Детали и узлы конструктивного назначения. Система обогрева и охлаждения формующего инструмента, типовые конструкции

Системы обогрева (применительно для форм для прессования)

Назначение системы обогрева пресс-форм – создание максимально возможного равномерного температурного поля во всем объеме прессуемого изделия, обеспечение условий для минимально возможной затраты времени на окончательный нагрев и отверждение термореактивного материала в формующей полости, циклическое малоинерционное воспроизведение рациональных температурных условий прессования изделий.

Система обогрева обеспечивает передачу тепла в рабочую зону прессования от внешних источников.

Классификация систем обогрева

1. По характеру источников тепла:

- паровая, газовая, водяная (горячая вода);

Паровой обогрев сейчас, очень редко употребляется, но он обеспечивает хорошее равномерное температурное поле в плитах обогрева, в каналы которых под давлением подается насыщенный пар. Газовый обогрев (горелки либо в каналах плит, либо снаружи пресс-формы) уже архаичен. Обогрев горячей водой, протекающей в каналах плит и в матрицах, применяют при прессовании термопластов.

- электрическая.

В пресс-формах для реактопластов сейчас применяют только системы электрического обогрева.

2. По типу источников:

- электронагревательные элементы сопротивления,

- индукторы;

3. По характеру установки источников:

- снаружи пресс-формы (в виде специальных нагревательных кожухов с электрической спиралью, концы которой подключают к штепсельной колодке; в основном – в съемных пресс-формах),

- внутри пресс-формы (в плитах обогрева, оформляющих деталях – в зависимости от конструктивных возможностей; в основном – в непереналаживаемых стационарных пресс-формах, переналаживаемых блоках).

Системы охлаждения (термостатирования) ( для форм для литья под давлением)

Назначение и классификация

Система термостатирования формы для литья под давлением ответственна за равномерное, интенсивное охлаждение отливки по всему ее объему. Это чрезвычайно сложно, если учесть неравномерное распределение массы в реальных изделиях, многогнездность большинства форм и другие факторы.

Основные тепловые процессы, циклически повторяющиеся и происходящие при охлаждении отливок:

– теплопередача от расплава к поверхности металлической формы,

- теплоотдача от нагретого металла к хладоагенту;

- отвод теплоты - хладоагентом

- теплоотдача от формы в окружающую среду (дополнительная особенность, относящаяся к горячеканальным формам).

Скорость и равномерность охлаждения изделия влияет на образование надмолекулярной структуры, степень кристалличности (для кристаллизующихся термопластов), величину и характер внутренних напряжений в отливках и их последующую релаксацию. По возможности одновременное окончание охлаждения отливки по всей ее поверхности устраняет главную причину коробления изделия. Время охлаждения, достаточное для обеспечения безопасности (с точки зрения механического повреждения, извлечения изделия) должны быть технологически обосновано, оно составляет, как известно, главную часть технологического цикла.

Система термостатирования должна регулировать температуру формы, поддерживая ее на заданном уровне.

Эффективность охлаждающих систем влияет на качество изготовления изделий. При более высокой температуре формы достигается повышение следующих характеристик:

– повышаются механические характеристики (предел прочности, модуль упругости, твердость);

– достигается блеск поверхности;

– большая стабильность размеров изделия при эксплуатации;

– уменьшается склонность к растрескиванию изделия.

При более низкой температуре формы достигается:

– меньшая степень коробления изделия;

– ускорение цикла изготовления;

– уменьшение разброса геометрических параметров при изготовлении изделия;

– вторичная усадка при эксплуатации.

Требования и рекомендации при конструировании систем термостарирования:

- суммарная длина каналов должна быть не меньше расчетного значения;

- направление потока хладоагента от более нагретых частей формы к менее нагретым должны обеспечить равномерное охлаждение оформляющих элементов формы;

- необходимо учитывать, что температура формы в зоне впускного канала всегда несколько выше, чем на периферийных участках;

- более интенсивное охлаждение должно быть предусмотрено в местах расположения подвижных элементов формы (выталкивателей, знаков), чтобы исключить деформацию изделия при удалении из формы;

- в каналах не должно быть участков с увеличивающимся сечением и застойных хон, так как коэффициент теплоотдачи с изменением скорости движения жидкости изменяется;

- система охлаждения должная быть герметичной при давлении до 0,6 МПа.

- обеспечить однородность температурного поля оформляющей части формы с соблюдением заданного температурного режима.

В зависимости от требуемого интервала поддержания температуры формы, мощности и производительности оборудования различают следующие типы термостатирующих систем (приборов):

1. Водоциркулирующие с прямым водяным охлаждением по способу смешивания; Водные термостаты регулируют температуру формы в интервале 20 – 90 ºС. Недостатками водяного охлаждения являются низкая температура кипения, возможность коррозии стенок канала и образования на них известковых отложений.

2. Маслоциркулирующие:

- непрямое воздушное охлаждение;

- непрямое водяное охлаждение;

Максимальная температура формы при использовании масляных термостатов может достигать 200 ºС.

3. Компрессорно-охлаждающий система:

- с водяным охлаждением;

- с воздушным охлаждением;

- градирня (охлаждение испарением).

Эти системы предназначены для циркуляции воды (основной распространенный идеальный хладоагент, пригодный при переработке практически всех термопластов, но при температурах не более 80 °С) или масла (веретенное „Индустриальное-20"), силиконовой смазки, этиленгликоля (рекомендуются при переработке поликарбоната, стеклонаполненных полиамидов).

Температурные ограничения для воды связаны с осаждением солей на стенках каналов, что резко меняет тепловой баланс формы. Система охлаждения формы является той органической частью системы термостатирования, через которую оказывается воздействие на охлаждаемую отливку. Именно эта система охлаждения является одной из основных, обеспечивающих работоспособность форм. Классификация систем охлаждения отражает несколько признаков.

Известны два варианта охлаждения отливок:

1. Вне формы (на съемных деталях - на воздухе и в ваннах с охлаждающей жидкостью);

2. В форме (охлаждая непосредственно оформляющие детали формы или менее эффективно - при косвенном их охлаждении путем контакта с охлаждающими плитами и другими деталями).

В последнем случае выделяют системы с независимым регулированием температуры охлаждения матрицы, пуансона, знаков, шиберов и т.д. (по необходимости) и с общим - для всей формы или для каждой полуформы в отдельности.

Главный классификационный признак:

1. Конструктивные особенности охлаждающих элементов:

- каналы (круглого, прямоугольного, поперечных сечений),

- полости (круглого, прямоугольного, конического или по конфигурации внутренней полости изделия сечений),

- комбинированные варианты;

2. Дополнительный признак - расположение этих охлаждающих элементов в зависимости от конфигурации особенностей конструкции изделий:

- параллельное;

- пересекающееся;

- спиральное и т.д.