1

CURS 2 „Proiectarea asistată a maşinilor pentru prelucrarea materialelor polimerice”

An universitar 2014-2015, semestrul I/ Master an II TEPI Titular curs: Prof. univ.dr.ing. Mariana-Florentina ŞTEFĂNESCU

Piesa formată (alături sau nu de reţeaua de alimentare) rămâne de obicei pe

semiforma mobilă (poanson) şi este eliminată de sistemul de aruncare sau extractor.

Astfel, pe măsură ce se deschide forma, placa extractoare atinge un opritor montat pe

sistemul de închidere al FI şi se iniţiază, prin intermediul unor tije de extracţie

montate pe placă, procesul de demulare sau aruncare a reperului format şi a reţelei de

alimentare. Mecanismul de extracţie revine la poziţia iniţială odată cu începerea

închiderii FI. În momentul deschiderii formei începe şi retragerea unităţii de plastifiere

până la limita maximă inferioară. La atingerea acesteia începe închiderea formei şi

totodată se declanşează mecanismul de apropiere a unităţii de plastifiere şi injecţie, iar

ciclul se reia cu faza de injecţie.

Distanţa dintre limitele de avans şi retragere ale unităţii de plastifiere şi injecţie

este realizată cu ajutorul cilindrilor hidraulici şi în strânsă legătură cu durata extracţiei.

Distanţa dintre poziţiile limită ale melc-pistonului în cilindrul unităţii de

plastifiere poartă numele de cursă.

În cazul elastomerilor şi termorigidelor, forma reperului se obţine prin

solidificarea materialului ca urmare a reacţiilor chimice care au loc în formă.

Componentele mecanice de bază ale FI sunt prezentate în fig. 2.8.

- reprezentare

faţă

2

Fig.2.8 Părţile componente ale unei forme de injecţie (asamblate) [10]

1- placă de prindere pe platoul fix, 2- semiformă fixă, 3- semiformă mobilă, 4- placă

distanţieră, 5- placă de fixare pe platoul mobil, 6- coloană de centrare, 7- bucşă de

centrare, 8- ştift readucător pentru revenirea extractorului (tijă rapel), 9- placă port-

aruncătoare, 10- placă aruncătoare, 11- inel de centrare, 12- duză de injecţie

(alimentare), 13- piloni de rezemare, 14- arcuri pentru revenirea plăcii aruncătoare

Forma de injecţie este grupată funcţional în şase componente, şi anume:

a – sistemul de alimentare cu topitură,

b – cavitatea,

c – sistemul de extracţie,

d – sistemul de schimb de căldură,

e – sistemul de centrare şi conducere,

f – sistemul de prindere şi transmitere a forţelor.

a – Sistemul de alimentare cu topitură cuprinde ajutajul duzei de alimentare,

reţeaua de distribuţie formată din canale principale, secundare şi praguri. Există şi

forme în care unele dintre aceste componente lipsesc. Dispunerea şi dimensionarea

reţelei de canale (echilibrarea curgerii), în cazul formelor cu mai multe cuiburi

(Fig.2.9), urmăreşte realizarea unei simetrii, a unui traseu egal şi a unei secţiuni

constante corespunzătoare.

a) b) c)

- reprezentare

laterală

3

d) e)

Fig.2.9 Dispunerea reţelei de canale (echilibrarea), în cazul FI cu mai multe cuiburi;

a)- dispunere circulară, b)- dispunere în serie, c)- dispunere simetrică, d)- dispunerea a

9 cuiburi pentru FI cu canale încălzite, e)- FI cu 4 cuiburi (desfăcută în planul de

separare)

b - Cavitatea (cuibul, amprenta) este partea principală a traseului de curgere

şi este formată din miez şi pereţii exteriori ai cavităţii. Forma cavităţii trebuie să fie

identică cu cea a piesei ce trebuie obţinută, iar dimensiunile, mai mari decât ale

obiectului pentru a compensa contracţia medie a MP solidificat.

Contracţia creşte cu creşterea temperaturii topiturii, a temperaturii pereţilor

cavităţii şi grosimii pereţilor reperului, şi cu scăderea presiunii de injecţie, a timpului

de compactare, a vitezei de injecţie şi a secţiunii pragului.

Semiformele dau geometria reperului. Semiforma fixă cuprinde locaşul, iar

semiforma mobilă cuprinde miezul sau poansonul. La desfacerea semiformelor reperul

rămâne în partea mobilă a formei.

c - Sistemul de extracţie

După ce au fost stabilite geometria, masa reperului şi configuraţia formei se

trece la determinarea forţelor ce apar în funcţionarea formei. Pentru o proiectare

detaliată a sistemului de extracţie (numărul, poziţia şi tipul elementelor sistemului)

este necesară cunoaşterea forţelor, a căror valoare poate sugera necesitatea schimbării

poziţiei reperului în formă şi chiar a întregului sistem de alimentare cu scopul

reducerii amplitudinii acestor forţe.

Forţele de deschidere şi extracţie sunt practic rezultatul interacţiunii dintre

tendinţa de mărire a cavităţii sub acţiunea presiunii de injecţie şi contracţia

materialului solidificat. Forţa de desfacere este funcţie de presiunea de contact, iar

cele de extracţie se opun forţelor de frecare şi sunt, în general, cele ce produc

dificultăţi.

Insuficienta cunoaştere a comportării materialului polimeric influenţează

negativ productivitatea, mai ales în cazul unor noi produse, la care corecţiile ulterioare

ale formei pot fi nejustificat de scumpe.

4

Eliminarea (aruncarea sau evacuarea) reperelor şi a topiturii întărite, în reţelele

de distribuţie, se realizează prin sistemul de extracţie care poate fi realizată mecanic,

pneumatic sau hidraulic.

Dintre acestea varianta de extragere mecanică este cea mai răspândită.

Aruncarea mecanică (Fig.2.10) se realizează mai uşor când reperul rămâne în partea

mobilă a formei.

Cele mai utilizate variante de aruncare mecanică sunt cele cu ştifturi de

aruncare (Fig.2.10.1), cu aruncătoare tubulare tip mânecă, sisteme cu plăci

dezbrăcătoare şi sisteme de deşurubare pentru piese cu filet [8].

În cazul materialelor termoplastice se foloseşte, mai des, aruncarea mecanică.

Modul de acţionare al acestui sistem este următorul:

- la deschiderea formei, tija (ştiftul) de aruncare ia contact cu opritorul

maşinii de injecţie,

- placa aruncătoare este împinsă înainte împreună cu ştifturile de

aruncare,

- ştifturile de aruncare scot reperul de pe poanson,

- ştifturile readucătoare întorc placa aruncătoare în poziţia iniţială

odată cu închiderea formei şi începerea unui nou ciclu.

Fig.2.10 Formă de injecţie cu două cuiburi, cu aruncare mecanică

5

1- placă fixă a sistemului de închidere, 2- opritor, 3- tijă de aruncare, 4- bucşă de

ghidare, 5- placă mobilă de ghidare, 6- şurub de prindere a plăcilor semiformei

mobile, 7- placă distanţieră, 8- placă aruncătoare, 9- placă port-aruncătoare,

10- tijă aruncătoare, 11- placă suport, 12- placă de formare, 13- placă de formare,

14- placă de prindere pe platoul fix al agregatului de închidere, 15- şurub de fixare a

semiformei fixe, 16- canale de răcire, 17- pastilă, 18- şurub, 19- reper, 20- pastilă,

21- canal de răcire a duzei, 22- duză de injecţie, 23- material răcit în canalele

formei (culee), 24- inel de centrare, 25- coloană de ghidare, 26- bucşă de

ghidare, 27- aruncător central (elimină culeea), 28- şurub de prindere a

plăcilor 8 şi 9, 29- arc

O modalitate orientativă pentru alegerea diametrului unui ştift este cea

prezentată în figura 2.10.2 [8]. Lungimea critică a ştiftului şi diametrul acestuia sunt

influenţate de presiunea de injecţie.

Lungimea ştiftului trebuie aleasă mai mică decât lungimea critică.

a) b)

c)

Fig.2.10.1

Aruncare

mecanică cu

ştifturi

1- sistem de

aruncare, 2- ştift

de aruncare,

3- reper, 4- reţea

6

d)

Fig.2.10.2 Ştifturi de aruncare: a)- ştift de aruncare plin, b)- ştift de aruncare cu corp

cilindric cu diametru mare care se prelungeşte printr-o tijă cilindrică cu diametru mic,

c)- ştift de aruncare tip ţeavă, cu umăr fixat prin filet de ţeavă, d)- ştift de aruncare cu

corp cilindric cu diametru mare care se prelungeşte printr-o tijă cu secţiune

necirculară; 1- placă aruncătoare, 2- placă port-aruncătoare, 3- ştift de aruncare

cilindric, 4- ştift cilindric cu diametre diferite, 5- umăr filetat, 6- ţeavă circulară

Dacă dimensiunile ştiftului de aruncare nu se regăsesc în diagrama din figura

2.10.2, diametrul ştiftului se poate stabili cu relaţia:

D ≥ 0,000836·L· p [mm]. (2.1)

unde D este diametrul ştiftului, L – lungimea părţii neghidate a ştiftului [mm]

(Fig.2.10.3) şi p – presiunea de injecţie [MPa].

7

Fig.2.10.3 Asamblarea

ştifturilor (tijelor) de

aruncare [23]

1- inel de centrare,

2- placă de fixare,

3- canale de răcire,

4- cavitate, 5- duză de

alimentare, 6- placă de

formare, 7- poartă,

8- canale de

distribuţie, 9- extractor

central, 10- poanson,

11- plan de separare,

12- ştift de aruncare,

13- opritor,14- carcasă

aruncător,

15- degajare pentru

tija de aruncare,

16- placă port-

aruncătoare, 17- placă

aruncătoare, 18- placă

suport, 19- placă

fixare poanson

8

d - Sistemul de schimb de căldură este, pentru materialele termoplastice, un

sistem de răcire, în timp ce pentru materialele termorigide şi elastomeri este unul de

încălzire. Sistemul este format din canale cilindrice practicate în FI, canale prin care

circulă agentul (Fig.2.11 şi 2.11.1).

Fig.2.95 Corelaţia dintre

diametrul ştiftului de

aruncare şi lungimea lui

critică, în funcţie de

presiunea de injecţie

Fig.2.11 Dirijarea agentului la

exterior prin tuburi flexibile, la

răcirea unei plăci de formare,

circulară

1- tub flexibil, 2- placă de formare

circulară, 3- canal de circulaţie prin

placă pentru agentul de răcire

9

Fig.2.11.1 Dirijarea

agentului în placa

de formare, prin

două circuite

I, II- circuite ale

agentului

1- placă de formare,

2- dop filetat pentru

obturarea canalelor,

AI- intrare agent în

circuitul I,

BI- ieşire agent din

circuitul I,

AII- intrare agent

în circuitul II,

BII- ieşire agent

din circuitul II