Процесс формования изделий из реактопластов литьем под давлением

Основные процессы, происходящие при литье под давлением реактопластов, связаны с пластикацией материала, заполнением формы и отверждения изделия. Пластикация рассмотрена достаточно в литературе, а рассмотрим заполнение литьевой формы реактопластами. Процесс заполнения оформляющей формы расплавом реактопласта имеет существенные отличия от процесса заполнения термопластами. Это обусловлено различиями реологических свойств этих материалов, определяющими сущность деформационных и тепловых процессов при движении материалов по литниковой системе и оформляющей полости формы.

При литье реактопластов, так же как и термопластов наблюдается два принципиально различных режима заполнения формы: струйный и регулярный. Но для реактопластов эти режимы по сравнению с термопластами имеют отличия от заполнения формы расплавом.

Струйный режим возникает при литье толстостенных изделий (рис. 4.33).

В этом случае размеры впускного отверстия литникового канала намного меньше поперечного размера полости формы. Для этого режима характерно наличие двух стадий. На первой стадии выходящая из впускного канала струя расплава, имеет площадь поперечного сечения, близкую к площади поперечного сечения впускного канала. Она не встречает при своем движении заметного сопротивления стенок полости формы. После этого начинается хаотическая укладка струи во всем объеме полости формы без существенной деформации конфигурации ее поперечного сечения (рис. 4.33 а). Первая стадия проходит в режиме постоянного давления литья и постоянной объемной скорости впрыска. В полости формы на протяжении этой стадии эффективное давление приблизительно равно атмосферному.

При достижении достаточно плотной степени укладки струи начинается вторая стадия заполнения. Она сопровождается сдвиговыми деформациями струи и увеличением давления в расплаве. Процесс заполнения на этой стадии заключается в уплотнении отдельных струй до практически полной ликвидации пустот в оформляющей полости (рис. 4.33 б). Окончание второй стадии заполнения соответствует достижению пористости материала β = 0, 02÷ 0, 05.

Регулярный режим заполнения протекает при литье относительно тонкостенных изделий, когда расстояние между противоположными стенками полости формы соизмеримо с размерами впускного канала. Режим регулярного заполнения также происходит в два этапа. На первом этапе входящая струя материала вступает в контакт с двумя противоположными стенками оформляющей полости, тормозится и завивается в клубок. Образуется пористая структура материала с пористостью β = 0, 2. С этим значением пористости идет заполнение полости формы фронтом материала до тех пор, пока не достигнет дальней стенки оформляющей полости.

В отличие от процесса формования термопластов, где при течении расплава в оформляющей полости наблюдается прилипание материала к стенке, процессу формования реактопластов сопутствуют значительные скорости пристенного скольжения. Процесс заполнения формы в регулярном режиме вследствие значительной вязкости расплава реактопласта в пристенном слое и малом расстоянии между стенками (малой толщины изделия) можно считать ламинарным.

Формование изделия при регулярном режиме также заканчивается реализацией второй стадии, т.е. уменьшения пористости по всей длине изделия при достижении фронтом расплава конечных участков формы. Продолжительность второй стадии в 10÷ 20 раз меньше, чем первой для обоих режимов заполнения.

Еще одной особенностью, кроме режимов заполнения формы, является следующее. При литье реактопластов не происходит ориентации макромолекул, как у термопластов. Возникающая анизотропия прочности и усадки изделий в основном объясняется ориентацией наполнителя. Направление ориентации во многом зависит от режима заполнения формы. Так, при струйном заполнении материал при движении укладывается спиральной струей (рис. 4.33 а) и анизотропия практически отсутствует.

Окончательная стадия формования изделия связана с отверждением реактопласта. Эта стадия весьма ответственна, т. к. процесс отверждения влияет на качество получаемых отливок, производительность машин, эксплуатационные свойства изделий.

Условия формования и отверждения непосредственно влияют на свойства изделий из реактопластов. Важнейшими технологическими факторами, влияющими на качество изделия, являются температура впрыскиваемого материала и формы, давление литья и в форме, время заполнения формы, время выдержки под давлением, время выдержки при отверждении.