ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к литейному производству по получению изделий, в основном, из термопластичного полимера литьем под давлением, преимущественно толстостенных изделий. Техническое решение изобретения может также распространяться и на получение изделий из других материалов.
Известна пресс-форма [1] для литья под давлением, содержащая разъемные части, в одной из которых выполнено сопло, а в другой - формообразующая полость.
Однако такое устройство обладают низкой универсальностью своего применения, так как с его помощью можно изготавливать изделия только малой толщины.
Более универсальна принятая за прототип пресс-форма для литья под давлением [2], содержащая разъемные части, в одной из которых выполнена формообразующая полость и расположен выталкиватель, а в другой выполнено сопло.
Однако недостатком прототипа [2] является то, что с помощью такой пресс-формы не возможно получить толстостенные изделия хорошего качества без раковин, без газовой и усадочной пористости. Дело в том, что с помощью литейной машины подается расплав материала через сопло пресс-формы, что предопределяет ламинарное (струйное) его течение при заполнении формообразующей полости (в случае литья толстостенных изделий). В результате образуется отрицательный эффект «свободной струи», появляются «холодные спаи» в граничных течениях, близких к поверхности формообразующей полости, и увеличивается вероятность образования газовой и усадочной пористости, раковин. Кроме того, может также проявиться отрицательный «дизельный эффект», сопровождающийся взрывом смеси паров расплава и вытесняемого воздуха в формообразующей полости с получением нежелательного пригара в изготавливаемом изделии и на поверхности формообразующей полости. Все это снижает эффективность применения пресс-формы.
Задача полезной модели в повышении эффективности применения пресс-формы для литья под давлением.
Поставленная задача решается, тем, что пресс-форма для литья под давлением, содержащая разъемные части, в одной из которых выполнена формообразующая полость и расположен выталкиватель, а в другой выполнено сопло, имеет отличительные признаки: формообразующая полость выполнена с изменяемым объемом при помощи подвижного знака в виде поршня, одновременно являющимся выталкивателем.
Такое выполнение формообразующей полости и применение подвижного знака для этой цели направлено на обеспечение возможности создания своеобразной начальной преграды (подвижной перегородки) для образующейся ламинарной струи расплава, подаваемого через сопло, с целью предотвращения распространения отрицательных эффектов, образующихся в случае применения пресс-формы по прототипу [2].
Выполнение в качестве знака поршня с расположением его в формообразующей полости будет способствовать постепенности заполнения образующегося переменного объема такой полости расплавом, что еще более усилит вышеупомянутый эффект первых отличительных признаков устройства.
Варианты выполнения пресс-формы:
- сквозь поршень пропущен, как минимум, один формообразующий знак.
- формы поверхности поршня и сопрягаемой с ней поверхности формообразующей полости отличны от цилиндрической.
Сущность полезной модели поясняется иллюстрациями. На фиг.1 показана общая схема пресс-формы для литья под давлением изделий без центрального отверстия. На фиг.2 - то же, что и на фиг.1, но для литья под давлением изделий с центральным отверстием.
Пресс-форма для литья под давлением содержит разъемные части 1 и 2. Разъемная часть 1 выполнена подвижной (пунктирными линиями с двумя точками показан контур 1 разъемной части 1а в перемещенном положении). Такая подвижность может обеспечиваться узлом смыкания-размыкания литьевой машины (показаны ее подвижная и неподвижная плиты 3, 3а). В разъемной части 1 выполнена формообразующая полость 4 и расположен выталкиватель 5, снабженный подвижным знаком в виде поршня 6, расположенного в формообразующей полости 4 для изменения ее объема.
Боковая поверхность поршня 6 может быть выполнена не цилиндрической, например, в виде профиля криволинейной поверхности кулачка (не показано). Для получения деталей с центральным отверстием в конструкцию пресс-формы введен (фиг.2) формообразующий знак 7, расположенный также в формообразующей полости 4 и закрепленный на разъемной части 1.
Выталкиватель 5 перемещаем силовым цилиндром 8 литьевой машины (не показана). Пунктирными линиями показан контур 5а выталкивателя 5 в перемещенном положении вместе с поршнем 6 (пунктирные линии его контура 6а).
Разъемная часть 2 неподвижна и в ней выполнено сопло 9, к которой подводится выходная часть литьевой машины (не показано) для подачи расплава. Поршень 6 или торцевая часть знака и сопло 9, расположены относительно друг друга с зазором Δ, образуя элемент гидравлического сопротивления «сопло-заслонка»
Разъемная часть 1 снабжена тормозным механизмом, предназначенным для создания необходимого давления в полости формы путем замедления скорости перемещения поршня под воздействием потока расплава на него. Такой механизм состоит, например, из фрикционных колодок 10, расположенных вблизи выдвигаемых частей выталкивателя 5, и штоков 11, например, винтовых пружин (не показаны) или тормозных камер (не показаны), служащих для перемещения фрикционных колодок 10.
Формообразующая полость 4 образована в снабженной рубашкой охлаждения 12 вставке 13 своей разъемной части 1. Внутри формообразующего знака 7 выполнена (фиг.2) полость охлаждения 14. В разъемной части 2 также может быть выполнена полость или рубашка охлаждения (не показано).
Осуществляют литье под давлением с помощью пресс-формы следующим образом.
В исходном положении на литьевой машине (не показано) разъемные части 1 и 2 пресс-формы замкнуты и находятся под давлением, а выталкиватель 5 вместе с поршнем 6 находятся в крайнем правом положении (как показано сплошными линиями).
В зависимости от режима литья регулируют предварительно величину торможения перемещения выталкивателя 5, воздействуя на штоки 11, например с помощью затяжки - ослабления винтовых пружин или с помощью гидравлики тормозных камер (не показано).
Затем ко входу пресс-формы подводят агрегат впрыска литьевой машины (не показано), с помощью которого подают через сопло 9 расплав под давлением. Преодолевая гидравлическое сопротивление «сопло-заслонка», созданное взаимным расположением с зазором Δ сопла 9 и поршня 6, ламинарная струя расплава, поступая в зазор Δ, ударяет о торец поршня 6, резко меняя свое направление вдоль этого торца. Поэтому вместе с перемещением поршня с выталкивателем 5 под действием давления расплава происходит перемешивание частиц расплава (турбулентное его движение), что способствует при заполнении расплавом формообразующей полости 4 устранению отрицательных эффектов «свободной струи», «холодных спаев» в граничных течениях расплава, близких к поверхности формообразующей полости 4, которые присутствуют в пресс-форме аналогов [1, 2].
Снижению скорости перемещения выталкивателя 5 способствует упомянутая выше предварительная настройка тормозного механизма. С его помощью производится регулировка давления заливки внутри формообразующей полости 4. Это происходит автоматически в зависимости от режима заполнения расплавом формообразующей полости 4 с помощью изменения величины торможения перемещения выталкивателя 5 воздействием на штоки 11, например с помощью затяжки - ослабления винтовых пружин или с помощью гидравлики тормозных камер (не показано).
Тепловой режим литья при этом регулируется подачей охлаждающей жидкости (не показано) в рубашку охлаждения 12, в полость охлаждения 14 формообразующего знака 7 (фиг.2) и вокруг неподвижной части формы 2.
В крайнем левом положении выталкивателя 5 (контур 5а) поршень 6 также занимает крайнее левое положение (контур 6а), образуя необходимый объем формообразующей полости 4, в которой будет находиться горячий расплав.
После этого останавливают подачу расплава через сопло 9. Расплав остывает, затвердевая и образуя в формообразующей полости деталь (не показано). Благодаря ранее полученному эффекту турбулентности течения расплава, при котором устраняются упомянутые выше отрицательные эффекты, внутри полученной детали не образуются холодные спаи, значительно уменьшаются газовые и усадочные пористости, раковины, а на ее внешней поверхности и внутренней поверхности (в случае применения формообразующего знака 7 по фиг.2), также как и на поверхности формообразующей полости 4, не образуется нагара.
Для извлечения сформованной детали на литьевой машине(не показано), разъемные части 1 и 2 отделяются друг от друга и разъемная часть 1 занимает крайнее левое положение (контур 1а). После чего подают текучую среду под давлением в бесштоковую полость 8а цилиндра выталкивателя 8, обеспечивая перемещение выталкивателя 5 вместе с поршнем 6 из крайних левых положений (контуры 5а и 6а) вправо, осуществляя выталкивание (не показано) готовой детали из формообразующей полости 4 в лоток (не показан). При этом в случае применения конструкции пресс-формы по фиг.2 получают деталь с центральным отверстием.
Затем разъемные части 1 и 2 смыкаются, и находятся под давлением. Далее цикл работы пресс-формы повторяется.
Благодаря введению в полезную модель оригинального соединения элементов и сопровождению их взаимодействия при помощи схем, показанных на фиг.1 и 2, обеспечивается повышение эффективности литья под давлением и работы пресс-формы для изготовления деталей различной конфигурации и размеров с центральным отверстием и без него.
Источники информации:
1. Патент RU 2284913, МПК В29С 45/12, приоритет от 2002.04.17, опубл. 2006.10.10.
2. Патент RU 2010667, МПК B22D 17/22, приоритет от 1990.12.13, опубл. 1994.04.15 /прототип/.