SPRAWOZDANIE

Wtryskiwanie tworzywa termoplastycznego do formy sztywnej oraz silikonowej.

1.    Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było wtryśnięcie do formy sztywnej (żywicznej) tworzywa termoplastycznego przy użyciu wtryskarki oraz do formy silikonowej tworzywa termoutwardzalnego. Modelem wtryskiwanym była cyfra ,,8’’ . Do form żywicznych stosuje się odlewanie ciśnieniowe metodą Epoxy Tooling. Podczas laboratorium utworzyliśmy formę żywiczną oraz silikonową a następnie dokonaliśmy wtrysku tworzywa.

2.    Realizacja ćwiczenia (Forma żywiczna)

W pierwszej kolejności nasz zespół przygotował formę z żywicy epoksydowej.

Elementem wtryskiwanym była cyfra nr.8. (fotografia poniżej)

W 2 płytach MDF w tym jednej z otworem przelotowym położonym środkiem na przecięciu osi symetrii został umocowany model wstępny przedmiotu.

Zdjęcia pokazują istotę lokalizacji modelu wstępnego:

Jako uszczelniacz posłużyła plastelina.

Po ocenie stabilności modelu w płycie wiórowej utworzyliśmy roztwór utwardzacza w żywicy w proporcji 18:100. W naszym przypadku proporcja osiągnęła wartości 150 [g] żywicy na 10[g] utwardzacza. Do modelu doklejono wypychacz wykonany z wolframu. W celu ułatwienia oddzielania połówek form jedna z jej powierzchni została posmarowana woskiem odlewniczym. Kolejnym etapem było powtórzenie powyższej operacji jednakże na odwrocie modelu czyli drugiej płycie. Tym razem masa żywicy wyniosła 170 [g] natomiast utwardzacza 10[g].

·        Masa żywicy mz=ρzVz

·        Masa utwardzacza mu= ρuVu

ρz -gęstość żywicy, Vz-objętość żywicy, ρu-gęstość utwardzacza, Vu-objętość utwardzacza

ρz=2,7[g/cm3], ρu=0,9[g/cm3].

·        Vo=πr2h=π*352*18=69272[mm3]

·        Vm=Vp+Vc =47*40*2+(140*4*3)=3760+1680=5440[mm3]

Vp-objętość podstawy modelu, Vc-objętość cyfry ,,8’’.

·        Vrz=Vo-Vm-Vwypych-Vplasteliny =69272-5440-900-726=62206[mm3]..

·        Vz=55,3[cm3],    mz=ρzVz=55,3*2,7=~150[g]  

·        Vu=9,95[cm3],  mu= ρuVu=9,95*0,9=~10[g] 

·        Żywica została mierzona na wadze o dokładności +/- 5g.

·        Utwardzacz został mierzony na wadze o dokładności +/- 2g.

Po każdym z obydwu poprzednich etapów forma została odstawiona do utwardzenia na tydzień do następnych laboratoriów. Poniższe zdjęcie przedstawia proces zalewania formy żywicznej oraz zalanej formy:

Do utworzenia formy posłużył epoksydowy system odlewniczy firmy Axson Technologies EPO 519/95B, system spełnia certyfikaty ISO 9001 oraz ISO 14001 oraz nasze oczekiwania.

Dla zapewnienia bezpieczeństwa wykorzystaliśmy: rękawice, okulary i białe fartuchy.

Zaletami systemu epoksydowego są:

§        Doskonała wierność odwzorowania;

§        Niewielki skurcz;

§        Stabilność wymiarowa;

§        Wytrzymałość na ściskanie;

§        Niska lepkość mieszaniny.

Trwałość form epoksydowych zależy w szczególności od dokładności wykonania formy, geometrii modelu oraz ciśnienia wtrysku.

3.    Realizacja ćwiczenia (Forma silikonowa)

Forma  silikonowa została wykonana w pojemniku z tworzywa, model zamocowaliśmy (jak na rysunku) przy użyciu nitek bawełnianych oraz plasteliny do krawędzi pojemnika, tak aby środek ciężkości modelu znalazł się w punkcie przecięcia przekątnych pojemnika.

Po dokładnym wymieszaniu silikonu z utwardzaczem, należy odpowietrzyć mieszaninę w komorze próżniowej jak na zdjęciu, aby uniknąć wtrąceń pęcherzyków powietrza, które pogarszają jakość odwzorowania modelu. Zabieg trwa cyklicznie do 10 minut:

Po procedurze odpowietrzania model został zalany mieszaniną silikonu i utwardzacza.

    Objętość pojemnika:

§        Vp=36*79,1*104=295776[mm3]=295,8[cm3]

    Masa silikonu:

§        ms=330[g]

    Masa utwardzacza:

§        mu=33  [g]

UWAGA!

Wartość objętości modelu jest zbliżona do objętości strat mieszaniny podczas zalewania.

Do budowy formy silikonowej posłużył silikon firmy Zhermack, typ sylikonu XTX 45.

Gotowe formy po zastygnięciu i utwardzeniu rozcięto krzywą sinusoidalną jak na szkicu i usunięto model wstępny, zarys rozcięcia zaklejono w kolejnym kroku taśmą.

4.    Realizacja ćwiczenia (wtryskiwanie do formy żywicznej)

Do procesu wtryskiwania wykorzystano wtryskarkę

MCP INJECTION MOULDING, HEK-GMBH

P1.1=8[Bar]=0,8 [MPa] ciśnienie działające na duży tłok o średnicy D=250-20=230 [mm].

S=41526,5[mm2] pole powierzchni dużego tłoka.

F1.1=P*S=33221[N] siła wtrysku.

D1=34,4[mm] średnica małego tłoka

S1=929[mm2] pole powierzchni małego tłoka.

P1.1=33221/929=36[MPa] ostatecznie ciśnienie wtrysku.

Temperatura tworzywa T1=221  st.C

Po korekcie pozycji układu wlewowego zamocowano formę żywiczną z płytami MDF na wtryskarce. Dokonaliśmy korekty pozycji formy i docisnęliśmy mimośrodem połówki formy. Następnie rozpoczęliśmy wtryskiwanie. Otrzymany model po wyjęciu z wtryskarki nie spełnił naszych oczekiwań ponieważ zaobserwowaliśmy niedolew. Powtórzono operację wtryskiwania przy zmienionych parametrach i otrzymaliśmy poprawny model.             

P1.2=5,5[Bar]=0,55 [MPa] ciśnienie działające na duży tłok o średnicy D=230 [mm].

S=41526,5[mm2] pole powierzchni dużego tłoka.

F1.2=P*S=22840[N] siła wtrysku.

D1=34,4[mm] średnica małego tłoka

S1=929[mm2] pole powierzchni małego tłoka.

P1.2=22840/929=25[MPa] ostatecznie ciśnienie wtrysku.

Temperatura tworzywa T2=225 st.C

Po rozłupaniu formy na powyższej fotografii są widoczne efekty naszej pracy.

Po prawej stronie niedolew znaczny, wewnątrz formy model ze znikomym niedolewem.

5.    Realizacja ćwiczenia (wtrysk do formy silikonowej)

Po wyjęciu z pojemnika utwardzonej formy silikonowej wyjmujemy model z jej wnętrza i zaklejamy taśmą aby tworzywo termoutwardzalne nie wydostało się z formy podczas wypełniania.

Skład żywicy odlewniczej:

§        Izocyjan 100 do proporcji, gęstość ρiz=1,07[g/cm3],

§        Poliol        60 do proporcji, gęstość ρp =1,05[g/cm3].

Objętość całkowita:

§        Vcałkowita=Vmod+Vuk.wl+Vuk.odp=6892+295,8+106=7292,4[mm3]=7,3[cm3].

Masa całkowita:

§        mcałk.= Vcałk.*ρmiesz=7,3*1,06=7,8[g], przyjęte: mcałk=12[g].

Rozkład proporcji:

§        12...