2013

Profesor coordonator: Conf. Dr. Ing. Jiman Vasile

STUDENT: RAZVAN-VIOREL DUMITRASC

GRUPA 3101

ANUL 3

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRASOV

FACULTATEA DE STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR-I.A.I.M.

CUPRINS 1. Materialul plastic 3

1.1. Polimeri 4

1.1.1. Etimologie și scurt istoric 4

1.1.2. Teorii 5

1.1.3. Polimerizare în lanț 5

1.2. Materia primă pentru obţinerea materialelor plastic 6

1.2.1. Liantul 6

1.2.2. Umplutura 6

1.2.3. Plastifianti 6

1.2.4. Stabilizatori 6 1.2.5. Coloranti 6

1.2.6. Materiale de armare 6

1.2.7. Fungicide si insecticide 6 1.2.8. Agenti de odorizare 6

1.2.9. Agenti de ignifugare 6 1.3. CLASIFICAREA MATERIALELOR PLASTICE 7

1.3.1. Termoplastice: 7

1.3.1.1. Polietilena (PE)/Polimetilenă 7

1.3.1.1.1. Proprietăți fizice 7

1.3.1.1.2. Proprietăți chimice 7

1.3.1.2. Polistirenul (PS) 7

1.3.1.2.1. Caracteristici 8

1.3.1.3. Policlorura de vinil (PVC) 8

1.3.1.3.1. Istoric 9

1.3.1.4. Poliesteri tip PET 9 1.3.1.5. Plexiglas 9

1.3.1.6. Teflon 9

1.3.1.7. Poliamida PA 9

1.3.1.8. Poliamida (REDPLAST) 9

1.3.1.8.1. Clasificare 9

1.3.2. Termorigide 10

1.3.2.1. Melamina 10

1.3.2.2. Bachelita 10

1.3.2.3. Poliuretan (PU) 10

1.3.2.4. Polipropilenă 10

1.3.2.4.1. Proprietăți chimice și fizice 11

1.3.2.5. Polietilenă 11

1.4. Proprietăţile materialelor plastice: 11

2. Injectarea maselor plastic 12

2.1. Injectarea in retea automata 12

2.2. Injectarea in retea automata asistata cu gaz 14

2.2.1. Istoric 14

2.2.2. Succesiunea fazelor procesului este următoarea 14

2.2.2.1. Faza 1 14

2.2.2.2. Faza 2 14

2.2.3. Mod de functionare 15

2.2.4. Avantaje 16

2.2.5. Dezavantaje 16

2.2.6. Raspandire 16

2.2.7. Procesul tehnologic de creare al matritelor 16

2.2.8. Tipuri de masini 17

3. Proiectarea si executarea unei piese din plastic 27

3.1. Descrierea constructive functionala a reperului 28

3.2. Claculul masei reperului 29

3.3. Alegerea masinii de injectare 29

3.4. Calculul duratei totale a ciclului de injectare 31

3.5. Calculul numarului de cuiburi 31

3.6. Dimensionarea cuiburilor in fct. de contractia materialului 32

3.7. Alegerea sistemului de injectare 33

3.7.1. Dimensionarea canalelor de distribuţie 33

3.7.2. Dimensionarea digului 35

3.8. Calcule de rezistenta 35

3.8.1. Verificarea suprafeţei de închidere a matriţei 36

3.8.2. Verificarea rigidităţii plăcilor de formare 38

3.8.3. Dimensionarea poansoanelor 38

3.8.4. Deformarea poansoanelor 39

3.8.5. Dimensionarea şi deformarea plăcilor matriţei 41

3.9. Alegerea sistemului de racier 43

3.9.1. Alegerea sis. de răcire pentru placa de formare şi poanson 43

3.9.2. Transferul de căldură între materialul şi matriţă 44

3.9.3. Transferul de căldură în interiorul matriţei 45

3.9.4. Determinarea timpului de răcire prin calcul 45

3.10. Alegerea sistemului de aruncare 46

3.11. Alegerea sistemului de centrare si conducere 47

3.12. Schita matritei 49

3.13. Alegerea materialelor care compun matrita 50

4. Bibliografie 51

- 3 -

1. Materialul plastic

Materialul plastic (*sunt produse sintetice de natură organică, anorganică sau mixtă, care se pot prelucra ușor în diferite forme, la cald sau la rece, cu sau fără presiune) a fost inventat în 1860 de un englez (Alexander Parkes) şi a constituit un înlocuitor sintetic al sticlei. El a ajutat la descoperirea celuloidului (*materie solidă, incoloră, uneori transparentă, lucioasă, flexibilă, plastică, produsă industrial, ușor inflamabilă, obținută din nitroceluloză și camfor, folosită la fabricarea filmelor fotografice, a lacurilor și a unor obiecte uzuale, fabricat in Statele Unite in 1870). Celuloidul a fost inventat de americanul John Hyatt in 1869 si este un material plastic ce se obtine prin dispunerea unui amestec format din nitrat de celuloza, pigmenti si material de umplutura intr-o solutie alcoolica de camfor. La incalzire, celuloidul se poate deforma plastic, adica devine maleabil si poate fi turnat cu usurinta in diferite forme. Celuloidul se intareste atunci cand se usuca si se raceste. Cu celuloidul sau, John Hyatt a incercat sa obtina un premiu acordat pentru realizarea unui material care sa inlocuiasca fildesul necesar realizarii bilelor de biliard. Americanul nu a castigat premiul, dar in 1870 a obtinut un brevet pentru inventia sa. Materialele plastice sunt substanţe sintetice de origine organică obţinute din polimeri.

- 4 -

Structura polipropilenei: Carbonul

este albastru - Hidrogenul gri

1.1. Polimeri Un polimer este o substanță compusă din molecule cu masă moleculară mare, formate dintr-un număr mare de molecule mici identice, numite monomeri, legate prin legături covalente. Exemple cunoscute de polimeri sunt plasticul, ADN-ul și proteinele.

1.1.1. Etimologie și scurt istoric

Cuvântul polimer derivă din grecescul πολσ (poli), însemnând „pluri‟ și μέρος (meros), însemnând „parte‟. Termenul a fost adoptat în 1833 de către Jöns Jakob Berzelius, deși definiția polimerului dată de el este destul de diferită față de cea modernă. Începând din anul 1811, chimistul Henri Braconnot s-a axat pe studierea derivatelor celulozei, probabil cea mai importantă parte din știința polimerilor. Demararea vulcanizării în secolul al XIX-lea a îmbunătățit duritatea latexului sintetic, semnificând popularizarea polimerului semi-sintetic. În 1907, Leo Baekeland a creat primul polimer compet sintetic, bachelita, care a fost făcută publică în 1909.

1.1.2. Teorii

În afara progreselor semnificative în sintetizarea și caracterizarea polimerilor, o

înțelegere corectă a aceastora nu s-a ivit decât în 1920. Înainte de al doilea deceniu al secolului al XIX-lea, oamenii de știință au crezut că polimerii erau grupuri de mici molecule (numite coloide= substanțe microscopice dispersate uniform prin alte substanțe), fără mărimi moleculare bine stabilite, ținute în strânsă legătură de o forță necunoscută, un concept numit „teoria asociației‟. În 1922, Herman Staudinger a propus teoria lanțurilor atomice de polimeri ținuți alături de legături covalente, o idee care nu a fost acceptată mai bine de un deceniu, dar pentru care Staudinger a primit Premiul Nobel. Lucrările lui Wallance Carothers (1920) au confirmat că polimerii pot fi sintetizați rațional din monomerii care îi constituie. O importantă contribuție în știința polimerilor sintetici a fost adusă de chimistul italian Giulio Natta și de chimistul german Karl Ziegler, care au câștigat Premiul Nobel în chimie, în anul 1963, pentru “catalizatorul Ziegler-Natta”. În ceea ce privește reacția de adiție, un aport important îl are Paul Flory, 1974. Lucrarea sa extinsă în domeniul polimerilor include cinetica polimerizării pas cu pas și a adiției polimerizării, transferul lanțului atomic, volumul inclus ,”Convenția Flory” și “Teorema Flory-Huggins, pentru care i se acordă Premiul Nobel în chimie 1974. Materiale sintetice, precum nylonul, teflonul sau siliconul au format baza pentru o industrie a polimerilor. De asemenea, în acești ani s-a acordat o deosebită importanță sintetizării raționale a polimerilor. Cei mai importanți produși polimeriz azi de pe piață sunt

- 5 -

sintetici și produși în volume mari. Polimerii sintetici își găsesc astăzi loc în aproape fiecare industrie sau segment de viață.sunt adesea folosiți ca adezivi sau lubrifiante, dar la fel de bine sunt utilizați pentru diverse produsede la jucării până la avioane.ei au fost implicați într-o mare varietate de aplicații biomedicale, de la dispozitive pentru implanturi, până la droguri.

1.1.3. Polimerizare în lanț

În chimie polimerizarea în lanț este o reacție (proces chimic) prin care molecule de monomeri sunt multiplicate formând lanțuri de monomeri (macromolecule) numite polimeri.

- 6 -

1.2. Materia primă pentru obţinerea materialelor plastic:

1.2.1. Liantul (masa de baza) reprezentata de:

* hidrocarburi obtinute prin distilarea petrolului;

* răşini (substante solide cu aspect sticlos);

1.2.2. Umplutura (determina proprietatile mecanice ale materialului plastic)

-poate fi formata din substante organice (faina de lemn, tesaturi din bumbac, tesaturi din fibre

sintetice) sau anorganice (azbest, sticla, mica, talc etc.)

1.2.3. Plastifianti (au rolul de mari plasticitatea la cald)

1.2.4. Stabilizatori (asigura mentinerea in timp a proprietatilor materialelor

plastice)

1.2.5. Coloranti

1.2.6. Materiale de armare (fibre, fulgi din sticla)

1.2.7. Fungicide si insecticide (cresc rezistenta materialelor plastice la actiunea

microorganismelor)

1.2.8. Agenti de odorizare (corecteaza mirosul)

1.2.9. Agenti de ignifugare (cresc rezistenta la foc a materialelor plastice)

- 7 -

1.3. CLASIFICAREA MATERIALELOR PLASTICE

Dupa modul de comportare la acţiunea căldurii, materialele plastice pot fi:

1.3.1. Termoplastice:

Sunt acele materiale plastice care la căldură devin plastice iar prin răcire se întăresc. Procesul este

reversibil.

Polietilena (PE)/Polimetilenă - filme, folii, pahare, castroane, jucării etc. 1.3.1.1.

-este un polimer termoplastic semicristalin de culoare albă sau semiotransparentă, materialul plastic cel mai răspândit, obținut prin procesul de polimerizare, fiind produsă de industria petrochimică. Producția anuală în lume este de aproximativ 80 milioane tone. Tipuri de polietilenă în funcție de densitate, construcția lanțului molecular PEX sau XLPE - polietilenă reticulată PE-LD – polietilenă cu densitate mică PE-LLD – polietilenă cu densitate liniară joasă (densitatea: 0,915–0,925 g/cm3). PE-LMD – polietilenă mediu densificată (densitatea: 0,926–0,940 g/cm3). PE-HD – polietilenă de mare densitate 0,97 g/cm3) PE-HD-HMW - polietilenă înalt densificată (de înaltă densitate) cu masa moleculară ridicată PE-HD-UHMV - polietilenă înalt densificată cu masă moleculară foarte ridicată etc. Utilizări

material de ambalaj (pungi de plastic, membrană, folie, containere etc.} plăci extrudate (care se pot freza, termosuda, termoforma), din care se pot fabrica

compostatoare, uși, site industriale, roți dințate cu auitogresare, rafturi țevi și fitinguri folii bare elemente de alunecare (în industria alimentară, jgheaburi, canale)

Formula chimică a polietilenei este (C2H4)nH2. Din formula chimică „n” poate lua diferite valori, iar diferite materiale plastice se obțin prin amestecarea a diferitelor tipuri de polietilenă cu valori „n” diferite.

Proprietăți fizice 1.3.1.1.1.

Polietilena este un polimer termoplastic, format din lanțuri lungi de hidrocarburi. Punctul de topire depinde de tipul polietilenei, valorile tipice fiind în gama 120 - 130 °C. Punctul de topire pentru polietilena de joasă densitate pentru uz comun este 105 - 115 °C.

Proprietăți chimice 1.3.1.1.2.

Are o excelentă rezistență chimică, este rezistentă la acizi, baze, oxizi. Polietilena arde încet cu o flacără albastră cu vârf galben și emană un miros de parafină. Se dizolvă în hidrocarburi aromatice ca de exemplu toluenul și xilenul sau solvenți clorurați.

Polistirenul (PS) - carcase, radio, telefon, pixuri, stilouri, pahare, jucării etc. 1.3.1.2.

-este un material polimeric, slab transparent, amorf sau parțial cristalin, termic prelucrabil (termoplastic). Se fabrică din monomer stirol, o hidrocarbură mai simplă lichidă, obținută din petrol. Polistirenul este unul din cele mai răspândite tipuri de masă plastică, cu un consum mondial (semnificativ) de miliarde de kilograme pe an.

- 8 -

Caracteristici 1.3.1.2.1.

Este solid la temperatura camerei. Este prelucrabil prin încălzire (termoplastic). Are o temperatură de înmuiere de aproximativ 100 °C și redevine la stare solidă prin

răcire. Este utilizat ca material industrial (de construcție) sub formă masivă sau spongioasă

(buretoasă).

Policlorura de vinil (PVC) – piese pentru instalatii de apa sau electrice etc. 1.3.1.3.

POLICLORURĂ DE VINIL

DENSITATE: 1,38–1,55 / 1,16–1,35 g/cm³

REZISTENȚĂ LA TRACȚIUNE:

50–75 / 10–25 ( N/mm²)

REZISTENȚĂ LA ÎNTINDERE:

10–50 / 170–400 % DIN 53455

MODUL DE ELASTICITATE: 1000–3500 N/mm² DIN 53457

DURITATE: 75–155 N/mm² DIN 53456

REZISTENȚĂ LA LOVIRE: > 20 kJ/m² DIN 53453

REZISTENȚĂ LA ZGÂRIERE: 2–75 kJ/m² DIN 53453

REZISTENȚĂ LA STRĂPUNGERE:

> 1015 / > 1011 Ω DIN 53482

REZISTENȚĂ LA SUPRAFAȚĂ:

1013 / 011 Ω DIN 53482

PROPRIETATEA DIELECTRICĂ:

3,5 / 4–8 DIN 53483 50 Hz εr

Policlorura de vinil cu numele prescurtat PVC este o substanță din categoria materialelor termoplastice cu o structură amorfă. Sunt două forme de PVC, „forma dură” și „forma moale” la care s-au adăugat stabilizatori. Forma moale este mai răspândită fiind PVC-ul, adecvată

- 9 -

prelucrărilor tehnice, este forma care care se aplică pe dușumea, sau în construcții la conductele din material plastic. Policlorura de vinil ia naștere prin polimerizarea (legarea) monomerelor de clorură de vinil (CH2 = CHCl)

Istoric 1.3.1.3.1.

Primul care a sintetizat clorura de vinil în laboratorul profesorului „Justus von Liebig” din Gießen a fost în anul 1835 chimistul francez Henri Victor Regnault, care a observat că sub acțiunea razelor solare clorura de vinil polimerizează dând naștere la o pulbere albă. Importanța acestei descoperiri a fost numai mai târziu observată. In 1912 chimistul german „ Fritz Klatte” face cercetări similare cu cele ale chimistului francez, acesta producând clorura de vinil din acetilenă și acid hipocloros. Clorura de vinil va fi utilizată la filme fibre sintetice, lacuri. Azi însă din motive de protecție a mediului înconjurător și prin dezvoltarea industriei chimice s-au descoperit alte substanțe PVC-ul este treptat înlocuit.

Poliesteri tip PET- tastatura, mouse, ştechere, carcase, sticle, acoperişuri etc. 1.3.1.4.

Plexiglas - lentile, industria automobilelor, si aeronautică, medicina (lentile de 1.3.1.5.

contact) etc

Teflon -medicina (produse ortopedice, instrumente medicale), electrotehnica 1.3.1.6.

(stechere, soclu), industria chimica (aparate de laborator) etc.

Poliamida PA (nailon)- industria auto, materiale sportive (patine cu rotile, 1.3.1.7.

clapari de schi)

Poliamida (REDPLAST) 1.3.1.8.

- este un polimer semicristalin de obicei de culoarea alb laptoasa sau galbuie, care face parte din grupa de mase plastice tehnice cu rigiditate si rezistenta ridicata; un polimer format din mai mulți monomeri de amide, unite prin legături peptidice într-o reacție de policondensare. Aceste legături se pot forma pe cale naturală, ca în cazul proteinelor, lânei sau a mătasei, sau se pot fabrica prin procesul de polimerizare ca de exemplu în cazul nailonului. Prezinta o combinare optima de calitati: rezistenta mecanica, rigiditate, rezistenta la lovituri si proprietati bune de alunecare. Poliamidele sunt utilizate în constructia de masini, utilaje, vehicule, medicina, industria alimentara, chimica, electronica si electrotehnica, inzestrarea laboratoarelor, constructia de pompe si armaturi, constructii de precizie si cu presiuni joase, textilă, la fabricarea covoarelor sau a echipamentelor sportive datorită durabilității și rezistenței lor foarte mari.

Clasificare 1.3.1.8.1.

In principiu, distingem cateva tipuri de poliamide oferite, in functie de numarul de monomeri sau de metodele de polimerizare: • PA 6 (poliamida extrudat) • PA 6 G (poliamid turnata) • PA 12 • PA 66 • Poliamide alifatice • Poliamide semi-aromatice • Poliamide aromatice După starea lor cristalină, poliamidele pot fi: • semi-cristaline • amorfe Materialul se poate prelucra prin aschiere, sudare, lipire, termoformare.

- 10 -

Structura bachelitei

In cadrul fiecarui tip mentionat sunt posibile variante cu proprietati fizicomecanice diferite ceea ce determina diverse campuri de utilizare.

1.3.2. Termorigide:

-sunt casante la rece si se întăresc la caldura. La o nouă reîncălzire, acestea nu se mai deformează.

Procesul este ireversibil.

Melamina - industria electrotehnică, fabricarea mobilei etc. 1.3.2.1.

-este o molecula folosita ca baza in procesele de sinteza pentru fabricarea de rasini, materiale plastice sau adezivi. Este si motivul pentru care studiile privind posibila sa toxicitate realizate pâna acum au vizat doar expunerea la locul de munca (prin inhalare sau a la contactul cu pielea), nu de ingerare.

Bachelita - carcase, mânere 1.3.2.2.

tigăi, produse ornamentale si de podoaba etc.

-bachelita este o rășină sintetică, din familia fenoplastelor obținută în formă brută prin reacția de condensare dintre aldehida formică și fenoli într-un mediu alcalin. În amestec cu diferite materiale, prin presare la cald, se obține o masă plastică insolubilă, termostabilă, electroizolantă, dură, rezistentă la șoc și la uzură. A fost descoperită în 1907[1] de către chimistul belgian Leo Baekeland (de unde îi provine și numele), care a prezentat-o doi ani mai târziu la o conferință a societății științifice American Chemical Society. Se utilizează la fabricarea diferitelor materiale

presate și laminate, la obținerea unor materiale și piese electroizolante, obiecte de uz industrial și casnic.

Poliuretan (PU) - ca spumă izolatoare, perne, saltele, bureţi de baie sau de 1.3.2.3.

şters tabla etc.

-produs macromolecular obținut prin polimerizarea unor compuși chimici cu glicoli, folosit la fabricarea materialelor plastice. Tip de polimer utilizat ca material plastic „Pe baza rezultatelor cercetărilor întreprinse [...] au fost realizate tipuri noi de tălpi din poliuretan cu o greutate mai redusă cu 1520 la sută, ca și noi modele de tălpi din cauciuc la care s-a îmbunătățit și aspectul, asigurându-se vernisarea lor.

Polipropilenă 1.3.2.4.

-polipropilena este un material plastic mai rezistent la căldură decât policlorura de vinil (PVC). Este folosită in industria materialelor plastice, mai ales la instalațiile de încălzire. În anul 2007, piața globală a polipropilenei a avut un volum de 45.1 milioane tone, care a dus la o cifră de afaceri de 65 de miliarde de dolari americani (47.4 miliarde de Euro).

- 11 -

Proprietăți chimice și fizice 1.3.2.4.1.

-cea mai mare parte din polipropilena comercială este izostatică și are un nivel intermediar de cristalinitate între cea a densității mici

Polietilenă (PEMD -polietilenă de mică densitate) și cea a densității ridicate 1.3.2.5.

polietilenă (PEMD - polietilenă de mare densitate).

Polipropilena normală este dură și flexibilă, în special când este copolimerizată cu etilenă. Aceasta permite polipropilenei să fie utilizată ca un plastic pentru producția în industria de automobile concurând cu ABS. Polipropilena este ieftină și poate deveni translucidă când nu este colorată.

1.4. Proprietăţile materialelor plastice:

densitatea 0,9 – 1,8 g/cm3; dilatarea termică (de câteva ori mai mare decât la metale şi aliaje); conductibilitatea termică (de câteva ori mai mică decât la metale şi aliaje); conductibilitatea electrică (scăzută, sunt rele conducătoare de electricitate); rezistenţa la rupere (depinde de rezistenţa materialului de umplere sau de armare); rezistenţa la şoc (bună – folosite pentru ochelari şi căşti de protecţie etc.); prelucrabilitatea prin aşchiere (foarte bună – se pot tăia, strunji, freza, găuri etc.) stabilitatea chimică (bună – pot fi utilizate pentru transportul uleiurilor, a unor acizi

etc.); biodegradarea (bună – unele pot fi atacate de anumite bacterii, ciuperci, insecte). În urma arderii materialelor plastice rezultă cantităţi mari de căldură (9000 – 10000

Kcal/Kg, comparativ cu lemnul 3800 – 4000 Kcal/Kg).

Scaun fabricat cu polipropilenă

- 12 -

2. Injectarea maselor plastice

2.1. Injectarea maselor plastice in retea automata Instalatii de golire material din big baguri sau octabinuri - automatizează şi uşurează acest proces pentru orice tip de material indiferent de forma lui, fie pulbere, granule sau fulgi. Golirea automată se face printr-un cap - sonda cu mişcare verticală şi vibratii concomitent cu ridicarea big-bag-ului sau a pungii din octabin. Aceste echipamente se pot ataşa oricărui sistem de alimentare sub vacuum şi rezolvă problema legată de manopera. Un film de prezentare se poate vedea pe http://www.youtube.com/watch?v=ywyMWxy7AsA

Capul-sondă de sucţiune Prin capul-sondă cu vibraţii materialul este afânat şi poate curge către aria de sucţiune. Prin vibraţii acesta se afundă în material iar materialul se adună în jur. Capul-sondă face balans în material şi acumulări de material sunt

- 13 -

dislocate prin vibraţii.

Inelul de

ridicare

Inelul de

ridicare

poate fi

ataşat atât

la bucle de

big bag cât

şi la

ambalaje

din plastic

similare iar

sistemul

poate fi cu

uşurinţă

adaptat de

la big-

baguri

joase la

cele înalte.

Inelul este

confecţion

at din

INOX AISI

304

Amortizare

rapidă

Staţiile de

golire

OKTOMAT

® se

amortizeaz

ă în doar

câteva luni

prin

eliminarea

pauzelor în

producţie şi

a costurilor

minime de

operare.

Prin

întreţinere

minimă,

economie

de spaţiu şi

forţă de

muncă.

Golire 100% automată Bag-ul flexibil este tras în sus şi strâns prin intermediul operaţiunii automate de ridicare. Prin micşorarea diametrului bag-ului materialul este împins către aria de sucţiune. La finalul procesului bag-ul este ridicat de pe podea facilitând golirea completă. Forma fundului sacului determină golirea completă (100% la saci cu fund rotund şi big-baguri).

- 14 -

2.2. Injectarea maselor plastice in retea automata

(asistată) cu gaz -este un proces care utilizează un gaz inert – de obicei Azot (N2), pentru crearea unor cavităţi fără material plastic în interiorul reperului injectat. Presiunea gazului injectat poate fi până la 350 atm. Azotul injectat formeaza astfel canale goale, continue în interiorul polimerului, completeaza umplerea cavitatii matritei cu plastic si gaz, aplica presiune polimerului în timp ce acesta se raceste si se solidifica, si se dilata

pentru a compensa contractia volumetrica a plasticului. Gazul este evacuat inainte de deschiderea matritei si evacuarea produsului finit. Azotul este un gaz inert, uscat, inodor si ne-toxic. Proprietatea sa de a intra in contact cu plasticul topit la temperaturi inalte fara a induce oxidare il face ideal pentru aplicatiile NitroInject. Puritatea azotului este dictata de oxidarea la temperaturi înalte a diferitelor materiale, purtitatile specifice fiind variate. Azotul este folosit pentru ranforsarea nervurilor, eliminand defectele de suprafata. Ajuta la distribuirea uniforma a presiunii in interiorul matritei, rezultând o piesa mai compacta si mai aspectuoasa.

2.2.1. Istoric:

Injectarea maselor plastic (asistată) cu gaz este cunoscută de mai bine de 20 de ani. În ultimii ani unele patente au expirat şi astfel tehnologia a devenit accesibilă şi tot mai mult utilizată în domenii cum ar fi: industria auto, bunuri de larg consum, grădinărit, mânere, etc.

2.2.2. Succesiunea fazelor procesului este următoarea:

Faza 1: 2.2.2.1.

Se execută injectarea pe o cursă a melcului bine stabilită; Se injectează gazul prin duze speciale şi amplasate corespunzător în matriţă; Gazul urmează calea minimei rezistenţe şi va crea zone cu gaz în secţiunile

cu grosimi mari; Presiunea gazului împinge pereţii reperului injectat pe suprafeţele matriţei – se

obţine forma finală; Surplusul de gaz este eliminat în atmosferă sau reciclat.

Faza 2: 2.2.2.2.

injectarea a gazului poate fi comandată şi în funcţie de timp, adică la un anumit interval de timp de la faza de injectare. Este de preferat ca maşina de injecţie să fie echipată cu interfaţa pentru injectarea cu gaz, interfaţă care asigură comunicarea între maşină şi controlerul echipamentului cu gaz.

- 15 -

2.2.3. Mod de functionare:

O linie pentru injectarea cu gaz este reprezentată în figura:

De la sursa de gaz (un generator de gaz sau, simplu, o butelie cu gaz), prin intermediul unui compresor, gazul ajunge la unitatea de comandă care poate genera şi controla precis presiunea gazului funcţie de timp; gazul este astfel injectat prin intermediul unor duze speciale în matriţa montată pe maşina de injectat. Există maşini care dispun de controlere ce pot avea opţional şi software specializat pentru injectarea cu gaz. Utilizarea injectării asistate cu gaz este aleasă atunci când există pereţi cu secţiune mare a reperului de injectat dar şi în cazul unor repere care solicită o estetică deosebită a suprafeţelor vizibile.

2.2.4. Câteva dintre avantajele utilizării injectării cu gaz sunt:

Azotul este produs, la o puritate inalta, din aerul comprimat generat de un compresor on-site

Sistem compact, modular, sigur si usor de intretinut Se elimina intreruperile cauzate de lipsa de azot ca in cazul buteliilor Se elimina cresterile de costuri necontrolate ale furnizorilor de azot in butelii reducerea volumului de masă plastică injectat cu până la 40% şi astfel

reducerea costurilor cu materia primă; reducerea ciclui de injecţie prin reducerea timpului necesar de răcire; reducerea forţei de închidere deoarece faza de compactizare se realizează cu

presiunea gazului; reducerea consumului de energie electrică; reducerea tensiunilor interne;

- 16 -

creşterea rigidităţii piesei; reducerea zonelor care ar putea prezenta „supturi”; etc.

2.2.5. Dezavantaje:

costurile suplimentare cu echipamentul necesar şi costurile cu studiile de analiză a curgerii, creşterea complexităţii matriţei.

Matriţele sunt special concepute pentru injectarea asistată cu gaz. Astfel, ele sunt prevăzute cu duze special de injectare a gazului amplasate pe baza studiilor de curgere şi de asemenea, sunt prevăzute cu dispozitive de blocare a traseelor de injectare pentru eliminarea riscului ca gazul injectat să aleagă o altă cale.

Un exemplu de desen de matriţă este prezentat în figura.

2.2.6. Raspandire:

Tehnologia de injectare (asistată) cu gaz este larg răspândită, în special în S.U.A. În România există câteva firme care dispun de această tehnologie şi furnizează repere pentru industria producătoare de frigidere, auto, etc.

2.2.7. Procesul tehnologic de creare al matritelor

În orice proces de injectare a matriţelor, sunt esenţiale câteva procese pentru obţinerea unui produs de calitate: design de produs, proiectarea matriţei şi executarea matriţei pentru injectare Astfel, primul proces este cel de proiectare a matriţei, proces care se realizează în biroul de proiectare, cu ajutorul specialiştilor care şi-au dobândit statutul de profesionişti în birouri de proiectare în cadrul unor importante companii multinaţionale care activează pe piaţa din vestul României. Programul de software utilizat pentru proiectarea matriţelor este CATIA V5. Proiectul matriţei este apoi transferat la biroul de proiectare CAM. Pentru programarea maşinilor CNC, inginerii folosesc programul de software CIMATRON.

2.2.8. Tipuri de masini

DEMAG , ENGEL , NEGRI BOSSI si KRAUSS MAFFEI , importate direct de la compania producătoare, din Germania. Cu aceste utilaje se pot injecta diverse repere de plastic folosind matriţele aduse de clienţi, sau cu cele deţinute de atelierele de sculărie din firme, astfel se poate oferi clienţilor posibilitatea de a proiecta şi de a executa matriţele chiar în ateliere, asigurând astfel un proces tehnologic complet.

17

Masina injecţie multicomponent

Descriere generală

De la primele maşini din 1963 şi până în prezent, domeniul de activitate a fost şi este în

contiună creştere, astfel încât astăzi sunt foarte multe oferte pentru aplicaţii multicomponent.

Tehnologia a devenit tot mai sofisticată şi piaţa s-a dezvoltat dinamic. Multitudinea de

posibilităţi oferite producătorilor, designerilor şi inginerilor au dus la fabricarea acestor

maşini.

Maşinile Multicomponent au o forţă de închidere cuprinsă între 650 şi 54000 kN.

Unele avantaje ale injecţiei multicomponent sunt:

mai mare libertate de design

costuri reduse în ceea ce priveşte montarea şi materialele

funcţionalitate îmbunătăţită

Aceste maşini oferă posibilitatea combinării diferitelor materiale. Combinaţii ca termoplaste

cu cauciuc sau LSR nu mai constituie o problemă:

Tehnica multicomponent oferă o gamă largă de procedee:

18

injecţie compusă: două sau mai multe materiale sunt injectate şi unite etanş una de cealaltă.

Geometria cavităţii este schimbată înainte de fiecare secvenţă de injectare. De exemplu: faruri

spate, unelte pentru casă şi grădină, periuţe de dinţi, carcase cu etanşări incorporate.

injecţie sandwich: două sau mai multe materiale sunt injectate succesiv sau simultan.

Geometria cavităţii rămâne neschimbată. De exemplu: mânere cu un miez tare şi cu o

suprafaţă moale, produse cu un miez din material reciclat şi o suprafaţă din material virgin.

injecţie în strat: un produs (care trebuie să îndeplinească anumite cerinţe) este învelit cu un

alt material. De exemplu: airbagurile, piese căptuşite.

injecţie montare: este un proces similar cu cel al injecţiei compuse, dar se folosesc materiale

ca HDPE/PS. De exemplu: figurine de jucărie, carcase electrice cu învelitori de protecţie deja

montate:.

19

Maşini injecţie mase plastice seria AX

Descriere generală

Maşinile de injecţie total electrice seria AX folosesc un design simplu şi sunt bazate pe

conceptul de închidere cu genunchi. Mașinile au fost sistematic îmbunătăţite din punct de

vedere tehnic pentru un nivel ridicat de performanță și consum redus de energie, acoperind în

acelaşi timp un larg spectru de producţie.

Caracteristicile seriei de mașini AX:

- genunchi în 5 puncte

- platan mobil cu căi de rulare precise fixate pe un şasiu stabil

- deschidere maximă între coloane şi spaţiu mare de fixare a matriţei

- buffer store – cu funcţie: transformă tensiunea de alimenatre în curent continuu (cu separare

de reţea). Condensatoarele ajută la stabilizarea tensiunii şi stochează energia recuperată de la

frânare.

- convertizor Siemens

- acţionări complet electrice pentru înaltă repetabilitate şi eficienţă energetică

- şnecuri fiabile şi torpilă din largul spectru de produse KraussMaffei pentru procesarea unei

largi game de produse şi asigurarea unui material topit de excelentă calitate

- unitate de control de înaltă precizie MC5 cu Varan bus

- robot linear LRX integrat complet pentru a realiza o celulă compactă de producţie

Maşinile din această gamă oferă:

- productivitate ridicată cu un consum redus

- transmisie optimă de forţă/cursă

- amprentă la sol redusă

- operare uşoară fără erori

- pretabilitate pentru o variată paletă de aplicaţii standard

20

Opțiuni suplimentare pentru perfomanță și flexibilitate AX:

- tehnologie de acţionare cu servomotor optimizat

- reducere cu 10% a consumului de energie

- tehnologie de conversie, asigură conectarea la orice sursă de energie pe glob

- convertori răciţi cu apă (tip HT11)

Transmisia de înaltă precizie, pe curea, cu funcţionare lină permite mişcarea lentă a maselor şi

reduce totodată consumul de energie. Convertori cu senzori de scurgere şi răcire cu apă (tip

HT11) facilitează utilizarea în medii închise deoarece apa elimină căldura.

Maşini injecţie mase plastice seria CX

Descriere generală

Maşinile de injecţie din seria CX cuprind segmentul mic şi mijlociu în ceea ce priveşte

unitatea de închidere a maşinilor noastre. Acestea au:

- un sistem de închidere complet hidraulic în 2 platane

- o forţă de închidere de la 350 kN până la 6.500kN.

- cantitate material injectat de la 13 la 5.453 grame (PS)

Masinile din aceasta gama ofera:

- obţinerea unor produse de înaltă calitate

- pretare perfectă la cele mai ridicate exigenţe

- adaptabilitate la cerinţele dumneavoastră de producţie.

- o productivitate şi o calitate de invidiat

21

- o gamă largă de combinaţii ale unităţilor de închidere şi injecţie existente

- posibilitatea alegerii unei maşini conform cerinţelor dumneavoastră

În funcţie de cerinţele dvs., vă putem oferi maşini universale cu funcţii multiple sau maşini

speciale pentru o anumită aplicaţie.

Modele de piese

Puteţi să vă configuraţi propria dumneavoastră maşină de injecţie, potrivită producţiei dvs.,

alegând una din cele peste 150 de combinaţii existente.

Opțiuni suplimentare pentru perfomanță și flexibilitate CX:

- Presiune de injecţie până la 3000 bari specific

- Temperatura de plastifiere de până la 450°C

- Turaţie şnec mărită (hidraulic)

- Acţionare electrică şnec

- Pompă separată pentru aruncător/miezuri

- Acumulator presiune pentru o putere mărită a injecţiei

22

Maşini injecţie mase plastice seria EX

Descriere generală

Maşinile de injecţie mase plastice EX combină cel mai rapid timp pentru cicluri uscate,

precizie remarcabilă şi curăţenie.

Seria EX a KraussMaffei este un concept de maşini de injecţie total electrice. Caracteristicile

cheie sunt performanţa înaltă, precizie extremă şi cel mai rapid timp pentru ciclul uscat din

industrie. Pentru asigurarea vitezei şi performanţei este responsabilă închiderea cu genunchi

în Z - inima maşinii EX.

Împreună cu o unitate de injecţie acţionată direct electric, acest concept unic de inginerie

garantează precizie extremă, răspuns ultra-rapid şi curăţenie absolută.

Caracteristicile seriei de maşini EX:

- concept unic de închidere cu genunchi în Z

- acţionare electrică pentru toate axele maşinii

- elemente de închidere complet încapsulate – lubrifiere absolut curată menţine zona matriţei

curată

- deschidere maximă a platanelor generoasă – spaţiu pentru matriţe foarte mari

- unitate de control MC5

- şnecuri fiabile şi torpilă

- motor de turaţie înaltă cu transmisie directă de forţă pentru mişcări de repetare precise

- motor răcit cu apă – răcire distribuită la motor şi invertor pentru performanţă mărită

23

Maşini injecţie mase plastice seria MX

Descriere generală

Maşinile din seria MX:

- sunt maşini mari

- au o forță de închidere cuprinsă între 8000 kN și 40000 kN.

Aceste maşini oferă o gamă largă de combinaţii posibile şi astfel se preteză la toate cerinţele

de producţie.

Maşinile din seria MX constituie alegerea perfectă pentru o gamă largă de aplicaţii, de la

sisteme de injecţie simple/standard, până la procese complexe de plastifiere.

Maşinile de injecţie trebuie să satisfacă diverse necesităţi, de aceea chiar şi versiunea de bază

a maşinilor MX are foarte multe funcţii. Aceste maşini sunt astfel construite încât să ofere o

cât mai uşoară montare/demontare şi schimbare a diferitelor componente

Unele segmente de întrebuinţare îl constituie:

Pompa de

acţionare asigură

maşinii debitul şi

presiunea

corespunzătoare.

Ambele sunt

măsurate şi

reglate în

interiorul pompei

şi astfel se reduce considerabil consumul de energie.

Toate presiunile şi vitezele sunt introduse digital în unitatea de comandă. Ventilele

proporţionale, acţionate electric asigură o repetabilitate ridicată şi sunt capabile să menţină

valorile setate, perioade lungi de timp. Acest lucru este foarte important pentru un ciclu

uniform al producţiei şi o calitate excepţională a produselor.

Automobilele Containere de depozitare,

de transport

Bobinele pentru

maşini de spălat

24

Pentru o reglare mai exactă a presiunii şi a vitezei şi pentru o repetabilitate a valorilor,

maşinile din seria MX au un ventil de reglare adiţional pentru procesul de injecţie şi de

plastifiere.

Componentele hidraulice sunt legate la unitatea centrală de comandă a maşinii, prin cea mai

modernă tehnologie BUS. Acest lucru:

- asigură o prelucrare rapidă şi exactă a datelor şi în acelaşi timp

- oferă imunitate faţă de diverse influenţe exterioare.

Maşinile din seria MX sunt foarte uşor de întreţinut, deoarece componentele se pot

monta/demonta cu uşurinţă şi sunt prevăzute cu un sistem special de păstrare şi curăţare a

uleiului hidraulic.

Aceste maşini:

- sunt foarte silenţioase, deoarece pompele sunt în interiorul unei carcase izolate fonic

- sunt uşor de întreţinut

- oferă un acces rapid la toate elementele hidraulice, oriunde ar fi acestea.

Caracteristici ale seriei MX:

Maşinile din seria CX sunt foarte uşor de întreţinut, deoarece:

- sunt foarte silenţioase, deoarece pompele sunt în interiorul unei carcase izolată fonic

- sunt uşor de întreţinut

- oferă un acces rapid la toate elementele hidraulice, oriunde ar fi acestea

25

Alte tipuri de masini de injectie masa plastica

DEMAG Extra 200-840

forţa de închidere - 120 tf, distanţa între coloane - 470X470 mm, înalţimea minima a matriţei - 250 mm, cursa maximă de deschidere - 690 mm, cursa maximă de aruncare - 180 mm, diametrul melcului - 40 mm, presiunea maximă hidraulică - 190 bar, volumul maxim injectat - 231 cm³; an de fabricaţie - 2005.

DEMAG Extra 120-430

forţa de închidere - 80 tf, distanţa între coloane - 400X400 mm, înalţimea minima a matriţei - 250 mm, cursa maximă de deschidere - 450 mm, cursa maximă de aruncare - 150 mm, diametrul melcului - 35 mm, presiunea maximă hidraulică - 190 bar, volumul maxim injectat - 168 cm³; an de fabricaţie - 2006.

DEMAG Extra 80-310

forţa de închidere - 35 tf, distanţa între coloane - 320X320 mm, înalţimea minima a matriţei - 180 mm, cursa maximă de deschidere - 350 mm, cursa maximă de aruncare - 100 mm, diametrul melcului - 25 mm, presiunea maximă hidraulică - 209 bar, volumul maxim injectat - 54 cm³,

an de fabricaţie - 1996.

DEMAG Ergotech 35-115

forţă de închidere - 285.6 tf, distanţă între coloane 580x580 mm, înălţimea minimă a matriţei - 330 mm, cursa maximă de deschidere - 675 mm, diametrul melcului - 50 mm, presiunea maximă hidraulică - 1946 bar, volumul maxim de injecţie - 442 cm³; an de fabricaţie - 2012.

SUMITO shi DEMAG Systec 210-840

forţă de închidere 50 tf, distanţă între coloane 355X355 mm, înălţimea minimă a matriţei -

210/160/135 mm, cursa maximă de deschidere - 400 mm, diametrul melcului - 35 mm, presiunea maximă de injecţie - 2024

bar, volumul maxim injectat - 168 cm³; an de fabricaţie - 2007.

Demag EcQ 50-310

forţă de închidere 100 tf, distanţă între coloane 400X400 mm, înălţimea minimă a matriţei -

250/200/175 mm, cursa maximă de deschidere - 500 mm, diametrul melcului - 40 mm,

26

presiunea maximă de injecţie - 2025 bar,

volumul maxim injectat - 231 cm³; an de fabricaţie - 2007.

Demag EcQ 100-430

forţă de închidere 150 tf, distanţă între coloane 475X475 mm, înălţimea minimă a matriţei - 250 mm, cursa maximă de deschidere - 450 mm, diametrul melcului - 45 mm, presiunea maximă hidraulică - 1910 bar, volumul maxim de injecţie - 323 cm³; an de fabricaţie - 2007.

Demag EcQ 150-600

forta de închidere - 160 tf, distanta între coloane – 510 x 450 mm, înaltimea minima a matritei - 170 mm, cursa maxima de deschidere - 460 mm, cursa maxima de aruncare - 200 mm, diametrul melcului - 45 mm, presiunea maxima hidraulica - 1700 bar, volumul maxim injectat - 360 cm³; an de fabricatie - 2000.

NEGRI BOSSI CANBIO V160-610

forta de închidere - 300 tf, distanta între coloane – 630 x 630 mm, înaltimea minima a matritei - 310 mm, cursa maxima de deschidere - 640 mm, cursa maxima de aruncare - 225 mm, diametrul melcului - 70 mm, presiunea maxima hidraulica - 1500 bar, volumul maxim injectat - 1050 cm³; an de fabricatie - 1998.

NEGRI BOSSI NB 300

forţă de închidere - 265 tf, distanţă între coloane - NA, înălţimea minimă a matriţei - 400 mm, cursa maximă de deschidere - 900 mm, diametrul melcului - 55 mm, volumul maxim de injecţie - 510 cm³; an de fabricaţie - 2012.

ENGEL VICTORY 260

forţa de închidere - 50 tf, distanţa între coloane - 320X320 mm, cursa maximă de deschidere - 350 mm, cursa maximă de aruncare - 100 mm, diametrul melcului - 35 mm, presiunea maximă hidraulică - 1837 bar, an de fabricaţie - 1998.

27

3. Proiectarea si executarea unei piese din plastic

prin intermediul unei instalatii de injectie masa

plastica:

Să se proiecteze tehnologia de fabricaţie prin injectare a unui elementului de ambalare “cutie” în condiţiile unei producţii de 20 000 de bucăţi /lună.

Figura 1. Cutie

Material: policlorura de vinil

(PVC); Culoare: galbenă. Tabelul 1. Dimensiuni

pentru reperul din figura 1

Dimensiuni [mm]

A 53

B 37

C 45

D 74

E 70

F 4

G 62

H 54

I 46

R1 4

R2 4

R3 4

R4 4

R5 4

28

3.1. DESCRIEREA CONSTRUCTIV FUNCTIONALA A

REPERULUI

Reperul prezentat face parte dintr-un ansamblu având rolul de cutie. Reperul cutie are o formă paralelipipedică de dimensiuni reduse, având praticat la

interior tot un paralelipiped mai mic cu 4 mm faţă de dimesiunile de gabarit. Prezintă raze de racordare de 4 mm între pereţii verticali şi tot de 4 mm între pereţii verticali şi peretele orizontal. Celelalte dimensiuni constructive sunt prezentate în desen.

Cutia este confecţionată din material PVC de culoare galbenă având următoarele proprietăţi :

Tabelul 2

Material Simbol Densitate [g/cm3]

Duritate Rockwel

Absorbţia de apă şi aer [%]

Rezistenţa la tracţiune [N/mm2]

Policlorură de vinil

PVC-R 1,35÷1,45 - 0,6÷0,7 7÷25

Avind în vedere dimensiunile constructive şi materialul folosit pentru obţinerea

reperului se foloseşte metoda injectării. Această metodă constă în aducerea unui compound macromolecular în stare plastică şi introducerea acestuia sub presiune într-o matriţă de formare.

29

3.2. CALCULUL MASEI REPERULUI

Pentru determinarea numărului de cuiburi şi pentru a putea alege sistemul de injectare este necesar să se determine masa reperului „cutie”.

unde:

este densitatea PVC – ului, în [g/cm3], = 1,4 g/cm3; V – volumul reperului, în [cm3].

(70 45 54) (66 37 46) (53 4 62) (37 4 46) 64,11V cm3

1,4 64,11 89,75m V g.

3.3. ALEGEREA MASINII DE INJECTARE

La alegerea maşinii de injectare, în primă fază, se are în vedere ca volumul maxim de injectare al maşinii să fie de cel puţin (10...15) ori mai mare decât volumul reperului care se doreşte a fi obţinut. Dacă, parcurgând etapele următoare de proiectare, calculele efectuate conduc la valori neacoperitoare pentru caracteristici ca de exemplu forţa de închidere, presiunea de injectare, dimensiunile maxime şi minime ale matriţelor care se pot monta pe platourile de prindere ale maşinii, etc., se alege o altă maşină de injectare, cu caracteristici superioare.

Vmin = (10...15)V = 641,16 ... 961,5 cm3 → Vmin > 13 • V → Vmin > 833,43 cm3

30

Se alege maşina de injectat Krauss Maffei 450-3500 C3, cu următoarele caracteristici tehnice:

Tabelul 3

Caracteristica UM Valoarea

Diametrul melc-piston standard mm 80

Volumul maxim de injectare cm3 1543

Presiunea de injectare maximă MPa 2205

Forţa de închidere kN 4500

Viteza de injectare cm/s 3016

Capacitatea de plastifiere g/s 120

Dimensiunile de gabarit ale platourilor de prindere

mm 1200/1270

Distanţa dintre platourile de prindere, max/min mm 800/900

Dimensiunea maximă a matriţei (orizontal/vertical)

mm 1200/1270

31

3.4. CALCULUL DURATEI TOTALE A CICLULUI DE

INJECTARE

Timpul total de injectare se determină cu relaţia: tT = tu + tr + tp, unde tu – timpul de umplere; tr – timpul de răcire (incluzând stadiul de compresie, răcire şi postinjectare); tp – timpul pentru pauză.

Caracteristicile maşinii alese sunt: - ciclul în gol, cu cursă minimă a platanului, tp = 6 s; - viteza de deplasare a materialului, q1 = 135 cm3/s Timpul de injectare ti se calculează cu relaţia:

1

64,110, 475

135i

Vt

q s

Timpul de menţinere a presiunii în matriţă (tm) se stabileşte la valoarea de 5 secunde, prin comparaţie cu injectarea altor piese asemănătoare. Timpul de răcire (tr) se alege prin observarea injectării unor piese asemănătoare; valoarea aleasă este de 20 secunde.

Timpul total de injectare devine astfel:

0,475 5 20 6 31,475T i m r pt t t t t s

, ceea ce corespunde unei producţii orare de 114 piese sau 10,24 kg/h.

3.5. CALCULUL NUMARULUI DE CUIBURI Numărul de cuiburi al matriţei de injectat se determină cu relaţia:

3,6

TG tn

m

[buc], unde:

- G = 120 g/s – capacitatea de plastifiere reală a maşinii de injectare; - masa m a piesei este masa netă netă a piesei înmulţită cu factorul de corecţie

1,05, adică m = 1,05 89,745 = 94,23 g - durata completă a ciclului de injectare tT = 31,475 s

→ 120 31,475

11,13 123,6 3,6 94,23

TG tn

m

cuiburi

Se va proiecta o matriţă cu 12 cuiburi. Numărul economic de cuiburi ne se calculează cu relaţia:

60

Te

N t kn

C

, unde:

- N = 20000 buc. (numărul de piese care urmează a fi fabricate); - durata completă a ciclului de injectare tT = 31,475 s = 0,524 min; - K = 13,50 lei/h (retribuţia orară a operatorului, inclusiv asigurări sociale, impozit şi

cheltuielile comune ale secţiei de fabricaţie); - C = 72 lei (costul execuţiei unui cuib). După înlocuiri, rezultă:

20000 0,524 13,55,72 6

60 60 72

Te

N t kn

C

cuiburi.

32

3.6. DIMENSIONAREA CUIBURILOR IN FUNCTIE DE

CONTRACTIA MATERIALELOR PLASTICE

Dimensiunile elementelor active trebuie să asigure dimensiunile prescrise ale piesei injectate, după răcirea ei completă.

Pentru a se evita apariţia rebuturilor este necesar ca dimensionarea elementelor active ale matriţei de injectat să se facă în strânsă concordanţă cu toleranţele prescrise pentru dimensiunile respective ale piesei, având în vedere şi mărimea contracţiei piesei.

Fenomenul de contracţie se manifestă prin aceea că, dimensiunile piesei, măsurate după (12÷24) ore de la injectare sunt mai mici decât dimensiunile corespunzătoare ale elementelor active (cuiburi şi poansoane) ale matriţei, chiar în situaţia în care construcţia tehnologică a matriţei de injectat este corectă, maşina de injectare este în bună stare defuncţionare şi corect reglată, iar parametrii tehnologici de injectare sunt corect stabiliţi şi respectaţi întocmai în exploatare.

Valoarea contracţiei minime pentru PVC este Cmin = 0,1% iar a celei maxime este Cmax = 0,5%.

min max

2med

C CC

- contracţia medie

Notând cu: h – dimensiunea piesei;

- toleranţa piesei; H - dimensiunea nominală corespondentă a cuibului; Δ - toleranţa cuibului.

max min 0,5 0,10,02

2 2

C CH H H

;

max min 0,022

C CH H

.

Rezultatele dimensionării cuiburilor matriţei sunt prezentate în următorul tabel: Tabelul 4

Dimensiunile piesei h [mm] Dimensiunile şi toleranţele cuibului [mm]

h1 = 70 mm

H1 = 70,21 mm δlcalculat = 0,14 ; δladoptat = 0,145 Δ1 = 0,0045

h2 = 66 mm

H2 = 66,198 mm δlcalculat = 0,132 ; δladoptat = 0,135 Δ2 = 0,003

h3 = 4 mm

H3 = 4,012 mm δlcalculat = 0,008 ; δladoptat = 0,01 Δ3 = 0,002

h4 = 45 mm

H4 = 45,135 mm δlcalculat = 0,09 ; δladoptat = 0,095 Δ4 = 0,005

h5 = 53 mm

H5 = 53,159 mm δlcalculat = 0,106 ; δladoptat = 0,11 Δ5 = 0,004

h6 = 37 mm

H6 = 37,111 mm δlcalculat = 0,074; δladoptat = 0,08 Δ6 = 0,006

H7 = 62,187 mm

33

h7 = 62 mm δlcalculat = 0,124 ; δladoptat = 0,13 Δ7 = 0,006

h8 = 54 mm

H8 = 54,162 mm δlcalculat = 0,108 ; δladoptat = 0,11 Δ8 = 0,002

h9 = 46 mm

H9 = 46,138 mm δlcalculat = 0,092 ; δladoptat = 0,095 Δ8 = 0,003

3.7. ALEGEREA SISTEMULUI DE INJECTARE

Deoarece configuraţia reperului este simplă iar dimensiunile reduse, pentru alimentarea cuiburilor se alege un sistem de injectare prin canale de distribuţie.

3.7.1. Dimensionarea canalelor de distribuţie

Figura 2

Se optează pentru canale de distribuţie cu secţiune circulară al căror diametru se determină cu relaţia:

D = smax + 1,5 [mm], unde smax reprezintă grosimea maximă a peretelui piesei injectate (smax = 5 mm).

Prin înlocuire se obţine: D = 5 + 1,5 = 6,5 mm.Traseul canalelor de distribuţie este următorul:

46,138

38,162

54,162

46

,13

8

54

,16

2

62

,18

7

Φ6,5

215

16

45,83

Figura 3

34

Se poate determina, în acest moment, lungimea canalului de distribuţie:

ΔL = Lc + n Lr, unde: - Lc este lungimea canalului central, în [mm]; - Lr este lungimea unei ramificaюii de la canalul central cгtre cuib, оn [mm]; - n este numгrul de cuiburi.

ΔL = 215 + 6∙16 = 311 mm = 31,1 cm Debitul topiturii de metal plastic injectat prin canalul de distribuţie se calculează cu

relaţia:

Q = S v [cm3/s], unde: - S este aria secţiunii de curgere, în [cm2], exprimată în funcţie de diametrul

canalului de distribuţie D; 2 2(0,65)

0,33164 4

DS

cm2;

- v este viteza de injectare, în [cm/s], din cartea maşinii de injectat (v = 3016 cm/s) După înlocuire, debitul va fi:

Q = S v = 0,3316 • 3016 = 100,03 cm3/s. Pierderile de presiune în canalul de secţiune circulară se determină cu relaţia:

3

2 K L Qp

R

[daN/cm2], unde:

- K este constantă, K = 0,9; - ΔL este lungimea canalului în [cm]; - Q este debitul de material prin secţiunea canalului, în [cm3/s]; - R este raza canalului circular, în [cm]

sau după înlocuiri

33

2 2 0,9 31,1 100,0351,94

0,65

2

K L Qp

R

= 5,194 MPa

Vâscozitatea dinamică a topiturii se determină cu relaţia:

n

, unde:

- 2

p R

K

este efortul unitar de forfecare [MPa];

0,652205

2 398,122 2 0,9

p R

K

daN/cm2 = 39,812 MPa

- 3

4 Q

R

este viteza de forfecare (reopanta) [s-1];

33

4 4 100,033,71

0,65

2

Q

R

s-1

- n – coeficient pentru materiale plastice, n = 0,5

0,5

398,12206,7

3,71n

daN s/cm2

35

3.7.2. Dimensionarea digului

Pentru dig se alege varianta constructivă – dig circular – care asigură separarea

completă a reţelei de piesa injectată.

Figura 4

Pentru forma constructivă aleasă, se aleg următoarele valori pentru:

- lungimea digului, L = 2 mm; - diametrul alezajului, d = 3 mm.

3.8. CALCULE DE REZISTENTA

8.1. Calculul presiunii interioare de injectare şi a forţei de închidere a matriţei

Presiunea interioară din cuibul matriţei se exprimă conform relaţiei:

0,5i ep p ,

unde pe este presiunea exterioară a maşinii de injectat, pe = 2205 daN/cm2 pi = 0,5 · 2205 = 1102,5 daN/cm2

Pentru a calcula forţa de închidere a matriţei este necesar să se determine aria efectivă a proiecţiei piesei şi a reţelei de injectare pe planul de separaţie al matriţei. Aefpr = n · Aefp + Aefr, unde:

- n este numărul de cuiburi - Aefp este aria efectivă a proiecţiei piesei - Aefr este aria efectivă a proiecţiei reţelei de injectare

Figura 5

Aefp = (37 x 46) + [(46 x 54) – (37 x 46)] + [(62 x 53) –(45 x 54)] = 3286 mm2 = 32,86 cm2;

Aefr = 2A1 + 6A2 + A3 = 8A1 + 6A22 + A3 = 8 ·

2

3,25π 2

+ 6 · (12,5 · 6,5)+(207,5 · 6,5)=

36

= 1968,9 mm2 = 19,69 cm2; Aefpr = n · Aefp + Aefr = 19,69 + 6 • 32,86 = 216,85 cm2.

Forţa interioară maximă de injectare se deterimină cu relaţia: Fmax = 0,5 · pe · Aefpr = 0,5 ∙ 2205 ∙ 216,85 = 239077,12 daN = 2390,77 kN;

Forţa de închidere a matriţei se determină cu relaţia: Fi = 1,1·Fmax = 262984,8 daN = 2629,84 kN.

Forţa de închidere calculată este mai mică decât forţa de închidere asigurată de maşina de injectare aleasă Fim = 4500 kN (Fi = 2629,84 kN < Fim = 4500 kN).

3.8.1. Verificarea suprafeţei de închidere a matriţei

Pentru parcurgerea acestei etape se reprezintă la scară placa în care se află cuiburile matriţei astfel încât să se poată calcula aria efectivă a suprafeţei totale a plăcii (AefSt), aria efectivă a proiecţiei piesei injectate sau a pieselor şi a reţelei de injectare pe planul de separaţie al matriţei (Aefpr) şi aria efectivă a suprafeţei de оnchidere (AefSi).

400

352

20

4

24

Figura 6

Aria efectivă a suprafeţei de închidere se determină conform relaţiei:

AefSi = AefSt - Aefpr = 400 x 204 - 21697,8 = 59915,2 mm2 = 599,15 cm2; Aria suprafeţei de închidere în funcţie de forţa de închidere a matriţei se determină conform relaţiei:

iSI

a

FA

cm2 , unde:

- Fi este forţa de închidere a matriţei [daN]

37

- ζa = 1200 daN/cm2 este rezistenţa admisibilă la compresiune a oţelului OL60 din care este confecţionată placa în care se află cuiburile matriţei

262984,8219,15

1200

iSI

a

FA

cm2

Se observă că este satisfăcută condiţia AefSie = 599,15 cm2 > ASi = 219,15 cm2. Aria efectivă a suprafeţei de închidere a matriţei este mult mai mare decât aria

calculată datorită numărului mare de cuiburi şi modului de dispunere a acestora.

8.3. Dimensionarea plăcilor de formare

Plăcile de formare dreptunghiulare ale matriţelor de injectare se consideră a fi plăci cu pereţi groşi, prevăzute la interior cu cavităţi necirculare. Dimensiunile interioare şi exterioare ale plăcii de formare dreptunghiulare se determină constructiv şi apoi se verifică prin calcul la solicitarea compusă de întindere şi încovoiere. Pentru simplificarea calculului, peretele plăcii de formare se consideră ca o grindă uniform încărcată, încastrată la capete. Se consideră secţiunile periculoase, respectiv secţiunea (I-I) şi secţiunea (II-II), dispuse la distanţe egale de colţurile interioare ale plăcii de formare. Figura 7

Pentru plăcile de formare dreptunghiulare supuse la solicitarea compusă de întindere şi încovoiere, se utilizează relaţiile :

max

2

1

2

max

2

6

24

SP

i

MF

A W

hW

p h LM

, unde:

F este forţa care solicită peretele la întindere, în [daN]; ASp este aria secţiunii peretelui, în [cm2]; Mmax este momentul de încovoiere maxim, în [daN∙cm]; W este modulul de rezistenţă, în [cm3].

Înlocuind, se obţine: - pentru secţiunea (I-I):

2 2

1

2 2

1 1

1102,5 4,6 0,4 1,62188,43

2 2 2 7,4 0,6 2 0,6

ip S L

h

[daN/cm2]

- pentru secţiunea (II-II): 2 2

2

2 2

2 2

1102,5 3,7 0,4 1,72396,22

2 2 2 7,4 0,6 2 0,6

ip S l

h

[daN/cm2]

unde: - pi este presiunea interioară de injectare, în [daN/cm2]; - S1,2 sunt ariile proiecţiilor cavităţilor de formare pe peretele B şi respectiv A, în

[cm2]; - h este înălţimea plăcii de formare, în [cm];

38

- δ1,2 sunt grosimile pereţilor plăcii de formare în secţiunile (I-I) şi respectiv (II-II), în [cm];

- L este distanţa între reazeme în secţiunea (I-I), în [cm]; - l este distanţa între reazeme în secţiunea (II-II), în [cm]. Rezistenţele ζ calculate trebuie să fie mai mici decât rezistenţa admisibilă ζa pentru

oţelul din care este confecţionată placa de formare. Verificarea rigidităţii plăcilor de formare se face, de regulă, la matriţele de injectat având dimensiuni mari, în care se injectează piese plane cu secţiune mare.

Verificarea rigidităţii se face prin calculul săgeţii efective, care trebuie să fie mai mică decât săgeata admisibilă. În cazul plăcilor de formare dreptunghiulare, calculul rigidităţii se face numai pentru unul din pereţii plăcii şi anume pentru peretele care are lungimea cea mai mare. Considerând peretele cu lungimea maximă o bară simplu rezemată la capete, încărcată cu o sarcină uniform distribuită, săgeata maximă la mijlocul barei se determină cu relaţia:

4 4

6

1102,5 7, 4 4,60,034

384 384 2,1 10 0,133

ip h Lf

E I

[cm] unde:

pi este presiunea interioară de injectare, în [daN/cm2]; L - distanţa maximă între reazeme, în [cm]; E - modulul de elasticitate longitudinal, оn [daN/cm2]; h - înălţimea plăcii de formare, în [cm]; I - momentul de inerţie care se determină cu relaţia: 3 3

1 7,4 0,60,133

12 12

hI

[cm4]

Se observă că

ζ = 2188, 43 daN/cm2 < ζa = 2500 daN/cm2 ; ζ = 2396,22 daN/cm2 < ζa = 5000 daN/cm2.

3.8.2. Verificarea rigidităţii plăcilor de formare

Verificarea rigidităţii se face prin calculul săgeţii efective, care trebuie să fie mai mică

decât săgeata admisibilă. În cazul plăcilor de formare dreptunghiulare, calculul rigidităţii se face numai pentru unul din pereţii plăcii şi anume pentru peretele care are lungimea cea mai mare.

Considerând peretele cu lungimea maximă o bară simplu rezemată la capete, încărcată cu o sarcină uniform distribuită, săgeata maximă la mijlocul barei se determină cu relaţia:

cm340,01330,102,1384

6,44,75,1102

IE384

Lhpf

6

44

i

, unde:

- pi este presiunea interioară de injectare, în [daN/cm2]; - L este distanţa maximă între reazeme, în [cm]; - E este modulul de elasticitate longitudinal, în [daN/cm2]; - h este înălţimea plăcii de formare, în [cm];

- I este momentul de inerţie 133,012

6,04,7

12

δhI

3

3

1

cm

3.8.3. Dimensionarea poansoanelor

Poansoanele matriţelor de injectat au forme şi secţiuni diferite în funcţie de forma şi

geometria pieselor injectate, iar diferenţele de presiune care iau naştere pe suprafaţa

39

poansonului în timpul procesului de umplere, determină încovoierea acestuia ceea ce va conduce la apariţia unor suprafeţe excentrice în piesa injectată.

Dimensionarea poansoanelor se face având în vedere următoarele ipoteze simplificatoare: - se face abstracţie de conicitatea poansoanelor introducându-se dimensiuni medii (

- fixarea poansoanelor se consideră rigidă; - în cazul poansoanelor cu alezaje de răcire, acestea se consideră perforate; - masa proprie a poansoanelor nu se ia în considerare; - nu se ia în considerare efectul de amplificare al presiunii în zona lărgită a cuibului

dinspre partea injectată ca urmare a încovoierii poansonului; - nu se ia în considerare efectul de consolidare a fundului neperforat.

Dimensionarea se face considerând poansonul ca o bară solicitată la încovoiere, având în vedere tipurile de încărcare .

Momentul de încovoiere este: 2 2

i2 p H 2 1102,5 7,4M 40,2486

3 3

daN cm ;

Wef este modulul de rezistenţă la încovoiere,

75,106

hbW

2

cm3;

05,374475,10

6,40248

W

Mσ

ef

ef daN/cm2 < ζa = 4000 daN/cm2 (efortul unitar admisibil la

încovoiere, pentru materialul din care este confectionat poansonul, OSC 8).

3.8.4. Deformarea poansoanelor

Considerând poansonul ca o bară în calculul deformaţiei maxime a unui poanson

aflat în consolă, se porneşte de la faptul că deformaţia totală se compune din deformaţia datorată solicitării la încovoiere şi deformaţia datorată sarcinilor transversale : f = fi + ff [cm], unde:

fi -este deformaţia datorată solicitării la încovoiere, în [cm]; ff- deformaţia datorată sarcinilor transversale, în [cm]. Deformaţia totală a unui poanson se calculează cu relaţia

ft = k1 · k2 · f [cm], unde: k1, k2 sunt factori de calcul; f - deformaţia calculată Factorul k1 ia în considerare efectele presiunii materialului plastic din jurul

poansoanelor, ca urmare a apariţiei contrapresiunii, care se opune deformării poansonului. Acest factor este o măsură a raportului dintre presiunea efectivă şi pierderea de presiune considerată .

Pc

Pk ef

1 unde:

Pef este presiunea efectivă, adică presiunea rămasă ca urmare a existenţei contrapresiunii pe partea opusă poansonului;

Pc - contrapresiunea de pe faţa opusă poansonului.

40

Figura 8

Pentru poansoane cu secţiune dreptunghiulară, factorul k1 se calculează cu relaţia :

Figura 9

2

2

1

2

1211

L

L

L

L22121aak unde:

L1 este lăţimea poansonului; L2 - înălţimea poansonului. Factorii a1 şi a2 se calculează cu relaţiile:

728,00,0407H

L0,2873a c

1 ;

8923,010256543H

L101,2923a 4c3

2 , unde:

Lc este perimetrul secţiunii poansonului, Lc=2 · (L1 + L2) = 2 ∙ (4,5 + 5,4) = 19,8 cm; H - înălţimea poansonului.

2 2

1 11 1 2

2 2

L L 45 45k a a 121 22 0,728 0,8923 121 22 91,72

L L 54 54

Factorul k2 ia în considerare presiunea necesară pentru umplerea matriţei. Presiunea de injectare, necesară pentru umplerea cuiburilor unei matriţe printr-un canal cu secţiune dreptunghiulară, respectă, în aceleaşi condiţii de injectare (material, temperatură, viteza frontului de curgere),

2s

1p , unde:

s este grosimea peretelui reperului. Presiunea de injectare solicită diferit poansonul, în funcţie de grosimea peretelui

reperului. Diferenţierea este luată în considerare cu ajutorul factorului k2 care se calculează cu relaţia:

cp

pk 2 unde:

p este presiunea reală necesară umplerii matriţei; pc - contrapresiunea de pe faţa opusă poansonului.

Pentru calculul factorului k2, cercetările experimentale au condus la obţinerea relaţiei

3

a

2sL8

hVηL

s139,156,9

k

unde:

41

s - este grosimea de perete a piesei injectate, în [mm]; ηa - viscozitatea aparentă, în [Nm/s];

V - debitul de material, în [cm3/s];

L - lăţimea de curgere a canalului, L = 2 · (L1 + L2 + 2 · s) = 21,4 cm pentru poansoane dreptunghiulare în [mm].

3

a

3

a

24,04,218

4,71543η4,21

4,0139,156,9

sL8

hVηL

s139,156,9

k

Cercetările experimentale au făcut posibilă trasarea unor diagrame care permit să se determine cu uşurinţă încovoierea totală în funcţie de dimensiunea exterioară a poansonului pentru diferite lungimi ale poansonului şi grosimii de perete ale reperului injectat. Din diagramă, ft = 0,014. Figura 10

3.8.5. Dimensionarea şi deformarea plăcilor matriţei

Plăcile matriţelor de injectat sunt solicitate la încovoiere şi forfecare ca urmare a

presiunii exercitate de materialul plastic asupra cuiburilor şi a modului de rezemare.

Figura 11

42

1 – platou mobil; 2, 8 – plăci de prindere; 3 – bară distanţieră; 4 – placă de sprijin; 5, 7 – plăci de formare; 6 – poanson; 9 – platou fix

După ce dimensionarea s-a facut constructiv, se determină deformarea plăcii de

sprijin (4) şi a plăcii de prindere (8) aflate indirect sub acţiunea presiunii exercitate asupra poansonului (6) şi a plăcilor de formare (5) şi (7).

Placa de sprijin (4) se consideră ca fiind fixată rigid pe contur şi încărcată cu sarcină

uniform distribuită. Săgeata produsă ca urmare a deformării se determină cu relaţia: 4 2

(4) 3

3 1,33

32 4

i ipl

p h p hf

E s E s

, unde:

- pi = 1102,5 daN/cm2; - h = 10 cm; - s = 7,4 cm; - E = 2,1·106 daN/cm2.

4 2 4 2

(4) 3 6 3 6

3 1,33 3 1102,5 10 1,33 1102,5 100,0356

32 4 32 2,1 10 7, 4 4 2,1 10 7, 4

i ipl

p h p hf

E s E s

mm

Placa de prindere (8), fixatг pe platoul (9) prevгzut cu alezaj de centrare, de diametru

D, se considerг a fi o placг оncastratг pe contur єi оncгrcatг cu sarcinг uniform distribuitг. Оn urma solicitгrii de оncovoiere єi forfecare, sгgeata se determinг cu relaюia:

4 2

(8) 3

6 1,3

569 8

i ipl

p D p Df

E s E s

, unde:

o pi = 110,5 daN/cm2; o D = 5 cm; o s = 1 cm; o E = 2,1·106 daN/cm2.

4 2 4 2

(8) 3 6 3 6

6 1,3 6 1102,5 5 1,3 1102,5 50,0559

569 8 569 2,1 10 1 8 2,1 10 1

i ipl

p D p Df

E s E s

mm

Valorile deformaţiilor sunt acceptabile.

43

3.9. ALEGEREA SISTEMULUI DE RACIRE

3.9.1. Alegerea sistemului de răcire pentru placa de formare şi poanson

Diametrul poansoanelor fiind relativ mic, doar placa de formare va fi prevăzută cu sistem de răcire. Dimensionarea constructivă impune ca diametrul canalelor de răcire să fie d = 11 mm iar traseul canalelor să aibă forma şi dimensiunile din figura de mai jos.

90 90 90

17

0

Figura 12

3.9.2. Transferul de căldură între materialul plastic şi matriţă

Cantitatea de căldură Q cedată de materialul plastic din cuibul matriţei corpului matriţei se determină cu relaţia: Q = m · (H2 – H1), unde:

m = masa pieselor injectate, inclusiv reţeaua de injectare se determină ca fiind

2

6 64

p r p

Dm m V m L

, în care:

o mp este masa unei piese, mp = 89,75 g; o ΔL – lungimea canalului de distribuţie, ΔL = 311 mm = 31,1 cm; o D – diametrul canalului de distribuţie, D = 6,5 mm = 0,65 cm;

44

2 20,656 6 6 89,75 31,1 1,4 552,94 0,55294

4 4p r p

Dm m V m L g

kg

entalpia materialului plastic la intrarea în matriţă, H2, în [kcal/kg], se determină din nomograma variaţiei entalpiei PVC în funcţie de temperatură, având în vedere că temperatura materialului plastic la intrarea în matriţă este Ti = (260 † 290)˚C, H2 = 65 kcal/kg;

entalpia materialului plastic la demulare, H1, în [kcal/kg], se determină din nomograma variaţiei entalpiei PVC în funcţie de temperatură, având în vedere că temperatura în matriţă, la demulare, este Tr = (80 † 110)˚C, H1 = 18 kcal/kg.

După înlocuiri, Q = m · (H2 – H1) = 0,55294 • (65 - 18)= 25,99 kcal

3.9.3. Transferul de căldură între matriţă şi mediul de răcire

Transferul termic de la matriţă la mediul de răcire se face prin convecţie şi se poate exprima cu relaţia: QT = αT · ST · (TpT – TT), unde:

αT este coeficientul de transfer de căldură al mediului de răcire [W/m2K]; ST este suprafaţa activă a canalelor de răcire [m2]; TpT este temperatura canalului de răcire la perete [K]; TT este temperatura mediului de răcire [K].

Pentru calculul coeficientului de transfer de căldură al mediului de răcire, se va stabili mai întâi natura regimului de curgere, calculându-se numărul lui Reynolds cu ajutorul relaţiei:

2

2

102600 0,65

3600Re 3944,91,19 10

t c

t

w d

unde:

viteza medie de răcire wT = 2600 m/h > 2300 m/h; diametrul canalului de răcire dc = 0,65 cm; vâscozitatea cinematică a apei utilizată ca mediu de răcire νT = 1,19·10-2

St. Deoarece Re = 3944,9 regimul de curgere este turbulent iar coeficientul de transfer de căldură al mediului de răcire se va determina cu relaţia:

0,750,04 ( )Tt e

c

Pd

,unde:

λT este conductibilitatea termică a apei utilizată ca mediu de răcire, λT = 0,58 W/m∙K;

dc = 6,5∙10-3 m, diametrul canalului de răcire; criteriul lui Peclet se calculează cu relaţia: Pe = Re ∙ Pr = 3944,9 • 15,42 = 60830,358 , în care:

- Re = 3944,9 – numărul lui Reynolds; - Pr – numărul lui Prandl se determină ca fiind:

15,420,58

101,1975,2

K

CP

2

T

Tp

r

unde: - Cp , căldura specifică a apei, Cp = 75,2 J/mol·K ;

- T , viscozitatea cinematică a apei, T = 1,19 • 10-2 St;

- KT, conductivitatea termică, KT = 0,58 J/m·s·K. După înlocuiri,

45

QT = αT · ST · (TpT – TT) = 13,824 • 103 • 0,0202 • (303 – 333) = - 8387,04 cal = - 8,387 kcal, unde:

- 0,75 0,75 3

3

0,580,04 ( ) 0,04 (60830,358) 13,824 10

6,5 10

Tt e

c

Pd

W/(m2∙K),

coeficientul de transfer de căldură al mediului de răcire; - ST – suprafaţa activă a canalelor de răcire se calculează în funcţie de lungimea

canalelor Lcr şi diametrul acestora dc: Lcr = 4 ∙ 180 + 3 ∙ 90 = 990 mm ST = Lcr ∙ π ∙ dc = 990 ∙ π ∙ 6,5 = 0,0202 m2

TpT = 300C = 303 K – temperatura canalului de răcire la perete TT = 600C = 333 K – temperatura mediului de răcire

3.9.4. Transferul de căldură în interiorul matriţei

Cantitatea de căldură QE, transferată de la matriţă la mediul înconjurător (platourile

maşinii şi aer) se determină cu relaţia: 4

MsE R M 0

TQ Q S e C

100

unde: - suprafaţa liberă a matriţei în contact cu aerul înconjurător, SM , se determină

având în vedere că cele trei dimensiuni de gabarit ale matriţei sunt , SM=2 · (L · l) + 2 · (L · H) + 2 · (l · H) = 356480 [mm2]= 0,356 [m2]

- coeficientul de emisie, e = (6 ÷ 7) · 103m2, e = 6,5 · 103 m2; - constanta Stefan-Boltzman, C0 = 5,6697 W/m2·K4; - temperatura la suprafaţa matriţei, TMs = 300C, TMs = 303 K.

4 4

3MsE R M 0

T 303Q Q S e C 0,356 6,5 10 5,6697 1,105Kcal

100 100

Înlocuind valorile: Q + QE + QT = 25,99 – 8,387 – 1,105 = 16,515 kcal

3.9.5. Determinarea timpului de răcire prin calcul

Grosimea peretelui reperului injectat este s = 4 mm, astfel încât timpul de răcire se

poate determina prin calcul folosind relaţia: 2

r

A st

4 a

unde:

- coeficientul A, se alege din tabelul 9.4, A = 0,61, în funcţie de raportul,

0,2540200

3070

TT

TT

A0

Mp

, în care:

- T0 , temperatura iniţială de prelucrare a materialului plastic (figura 3.19 ), T0=2000C ; - TM , temperatura medie a matriţei (figura 3.19) , TM=30oC ; - TP , temperatura maximă în mijlocul piesei injectate la aruncare, TP=70oC ; - TA , temperatura medie la aruncarea din matriţă a piesei injectate, TA=40oC, - s , grosimea peretelui piesei injectate [cm], s = 0,4 cm; - a , coeficient de difuzivitate termică (tabelul 9.5) , a=4,8·10-4 [s/cm] .

2 2

r 4

A s 0,61 0, 4t 50,83s

4 a 4 4,8 10

46

3.10. ALEGEREA SISTEMULUI DE ARUNCARE

Pentru a putea alege sistemul de aruncare se calculează forţa de demulare. Deoarece piesa este de formă paralelipipedică închisa cu miez de aerisire (figura 7.3,b din [1]) forţa de demulare se determină cu relaţia :

phh

μ1

hhb2la8ΔCk

100

%CEμF 21

21

V

1

D

în care :

- termenul (k·ΔC) se elimină ; - contracţia liniară, C1 = 0,3%; - coeficientul de frecare dintre material şi miez, µ = 0,1; - modulul de elasticitate al materialului plastic la temperatura de demulare,E =

23 · 103 daN/cm2 (tabelul 2.7); - grosimea peretelui, a = 0,5 cm ; - lungimea piesei, l = 7,4 cm ; - depresiunea din matrita, pmax = 100 daN/cm2;

3

D

2 0,2 3,7 4,60,3F 0,1 23 10 8 0,5 7,4 3,7 4,6 100 1688,9kN

100 1 0,1

o FD < F2 forţa de deschidere a maşinii (4500 kN) Se alege un sistem de aruncare cu placă dezbrăcătoare. Tija aruncătoare (11) este

acţionată de tamponul maşinii de injectare şi prin intermediul plăcilor (7) şi (8) determină deplasarea tijelor intermediare (12). Acestea acţionează placa dezbrăcătoare (2) care vine în contact cu suprafaţa frontală a piesei pe care o extrage de pe poansonul (3) în timpul cursei de aruncare. Coloanele (13) şi bucşele de ghidare (14) ghidează placa dezbrăcătoare în timpul cursei de aruncare şi retragere. La închiderea matriţei, placa dezbrăcătoare este readusă în poziţia iniţială datorită contactului cu partea fixă a matriţei de injectat.

47

Figura 13. Sistem de aruncare cu placă dezbrăcătoare:

a, b - poziţii de aruncare; 1 - bucşă de ghidare 2 - placă dezbrăcătoare; 3 - poanson; 4 - placă intermediară; 5 - placă; 6 - placă mobilă; 7 - placă fixare tije eliminatoare; 8 - placă fixare tijă aruncătoare; 9 - şurub; 10 - bucşă; 11 - tijă aruncătoare; 12 - tijă intermediară; 13 - coloană de ghidare; 14 - element de reţinere; 15 - bucşă de ghidare; 16 - piese.

3.11. ALEGEREA SISTEMULUI DE CENTRARE SI CONDUCERE

Pentru centrarea părţii fixe şi a celei mobile a matriţei în raport cu platoul fix şi mobil

al maşinii de injectat se aleg soluţiile constructive prezentate în figurile 14 şi 15 . Pentru centrarea şi ghidarea plăcilor matriţei de injectat se folosesc ştifturi cilindrice şi

coloane de ghidare. Soluţia constructivă aleasă este prezentată în figura 16.

Fig. 14 Centrarea matriţei în partea fixă: Fig. 15 Centrarea matriţei în partea mobilă: 1 - platoul fix al matriţei; 2 - inel de centrare; 1 - platoul mobil al matriţei; 2 - bucşă de 3 - placă de prindere a matriţei. ghidarere; 3 - tijă aruncătoare; 4 - şurub

48

Pentru centrarea şi ghidarea plăcilor matriţei de injectat se folosesc ştifturi cilindrice şi

coloane de ghidare. Soluţia constructivă aleasă este prezentată în figura 16.

Figura 16. Soluţie constructivă de centrare

1 - ştift de centrare; 2 - bucşă de ghidare; 3 - placă de formare; 4 - placă de formare; 5 - coloană de ghidare; 6 - şurub de prindere; A - partea fixă a matriţei; B - partea mobilă a matriţei.

Plasarea sistemului de ghidare se face pe diagonala matriţei. În figura 17 se prezintă poziţia ştifturilor de centrare şi a şuruburilor de prindere.

Figura 17

49

3.12. SCHITA MATRITEI

Matriţa de injectat reperul „cutie”, care cuprinde majoritatea elementelor componente întâlnite la construcţia matriţelor de injectat, este o matriţă complexă, cu 6 cuiburi, cu sistem de injectare cu canale de distribuţie şi cu sistem de răcire. Matriţa are două plane de separaţie, (I-I) şi (II-II). După injectare, matriţa se deschide în planul de separaţie (I-I). În timpul acestei faze, datorită contracţiei pe miezul (6), produsul este extras din locaşul de formare (2). Concomitent, elementul de reţinere (18) extrage culeea din duza (24). Desprinderea produsului de pe miezul (6) are loc în timpul deschiderii matriţei în planului de separaţie (II-II) şi este efectuată de placa extractoare (5), în urma tamponării tijei centrale (14) în opritorul maşinei de injectat. Legătura între tija centrală (14) şi placa extractoare (5) se face prin intermediul plăcilor (10) şi (11) şi a tijelor intermediare (15). Miezul (6) este fixat între plăcile (19) şi (7). Deschiderea matriţei în planul de separaţie (II-II) poate fi reglată prin modificarea poziţiei surubului tampon de la opritorul maşinei de injectat.

Figura 18

50

3.13. ALEGEREA MATERIALELOR FOLOSITE LA

CONFECTIONAREA REPERELOR CARE COMPUN

MATRITA

Oţelurile utilizate la confecţionarea elementelor matriţelor de injectat trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

- prelucrabilitate bună; - calitate bună a suprafeţei; - tratamente termine simple; - deformaţii reduse.

În tabelul 4 sunt prezentate materialele din care sunt confecţionate elementele constructive ale matriţei din figura 18. Tabelul 4

Poz. Denumirea elementului matriţei Material STAS

1 Placă de prindere fixă OL 60 500/2 – 86

2 Locaş de formare OLC15 880 – 86

3 Placă de formare OSC8 1700 – 86

4 Placă intermediară I OLC45 880 – 86

5 Placă eliminatoare OLC45 880 – 86

6 Poanson OSC8 1700 – 86

7 Placă intermediară II OL60 500/2 – 86

8 Placă intermediară III OL60 500/2 – 86

9 Placă de prindere mobilă OL60 500/2 – 86

10 Placă port aruncătoare OLC45 880 – 86

12 Placă aruncătoare OLC45 880 – 86

12 Şurub M5x10 GR.6.8. -

13 Bucşă de centrare OSC8 1700 – 86

14 Tijă centrală OLC45 880 – 86

15 Tijă extractoare OLC45 880 – 86

16 Coloană de ghidare OLC15 880 – 86

17 Şurub M10x25 GR.6.8 -

18 Tijă de reţinere OLC45 880 – 86

19 Placă intermediară IV OL60 500/2 – 86

20 Bucşă de ghidare OSC8 1700 – 86

21 Şurub M10x40 GR.6.8 -

22 Bucşă de ghidare OSC8 1700 – 86

23 Şurub M6x12 GR.6.8 -

24 Duză OSC8 1700 – 86

25 Inel de centrare OLC45 880 – 86

26 Bucşă de ghidare OSC8 1700 – 86

51

4. Bibliografie

1. Agassant, E. B. - La mise en forme de matieres plastiques. Technique et

documentation, Paris, 1989.

2. Fetecău, C., 2007, Injectarea materialelor plastice. Editia a doua. Editura Didactica si Pedagogica R. A. Bucureşti, 518 pag., ISBN 978-973-30-1971-8.

3. Fetecău, C., Lacatus, M., 2004, Asigurarea calitatii reperelor obtinute prin injectarea

maselor plastice. Editura Fundatiei Universitatii “Dunărea de Jos” din Galaţi, 75 pag., ISBN 973-627-114-5.

4. Fetecău, C., 2001, Tehnologii de fabricatie a ambalajelor. Editura OIDICM, Bucureşti,

317 pag., ISBN 973-8001-25-0. 5. . Fetecău, C., Stan, F., Frumusanu, G., Cernega, O., 1999, Masini si utilaje pentru

prelucrarea maselor plastice. Editura OIDICM, Bucureşti, 227 pag., ISBN 973-9187-75-7. 6. Şereş I. 1999, Matriţe de injectat. Editura Imprimeriei de Vest, Oradea, 1999. 7. Şereş I. 2001, Materiale termoplaste pentru injectare. Tehnologie. Încercări. Editura

Imprimeriei de Vest, Oradea, 2001. 8. Şereş, I. 1996, Injectarea materialelor termoplastice. Editura Imprimeriei de Vest,

Oradea, 1996. 9. Şereş, I. 1998, Matriţe de injectat în exemple. Editura imprimeriei de Vest, Oradea, 1998 10. http://www.interpart-production.com/ro/compania.php 11. http://www.plastics-bavaria.ro/companie.htm. 12. Wikipedia 13. Google

Capitolul 3 a fost realizat de un masterand de la: UNIVERSITATEA "DUNĂREA DE JOS" GALAŢI

Facultatea de Mecanică

Catedra TCM

Masterat: Managementul şi Gestiunea Calităţii

Disciplina: Tehnologii moderne de ambalare

http://facultate.regielive.ro/proiecte/mecanica/tehnologia-de-fabricare-a-recipientelor-din-mase-plastice-pentru-lichide-recipiente-de-tip-pet-122019.html?s=inject mas plastic