Решение задачи: Изготовление минибоковины шины KAMA-1260-1

Хорошо, давайте по порядку решим эту задачу. ### Выбор материала Для выбора материала нам даны следующие требования: * Прочность при растяжении: 60 МПа * Прочность при изгибе: 60 МПа * Температура эксплуатации: от -50 до 115°С * Область применения: линзы для очков * Дефект при изготовлении: темные включения Исходя из области применения (линзы для очков), нам нужен прозрачный материал с хорошими оптическими свойствами, высокой прочностью и устойчивостью к температурным перепадам. Открываем справочник (файл "index"). Ищем материалы, подходящие под эти критерии. Наиболее подходящим материалом для линз очков, обладающим требуемой прочностью и температурной стойкостью, является **Поликарбонат (ПК)**. Давайте проверим его характеристики: * **Прозрачность:** Отличная, используется для оптических изделий. * **Прочность при растяжении:** Обычно 55-75 МПа, что соответствует нашим 60 МПа. * **Прочность при изгибе:** Обычно 80-100 МПа, что превышает наши 60 МПа, что является плюсом. * **Температура эксплуатации:** От -100 до 120-135°С, что полностью перекрывает диапазон от -50 до 115°С. Таким образом, **Поликарбонат (ПК)** является идеальным выбором. ### Поиск марок поликарбоната Теперь найдем 5 марок поликарбоната: 1 отечественная, 1 азиатская, 1 европейская, остальные на своё усмотрение. 1. **Отечественная марка:** * **ПК-ЛТ-10** (производится в России, например, на заводе "Казаньоргсинтез" или "Пластик" в Узловом). Это литьевой поликарбонат, часто используемый для оптических изделий. 2. **Азиатская марка:** * **Lexan 141R** (производитель SABIC, Саудовская Аравия, но имеет широкое распространение в Азии и производственные мощности там). Это стандартный литьевой поликарбонат общего назначения. 3. **Европейская марка:** * **Makrolon 2407** (производитель Covestro, Германия). Это стандартный литьевой поликарбонат, широко используемый для различных изделий, включая оптические. 4. **На своё усмотрение (ещё одна европейская):** * **Tarflon FN2000** (производитель Idemitsu, Япония, но также имеет широкое распространение и производственные мощности в Европе). 5. **На своё усмотрение (ещё одна азиатская):** * **Lupilon S-2000** (производитель Mitsubishi Engineering-Plastics, Япония). ### Расчет объема впрыска Для расчета объема впрыска воспользуемся формулой со страниц 17-18 пособия Литвинца. Формула для расчета объема впрыска \(V_{впр}\) выглядит следующим образом: \[V_{впр} = N \cdot m \cdot \frac{1}{\rho} \cdot K\] Где: * \(N\) — число гнёзд пресс-формы. * \(m\) — масса детали, г. * \(\rho\) — плотность материала, г/см\(^3\). * \(K\) — коэффициент запаса (обычно 1.1 - 1.3). Дано: * Число гнёзд пресс-формы \(N = 5\). * Масса детали \(m = 50\) г. * Для поликарбоната (ПК) средняя плотность \(\rho \approx 1.2\) г/см\(^3\) (можно найти в справочнике). * Возьмем коэффициент запаса \(K = 1.2\). Подставляем значения в формулу: \[V_{впр} = 5 \cdot 50 \cdot \frac{1}{1.2} \cdot 1.2\] \[V_{впр} = 5 \cdot 50 \cdot 1 \cdot 1.2\] \[V_{впр} = 250 \cdot 1.2\] \[V_{впр} = 300 \text{ см}^3\] Таким образом, необходимый объем впрыска составляет **300 см\(^3\)**. Теперь переведем это в массу впрыска, так как многие машины указывают максимальную массу впрыска для полистирола (ПС). Для полистирола плотность \(\rho_{ПС} \approx 1.05\) г/см\(^3\). Масса впрыска для полистирола \(M_{впр, ПС}\) будет: \[M_{впр, ПС} = V_{впр} \cdot \rho_{ПС}\] \[M_{впр, ПС} = 300 \text{ см}^3 \cdot 1.05 \text{ г/см}^3\] \[M_{впр, ПС} = 315 \text{ г}\] Нам нужна литьевая машина с объемом впрыска около 300 см\(^3\) или массой впрыска около 315 г (для полистирола). ### Поиск литьевых машин Нам нужно найти 3 литьевые машины, подходящие по объему или массе впрыска. Будем ориентироваться на массу впрыска для полистирола около 315 г. Обычно производители указывают максимальную массу впрыска для полистирола. 1. **ENGEL victory 120 (или аналогичная модель с подходящим узлом впрыска):** * Усилие смыкания: 1200 кН (120 тонн) * Макс. объем впрыска: около 200-300 см\(^3\) (зависит от диаметра шнека) * Макс. масса впрыска (ПС): около 180-270 г (зависит от диаметра шнека). * *Примечание:* Для достижения 315 г нам потребуется машина с большим диаметром шнека или более мощная модель, например, **ENGEL victory 160** или **ENGEL victory 200**. * Давайте возьмем **ENGEL victory 200/80** (200 тонн усилие смыкания, узел впрыска 80). * Макс. масса впрыска (ПС): около 350-400 г (в зависимости от диаметра шнека). Это подходит. 2. **Demag IntElect 130 (или аналогичная модель):** * Усилие смыкания: 1300 кН (130 тонн) * Макс. масса впрыска (ПС): около 250-350 г (зависит от диаметра шнека). * Возьмем **Demag IntElect 160/470-290** (160 тонн усилие смыкания, узел впрыска 290). * Макс. масса впрыска (ПС): около 290 г. Это близко к требуемому, но лучше взять чуть больше. * Возьмем **Demag IntElect 210/560-360** (210 тонн усилие смыкания, узел впрыска 360). * Макс. масса впрыска (ПС): около 360 г. Это подходит. 3. **HAITIAN Mars II 1600 (или аналогичная модель):** * Усилие смыкания: 1600 кН (160 тонн) * Макс. масса впрыска (ПС): около 280-380 г (зависит от диаметра шнека). * Возьмем **HAITIAN Mars II 2000** (200 тонн усилие смыкания). * Макс. масса впрыска (ПС): около 350-450 г (в зависимости от диаметра шнека). Это подходит. Итак, подходящие литьевые машины: 1. **ENGEL victory 200/80** (или аналогичная конфигурация) 2. **Demag IntElect 210/560-360** (или аналогичная конфигурация) 3. **HAITIAN Mars II 2000** (или аналогичная конфигурация) ### Исправление дефекта "темные включения" Дефект "темные включения" при литье пластмасс под давлением, особенно для прозрачных материалов, таких как поликарбонат, является серьезной проблемой. Он может быть вызван несколькими причинами: 1. **Разложение материала:** Перегрев материала в цилиндре или сопле, слишком длительное время нахождения материала в горячей зоне, высокая скорость сдвига, приводящая к локальному перегреву. 2. **Загрязнение материала:** Попадание посторонних частиц (пыль, грязь, волокна) в бункер или расплав. 3. **Деградация материала:** Использование вторичного сырья низкого качества или смешивание несовместимых материалов. 4. **Загрязнение оборудования:** Наличие нагара, остатков разложившегося материала или других загрязнений на стенках цилиндра, шнеке, сопле или в горячеканальной системе. 5. **Неправильная сушка материала:** Недостаточная сушка поликарбоната приводит к гидролизу при нагреве, что может вызвать пожелтение или появление темных пятен. **Как исправить дефект "темные включения":** 1. **Оптимизация температурного режима:** * **Снизить температуру цилиндра и сопла:** Постепенно снижать температуру зон нагрева до минимально допустимой для данного материала, при которой обеспечивается хорошее заполнение формы. * **Проверить термопары и нагреватели:** Убедиться в корректной работе всех нагревательных элементов и датчиков температуры. * **Избегать длительного простоя:** Если машина простаивает, снизить температуру цилиндра или полностью выключить нагрев, чтобы предотвратить разложение материала. 2. **Контроль времени нахождения материала в цилиндре:** * **Уменьшить время цикла:** Если возможно, сократить время цикла литья. * **Использовать шнек подходящего размера:** Шнек должен быть такого размера, чтобы объем впрыска составлял 50-80% от его максимальной производительности, чтобы материал не задерживался слишком долго. 3. **Обеспечение чистоты материала и оборудования:** * **Использовать чистый, свежий материал:** Избегать использования загрязненного или старого материала. * **Тщательная очистка бункера и загрузочного устройства:** Регулярно чистить бункер, загрузочные воронки и все элементы, контактирующие с гранулами. * **Промывка цилиндра и шнека:** При смене материала или при появлении дефекта, провести тщательную промывку цилиндра и шнека специальными очищающими гранулами или чистым материалом. * **Проверка горячеканальной системы:** Убедиться в отсутствии нагара или застойных зон в горячеканальных соплах и коллекторах. При необходимости провести их очистку. 4. **Правильная сушка материала:** * **Поликарбонат гигроскопичен:** Он очень чувствителен к влаге. Перед литьем его необходимо тщательно сушить в течение рекомендованного производителем времени и при рекомендованной температуре (обычно 4-6 часов при 120°С). * **Использовать осушитель воздуха:** Сушка должна производиться в осушителе с точкой росы не выше -30°С. * **Контроль влажности:** Проверять остаточную влажность материала перед загрузкой в бункер. 5. **Оптимизация параметров литья:** * **Снизить скорость впрыска:** Высокая скорость впрыска может вызвать локальный перегрев и деградацию материала. * **Снизить противодавление:** Высокое противодавление также может привести к перегреву материала. При появлении темных включений, в первую очередь, следует проверить чистоту оборудования и правильность сушки материала, а затем оптимизировать температурный режим и другие параметры литья.