Расчет технологических параметров прессования

Технологические параметры прессования выбирают по справочным данным или рассчитывают с учетом исходных свойств пресс-материалов, конфигурации изделий, а также технологических особенностей методов прессования и конструкции формы.

Температура предварительного нагревания.Определяется исходя из времени его пребывания в вязкотекучем состоянии t_вт. Это время должно быть больше, чем время, затрачиваемое на загрузку материала в пресс-форму t_з и смыкание ее

t_вт ≥ H₁/υ₁+ H₂/υ₂+t_з, (11)

где H₁ и H₂ – высота опускания пуансона при холостом и рабочем ходе пресса; υ₁ и υ₂ – скорость опускания плиты пресса при холостом и рабочем ходе.

В случае использования пресс-форм с верхней загрузочной камерой значения H₂ и υ₂ берутся для верхнего цилиндра гидропресса, а для пресс-форм с нижней загрузочной камерой – для цилиндра выталкивателя.

Используя уравнения (8) и неравенство (11), рассчитывают температуру предварительного нагревания Т_н

Т_н≤U/R[ln(H₁/υ₁+H₂/υ₂+t_з)–lnA]. (12)

Значения коэффициента А энергии активации поликонденсации U для некоторых марок пресс-материалов приведены ниже:

Марка пресс-материала	О3-010-02	К-17-2	О1-040-02	Э3-340-65 Э3-340-65
А 107	1,77	4,52	1,9	7,4
U, кДж/моль	69,5	69,5	69,5	62,8

Примечание: 2, 4, и 5 столбцы – фенопласты (О – общетехнического назначения; Э – электроизоляционные); 3 столбец – кремнийорганический материал.

 

Время отверждения при компрессионном прессовании. Зависимость времени отверждения от температуры пресс-материала при изотермических условиях описывается уравнением (10). Однако обычно температура загружаемого материала сильно отличается от температуры пресс-формы, поэтому общее время отверждения изделия в пресс-форме t_в можно условно разделить на время нагревания пресс-материала до температуры отверждения t_н и на время протекания реакции поликонденсации . Тогда

, (13)

где В и β – постоянные; Т_отв – температура отверждения изделия в пресс-форме.

Для расчета времени нагревания материала t_н до температуры отверждения используем уравнение нестационарной теплопроводности. Время нагревания определяем из уравнения Фурье

t_н=δ²Fo/4a, (14)

где δ – половина максимальной толщины изделия (нагревание преимущественно происходит от двух теплопередающих поверхностей); а – температуропроводность, а=λ/ρс.

Время отверждения при литьевом прессовании. При литьевом прессовании материал загружается в отдельную загрузочную камеру и, пока происходит смыкание формы, за счет теплопроводности от стенок камеры несколько нагревается. Тоже происходит и в литниковых каналах. Более значительно на повышение температуры пресс-материала влияет диссипация энергии вязкого течения. Если пренебречь теплом от стенок камеры и литников, то повышение температуры от диссипации энергии составит

ΔТ=ΣΔр/с_рρ, (15)

а температуру материала после заполнения формующей полости соответственно находят из уравнения

Т_н=Т_з+ ΣΔр/с_рρ, (16)

где ΣΔр – суммарный перепад давления в литниковых каналах пресс-формы.

Перепад давления в литниковой системе рассчитывают аналогично расчету перепаду давления в экструзионных головках. Объемный расход расплава V через литниковую систему находится из формулы

V=F_зкυ_п, (17)

где F_зк – площадь загрузочной камеры; υ_п – скорость опускания (подъема) плиты пресса при рабочем ходе.

Удельное давление литьевого прессования. Определяется с учетом потерь давления в литниках ΣΔр и давления, которое необходимо создать в момент смыкания пресс-формы непосредственно в формующей полости

Р_уд=ΣΔр+р_к, (18)

где р_к – удельное давление в форме, равное удельному давлению для прямого (компрессионного) прессования, р_к = 25…50 МПа.

Тепловой расчет. Определяется мощность электронагревателей пресс-формы, необходимая для обеспечения теплового режима прессования. Расчет производится в установившемся режиме работы пресс-формы. Уравнение теплового баланса пресс-формы представляется в виде

Q_эл+Q_экз=Q_пол+Q_о.с+Q_пл+Q_б.с+Q_пр, (19)

где Q_эл – тепло, подводимое к пресс-форме от электронагревателя; Q_экз – тепло, выделяющееся за счет экзотермичности процесса отверждения пресс-материала; Q_пол – полезное тепло, расходуемое на нагрев пресс-материала; Q_о.с – потери тепла в окружающую среду; Q_пл – потери тепла в плиты пресса; Q_б.с – потери тепла через болтовые соединения пресс-формы; Q_пр – прочие потери тепла (при обдуве пресс-формы сжатым воздухом, при вынужденных перерывах в работе и др.).

Уравнение (19) решается относительно Q_эл, методика решения представлена в тематике практических занятий по курсу.

 

Литература:

1. Басов Н.И., Казанков Ю.В., Любартович В.А. Расчет и конструирование оборудования для производства и переработки полимерных материалов: Учеб. для вузов. – М.: Химия, 1986. – 488 с.

2. Производство изделий из полимерных материалов: Учеб. пособие/В.К. Крыжановский, М.Л. Кербер, В.В. Бурлов, А.Д. Паниматченко. – СПб: Профессия, 2004. – 464 с.

3. Бортников В.Г. Основы технологии переработки пластических масс: Учебное пособие для вузов. – Л.: Химия, 1983. – 304 с.

4. Основы технологии переработки пластмасс: Учебник для вузов/С.В. Власов, Э.Л. Калинчев, Л.Б. Кандырин и др. – М.: Химия, 1995. – 528 с.