналы.

Разводящие каналы являются частью литниковой системы, соединяющей оформляющие полости пресс-формы с центральным литником. Во всех случаях нужно укорачивать разводящие каналы, так как увеличение длины канала ведет к возрастанию расхода материала, потерь давления, а также ориентационных напряжений в изделиях.
Формы сечения разводящих каналов и рекомендации по применению даны в табл. 1.
Поверхность разводящих каналов для большей части перерабатываемых полимерных материалов не полируют для удержания на стенках затвердевшего слоя полимера и предотвращения уноса в оформляющую полость формы.
При заполнении каналов расплавом полимера прилегающие к стенкам слои материала интенсивно охлаждаются и затвердевают, уменьшая эффективное сечение канала. В связи с этим каналы редко изготовляют с площадью поперечного сечения меньше 7 мм2 (d 3 мм). В то же время площадь поперечного сечения канала не должна быть слишком велика, чтобы не изменялась продолжительность цикла литья, что возможно при литье очень тонких изделий. По этой причине нежелательно изготовлять каналы с сечением более 80 мм2 (d 10 мм).
Необходимо добиваться такого расположения разводящих каналов, которое обеспечивает идентичные условия заполнения оформляющих гнезд расплавом полимера.
Проще всего эту задачу решить при таком расположении каналов, когда пути течения до каждого гнезда равны.

3. Впускные каналы.

Впускные каналы являются продолжением разводящих; они представляют собой суженную часть канала, непосредственно примыкающую к полости пресс-формы. Канал сужается с целью повышения скорости впрыска расплава в полость, повышения его температуры, текучести. Выбор места впуска связан с необходимостью обеспечения наименьшего пути течения массы, а также с движением потока по тому направлению, которое совпадает с направлением действующих при эксплуатации наибольших усилий.
Впуск должен быть расположен так, чтобы по возможности обеспечить равномерное заполнение и одновременное достижение расплавом краев формующей полости. Полость должна заполняться в направлении потока прямолинейным фронтом, а не свободной струей. При формовании длинных плоских сплошных изделий расплав нужно подводить не параллельно большей стороне изделия, а перпендикулярно ей.
Впуск должен быть расположен в местах наибольшей толщины изделия и максимально удален от участков с тонкими стенками. Если впуск расположен не на самом толстостенном участке отливки, то для нее обычно характерны раковины, утяжины и большой разброс размеров, так как время подпитки толстостенных участков уменьшается из-за быстрого затвердевания тонкостенного участка.

4. Вентиляционные каналы.

Проектирование литниковой системы заканчивается расчетом вентиляционных каналов (не относящихся, естественно, к литниковой системе).
При заполнении оформляющей полости находящийся в ней воздух, а также выделяющиеся из полимера газы сжимаются, препятствуя заполнению формы. При этом температура газа может достигать 300-400 0С. На изделии могут появиться дефекты в виде резко выраженных спаев в местах встречи потоков расплава, недоливов, прижогов. Кроме того, происходит растворение газа в отливке, приводящее к уменьшению прочности и деформации изделия. В связи с этим, для отвода газов из оформляющего гнезда в форме предусматривают вентиляционные (газоотводящие) каналы в местах, заполняемых расплавом полимера в последнюю очередь. Это, как правило, наиболее удаленные от места впуска участки полости с максимальным сопротивлением течению, где происходит защемление и сжатие газа.
Часто роль вентиляционных каналов могут играть роль зазоры в толкателях, вставках, подвижных и разъемных элементах оформления. По этому каналы выполняются в форме после ее испытания только тогда, когда поперечное сечение зазоров в подвижных соединениях оказывается недостаточным для удаления газов.