TIM-Indrumar de Proiectare-NSN-Prof Univ Opran C-1oct. 2015

7/25/2019 TIM-Indrumar de Proiectare-NSN-Prof Univ Opran C-1oct. 2015

1/33

TEHNOLOGII DE

INJECIE N MATRI

NDRUMAR PROIECTARE


2/33

ndrumar proiectare Tehnologii de injecie n matri

2015; UPB-IMST-TCM-LTPC Prof.univ.OPRAN Constantin1/32

Universitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea Ingineria i Managementul Sistemelor

TehnologiceDepartament Tehnologia Construciilor de Maini

Laborator Tehnologia Produselor Compozite

TEHNOLOGII DE INJECIE NMATRI

ndrumar proiectare

2015


3/33



TEMA PROIECTULUI

S se proiecteze matria de injectat pentru produse din materiale polimerice inginereti saumateriale compozite cu matrice polimeric ranforsate cuparticule/fibre scurte tiate, pentru:

a) denumirea piesei: ...............................b) desen de execuie: ..............................c) volum deproducie: .............................buc/zid) regim de lucru: .................................schimburi/zi.

Proiectul va fi compus din dou pri:A) Memoriu tehnico-economic;B) Partea grafic.

A. MEMORIU TEHNICO-ECONOMIC1. Elemente constructiv funcionale ale piesei

1.1. Schia piesei

1.2. Caracteristici ale materialului piesei1.3. Condiii tehnice1.4. Rolul funcional al piesei1.5. Analiza tehnologicitii piesei

2. Analiza tehnologica a tipologiilor matrielor de injeciepentru produse din materiale polimerice3. Alegerea tipului de matri de injeciepentru produse din materiale polimerice4. Alegerea tipului de main de injecie materiale polimerice5. Proiectarea sistemului de injectare

5.1. Modul de injectare cu dimensionarea reelelor de injectare5.2. Calculul numrului de cuiburi5.3. Dimensionarea cuiburilor funcie de contracia materialului utilizat

5.4. Calculul deformrilor prin contracie ale piesei matriate prin injecie5.5. Calculul de referin al plcilor de formare a matriei de injecie5.6. Verificarea suprafeelor de nchidere ale plcilor de formare5.7. Verificarea plcilor de formare la rigiditate

6. Proiectarea sistemului de aruncare a produsului injectat7. Proiectarea sistemului de control al temperaturii pentru elementele componente ale matriei deinjecie pentru produse din materiale polimerice8. Proiectarea elementelor pentru conducerea i centrarea matriei de injecie pentru produse dinmateriale polimerice9. Proiectarea sistemului de ventilaie-aerisire a matriei de injecie pentru produse din materiale

polimerice

10 Alegerea materialelor corespunztoare pentru piesele componente ale matriei de injecie pentruproduse din materiale polimerice11. Stabilirea toleranelor i ajustajelor pentru piesele componente ale matriei de injecie pentru

produse din materiale polimerice12. Analiza economic a matriei de injecie proiectate i calculul seriei de fabricaie economice

B) PARTEA GRAFIC1. Desenul de execuie aprodusului polimeric.2. Desenul de ansamblu al matriei de injeciepentru produse din materiale polimerice.3. Desenul de execuie al unui reper component al matriei de injecie pentru produse din

materiale polimerice


4/33



I. INTRODUCERE

ndrumarul Tehnologii de injecie n matri ndrumar de proiectareservete pentru aplicaii industriale cit i studenilor Facultii Ingineria iManagementul Sistemelor Tehnologice din Universitatea POLITEHNICA din

Bucureti pentru elaborarea proiectului la disciplina Tehnologii de Injecie nMatri.

ndrumarul cuprinde informaiile necesare rezolvrii temei de proiectare, nsuccesiunea logic a elaborrii proiectului.

Pentru rezolvare temei de proiectare, se face o ealonare n timp a activitilor,rezolvarea fiecrei activiti fiind evaluat i apreciat n funcie de gradul derezolvare, corectitudinea soluiilor propuse i de respectarea termenelor impuse.

Planificarea activitilor de proiectare

edinade proiect

1 2 3 4 5 6 7

Activiti A1,B1 A2,B2 A3,A4, B2 A5,A6,B2 A7,A8,B2 A9,A10,B3 A11,A12,B3

II. MEMORIU TEHNICO-ECONOMIC

1.Elemente constructiv funcionale ale piesei

1.1. Schia pieseiSe execut schia piesei i se numeroteaz suprafeele cu SK(K= 1,2,...).

1.2. Caracteristici ale materialului pieseiSe evideniaz caracteristicile fizico-mecanice, chimice ale materialului

termoplastic sau termorigid i dup caz a elementelor de ranforsare utilizate pentruobinerea prin injecie n matri a piesei respective.

Pentru alegerea corect a materialelor polimerice pentru realizarea unei pieseinjectate n matri trebuie s se in seama de factori tehnico-funcionali aiprodusului i de factori tehnologici la realizare produs.

1. Factori tehnico-funcionali: durata de via a produsului injectat; configuraia piesei; calitile optice i de transparen; solicitri termice n exploatare; solicitri mecanice;

solicitri de natur electric; solicitri de natur chimic;prelucrrile ulterioare la care sunt supuse piesele;


5/33



costul materialului.2. Factori tehnologici:

uniformitatea granulelor; coninutul de apredus n granule stabilitate termic i chimic contracii mici la piesele injectate.

Caracteristicile fizico-mecanice i chimice ale materialelor polimerice suntprezentate n anexa 2

1.3. Condiii tehniceCondiiile tehnice prescrise suprafeelor SK se prezint tabelar conform

modelului de mai jos:

Sk Forma Dimensiuni RugozitateRa Toleranede form Poziiereciproc Obs.

Si - - - - - -

1.4. Rolul funcional al pieseiAtunci cnd nu se cunoate ansamblul din care face parte piesa se stabilete

rolul funcional posibil al piesei folosind metoda de analiz morfofuncional asuprafeelor, parcurgnd urmtoarele etape [A1]:

1. descompunerea piesei n suprafee simple;2. numerotarea suprafeelor n sens trigonometric;3. analizarea suprafeelor din punct de vedere al formei geometrice, preciziei

dimensionale, de form, de poziie,rugozitii etc.;4. ntocmirea unui graf suprafee caracteristici;5. stabilirea rolului funcional al suprafeelor.

Din punct de vedere al rolului funcional, suprafeele pot fi clasificate astfel:suprafee tehnologice- ajut la poziionarea piesei n vederea prelucrrii;suprafee funcionale caracterizate prin precizie dimensional ridicat,

rugozitate mic, prescripii referitoare la forma geometric a suprafeei etc.; suprafee de asamblare caracterizate prin o anumit configuraie

geometric, precizie dimensional ridicat, rugozitate mic, prescripiireferitoare la poziia suprafeei n raport cu alte suprafee etc.;

suprafee de legtur fac legtura ntre suprafeele funcionale i cele deasamblare. Se caracterizeaz prin: precizie dimensional sczut, rugozitatemare, fr prescripii referitoare la precizia de form i de poziie.

1.5. Analiza tehnologicitii pieseiSe analizeaz i se precizeaz urmtoarele: concordana dintre caracteristicile

constructive ale piesei i cele impuse de rolul funcional, posibilitatea realizrii pieseiprin matriare de injecie, etc. Elementele constructive sau condiiile tehnice deexecuie care contravin asupra tehnologicitii piesei, vor fi menionate i se vor face


6/33



propuneri de mbuntire a tehnologicitii piesei prin modificarea soluiilorconstructive.Forma i dimensiunile pieselor injectate se concep n corelaie cu natura materialului,caracteristicile matriei i tipul mainii de injectat.

Se recomand ca:

- piesa injectat s aib o configuraie ct mai simpl;- dimensiunile i masa piesei s fie meninute la minim;- configuraia piesei s permit extragerea acesteia din matri;- s se evite muchiile ascuite.

Pentru realizarea acestor condiii, se vor analiza urmtorii factori:a) Planul de separaie este planul de delimitare a

pachetului mobil de cel fix. Un plan de separaie ntrepte este mai dificil de realizat dect unul neted.

Exist i matrie cu mai multe plane de separaie,paralele sau perpendiculare, dar arhitectura acestormatrie este complicat.

Planul de separaie se regsete pe pies,poziia sa relativ la pies fiind impus de condiiaextragerii uoare a piesei din matri. n planul deseparaie apar bavuri i este necesar ca, prinlocalizarea judicioas a planului de separaie, s seminimizeze influena bavurilor asupra funcionalitii

i aspectului piesei.Fig. 1

n figura 1, poziia planului de separaie este impus de prezena suprafeeicilindrice de diametru maxim.b) Punctul de injectare determin, de asemenea, apariia pe pies a unei bavuri,ngust de aceast dat. De aceea, punctul de injectare nu se plaseaz pe suprafeelefuncionale i nici pe cele care vin n contact vizual sau tactil cu utilizatorul.

De obicei, punctul de injecie se plaseaz pe axa de simetrie a piesei, n parteacu o cantitate de material mai mare.

Punctul de injectare trebuie poziionat astfel nct s permit umplereacomplet a cuibului i fr a se nate turbulene n masa vscoas.

Punctul de injectare nu trebuie s determine curgerea materialului direct sprepoansoanele subiri, astfel riscnd deformarea lor. De asemenea, punctul de injecietrebuie astfel ales nct s nu determine schimbri brute de direcie ale materialuluisemilichid n cuibul de injecie. Aceast cerin trebuie respectat mai ales n cazulmaterialelor termorigide, care astfel ar ajunge s polimerizeze prematur.

Punctul de injectare i zona diametral opus pe pies (zona de sudur amaterialului parial rcit - fig. 2 a) sunt caracterizate de proprieti mecanicediminuate. Acest neajuns se nltur prin utilizarea mai multor puncte de injectare

pentru aceeai pies (fig. 2 b). Soluia cea mai eficient este ca injecia s se

efectueze prin zona central a pieselor (fig. 2 c).


7/33



a b cFig. 2

c) Grosimea pereiloreste determinat decondiiile de rezisten impuse piesei nexploatare i de necesitile reologice

impuse de tehnologie. Grosimea pereilortrebuie s fie constant, mai ales n cazulmaterialelor plastice cu tendin mare decristalizare. Se vor evita ngrorilenejustificate ale pereilor, deoarece, naceste zone, cantitatea de material este maimare i, la rcire, vor aprea retasuri igoluri, cu influene negative asupra calitii

piesei injectate.Se recomand urmtoarele domenii

ale grosimii pereilor:g = 0,5 - 5 mm (pentru materiale

nearmate);g= 0,75 - 3 mm (pentru materiale armate).

n figura 3 este prezentat o piesproiectat greit i dedesubt aceeai piesconceput corect.d) Razele de racordare rtrebuie s fie r> 0,6g, unde g este grosimea peretelui

racordat (fig. 3). Pentru condiii generale deexploatare, razele minime de racordare suntn intervalul (1 - 1,5) mm. Absena razelorde racordare (fig. 4) conduce la producereade turbulene la injectare, cu scdereasemnificativ a rezistenei n zona detrecere.

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

e) Bordul superioral pieselor de mari dimensiuni are o construcie special pentrua preveni deformarea pereilor n urma contraciilor puternice la rcire. n figura 5

sunt prezentate cteva forme recomandate ale bordului superior.O alt soluie pentru evitarea deformrii pereilor este nervurarea acestora.

g

r


8/33



f) Bazapieselor injectate este supusputernic deformrii datorit contracieila rcire. Pentru a reduce acest efect,

baza primete o form lenticular sau oconstrucie cu treapt (fig. 6).

g) Gurile din pereii piesei ridicprobleme deosebite prin faptul cpoansoanele care le materializeazstnjenesc curgerea materialuluisemilichid n matri, iar n zona dinspatele poansoanelor apar linii de sudurcaracterizate de scderea rezistenei. ncazul gurilor lungi, poansoanele care lematerializeaz sunt supuse deformrii i,

de aceea, nlimea lor trebuie limitat.Se recomand (fig. 7):pentru gurile strpunsehs(8 12)ds;pentru gurile nfundate

hi(5 6)di.n cazul materialelorplastice, i mai alestermorigide, gurile filetate nu trebuie saib pasul sub 1 mm.

h) nclinarea pereilor piesei serecomand pentru extragerea de pepoansoane, pe care piesele se strng nurma contraciei la rcire. Unghiurile denclinare variaz ntre 30 i 3(fig. 8).i) Nervurile au rolul de a rigidiza piesainjectat, att pentru mrirea rezisteneimecanice n funcionare, dar i pentru a

preveni deformarea piesei datorit

contraciei post-injecie. Dimensiunilerecomandate pentru seciunea uneinervuri sunt indicate n figura 8.

Trebuie evitate acumulrile dematerial de la intersecia nervurilor.Exist dou soluii propuse, respectiv

prevederea de guri la intersecii saudecalarea nervurilor (fig. 9).j) Inseriiledin materiale metalice suntprevzute pentru ca anumite zone alepiesei injectate s prezinte proprietimecanice, electrice etc. diferite de alematerialului de baz.

Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9

Fig. 10

h

d d

h

30-130

g(0,5-0,8) g

(2-6) g

D

(0,3-0,5) D

d2/5 d

2/5 d


9/33



Construcia i plasarea inseriei n pies trebuie s previn desprinderea acesteia dinpies i, de asemenea, s previn umplerea acesteia cu material plastic n caz cinseria prezint caviti. Pentru ca inseria s fie nglobat eficient n materialul

plastic, se recomand respectarea dimensiunilor din figura 10 i randalinareasuprafeelor exterioare ale piesei metalice.

k)Suprafeele lucioasenu se obin la injecia prin compresie sau transfer, deoarecesuprafeele lucioase ale matriei nu permit distribuia uniform a aerului rmas ncuib i apar defecte de suprafa.

2.Analiza tehnologica a tipologiilor matrielorde injecie materialepolimerice

Funcie de tipodimensiunea piesei, volumul de producie, tipul de materialpolimeric, se analizeaztehnologic matrielede injecie.

n funcie de tipodimensiunea piesei, caracteristicile materialului de injectat, detipul mainii de injectat etc. exist o mare varietate constructiv de matrie. Odeosebit importan o prezint condiiile impuse pentru matriele de injectat utilizate

pentru obinerea produselor din materiale polimerice, n condiii tehnico-economiceoptime, dintre care cele mai importante sunt urmtoarele:

- s permit obinerea de produse injectate pentru care pierderile de material sa fieminime, cu respectarea condiiilor tehnice impuse, astfel nct, s nu produsulsa nu mai fie supus unor prelucrri suplimentare;

- s corespund mainii de injectat pentru care a fost proiectat;

- s permit realizarea unui numr ct mai mare de piesei fr reparaii saunlocuiri ale elementelor active;

- la realizarea matriei s se utilizeze ct mai multe componente tipizateinterschimbabile;

- s aib un pre ct mai sczut.

2.1. Tehnologia de injecien matri

2.1.1. Elementele de baz privind caracterizarea tehnologiei de injecie nmatri a materialelor polimerice

Formarea prin injecie n matri a produselor din materiale plasticeinginereti, reprezint procedeul de prelucrare prin care un material macromolecular,adus in stare vscoelastic sub aciunea cldurii, este injectat sub presiune ridicatn cavitatea unei matrie (cuibul matriei), unde are loc rcirea i solidificarea lui.Odat cu ncercarea forei de presare, materialul rcit pstreaz forma cavitiiinterioare a matriei n care a fost injectat i din care,dup un anumit timp, produsulfinal este ndeprtat.

n condiii industriale, procesul se repet n cadrul unui ciclu de injectare, care

ncepe n poziia nchis a matriei i care conine urmtoarele faze mai importante:1. alimentarea cu material (granule sau pulbere)2. comprimarea (compactizarea) materialului


10/33



3. termoplastifierea materialului4. injectarea materialului n stare topit5. rcirea piesei injectate6. deschiderea matriei i evacuarea piesei injectate7. nchiderea matriei si nceperea unui nou ciclu

n timpul procesului se dezvolt o serie de fore care exercit presiuniimportante asupra materialului. Dintre acestea, cinci sunt hotrtoare determinndnivelul calitii produsului finit: presiunea exterioar, presiunea interioar, presiuneaulterioar, presiunea de sigilare, presiunea interioar remanent.

Ciclul de injectare al materialului sub forma unei topituri vscoase i relativomogene cuprinde urmtoarele faze:1. nceperea injectrii prin naintarea pistonului i compactizarea materialului,cavitatea matriei fiind nc neumplut

2. creterea presiunii i umplerea cavitii matriei3. creterea n continuare a presiunii pn la atingerea valorii maxime a acesteia4. exercitarea presiunii ulterioare care face ca materialul plastifiat din cavitateamatriei s ramn sub presiune continu n timpul procesului de solidificare5. nceperea solidificrii materialului i scderea presiunii o dat cu sigilareacanalelor de umplere a matriei6. rcirea piesei injectate7. deschiderea matriei i eliminarea din matri a piesei injectate

Factorii semnificativi care permit utilizarea capacitii unui material plasticingineresc de a fi folosit pentru diverse aplicaii sunt:- rezistena la traciune- alungirea la rupere prin traciune- modulul de elasticitate- rezistena la oc- duritatea.

Aceti factori sunt determinai nu numai de natura polimerului respectiv ci ide aciunea chimic a unor substane, radiaii, aditivi, etc.

2.1.2. Tehnologia produselor din materiale polimerice injectate n matri

n timpul procesului de injecie se dezvolt o serie de fore care exercitpresiuni importante asupra materialului. Dintre acestea, cinci sunt hotrtoare,determinnd nivelul calitii produsului finit:1) presiunea exterioar, reprezentnd presiunea exercitat asupra materialuluitermoplastifiat n cilindrul de injectare al mainii;2) presiunea interioar, respectiv presiunea din cavitatea matriei nchise (presiuneainterioar este mai mic dect cea exterioar datorit pierderilor de presiune careapar la trecerea materialului prin seciuni nguste cum sunt: duza, reeaua de injecie,

pereii interiori din cuibul matriei, etc.); valori medii experimentale: ABS-polistiren-Copolimer-acrilonitril-butadien-stiren-250-350 barr, PC-policarbonat-300-500 barr, PA-poliamide-250-700 barr, poliester-PBT-polibutilentereftalat-250-


11/33



700 barr; valorile maxime sunt la materiale termoplastice semi-cristaline cucaracteristici bune de curgere i pentru prevenirea bavurilor.3) presiunea ulterioar, respectiv presiunea exercitat de pistonul de injectare asupramaterialului injectat n cavitatea matriei (aceast presiune compenseaz contraciarezultat n urma rcirii materialului);

4) presiunea de sigilare definit prinpresiunea exercitat asupra materialului dincavitatea matriei n momentul solidificrii materialului piesei din stareavscoelastic n stare solid (acestei presiuni i corespunde punctul de sigilare); 5) presiune interioar remanent, respectiv presiunea care acioneaz asupra pieseiinjectate n momentul nceperii deschiderii matriei (dup sigilare, materialul secontract datorit rcirii i presiunea scade fr a atinge ns valoarea zero).

Conform etapelor componente ciclului de injectare, la nceput presiuneainterioar crete brusc, apoi dup ncetarea presiunii ulterioare, respectiv dupsigilare, scade treptat la valoarea presiunii remanente. Diferena de presiune ntre

presiunea exterioar de injectare i presiunea interioar din cavitatea matrieidepinde de proprietile materialului plastic, de temperatura de injectare, de

parametrii reelei de injectare (dimensiunile duzei de injectare, canalelor de injectarei a cavitii piesei de injectat). Astfel, la temperaturi ridicate, vscozitatea topituriieste mai mic, cderea de presiune va fi mai mic, presiunea interioar crete,scznd presiunea de injectare necesar asigurrii aceleai presiuni interioare.Presiunea interioar d natere la o for care tinde s deschid matria n timpulinjectrii. Ca urmare, fora de nchidere a mainii de injectat trebuie s fie mai maredect fora interioar, definit prin produsul dintre presiunea interioar i suprafaa

cavitii matriei n planul de separaie. Cu ct vscozitatea topiturii este maimic,cu att diferena dintre fora de nchidere i fora interioar trebuie s fie mai mare.n cazul injectrii cu duza punctiform, seciunea mic prin care materialul

plastic ptrunde n cavitatea matriei, provoac o supranclzire a acestuia cuscderea presiunii interioare. Ca urmare, matria se sigileaz mai repede dect ncazul sistemelor de injectare cu duz normal. Presiunea interioar mai mic nu

poate compensa contracia piesei provocat de rcirea acesteia avnd n vederenclzirea la o temperatur mai mare a materialului datorit trecerii prin seciunearedus a duzei punctiforme. Ca urmare, contracia piesei este mare, lucru de caretrebuie s se in seama la proiectarea matriei pentru a nu se obine deformrinedorite ale produsului.Datorit contraciei n timpul rcirii, pe suprafaa piesei pot aprea retasuri. Pentrucompensarea acestora, prin aciunea presiunii ulterioare matria se mai alimenteazcu material plastifiat. Pn la terminarea sigilrii matriei, pe durata presiuniiulterioare, presiunea exterioar de injectare trebuie s aib valoarea maxim. Lainjectarea pieselor cu perei groi, datorit fenomenului de apariie a retasurilor,trebuie s se aplice o temperatur de injectare mai mic i o presiune de injectaremai mare, concomitent cu mrirea duratei presiunii ulterioare. La injectarea pieselorcu perei subiri, trebuie s se micoreze att presiunea de injectare, ct i durata

presiunii ulterioare, deoarece n acest caz piesa se rcete mai repede, de regul mainainte ca presiunea interioar s scad la valoarea ei minim. La deschidereamatriei, din aceast cauz apar tensiuni interne n piesele injectate, care pot provoca


12/33



fisurarea pieselor (n cazul materialelor termoplastice amorfe mai rigide precumPAS-polistirenul rezistent la oc) sau deformarea lor (n cazul materialelortermoplastice semi-cristaline mai flexibile precum PE-polietilena

2.2. Trepte de proces

ntregul proces de injectare poate fi cuprins n urmtoarele trepte de proces[S2]:1. plastifierea-cuprinde, pentru masa injectatnecesarunui reper, ntregul

timp de reinere n maina de injectare, care are o durata de mai multe cicluri deinjectare n cadrul cruiaau loc mai multe rotaiii staionariale melcului.

Pentru plastifiere se definesc urmtoarelelimite:- nceput:intrarea materialului plastic din plnia de alimentare n canalul melcului;- sfrit: injectarea materialului plastic topit din spaiu de acumulare o dat cunceputul micrii de avansare a melcului-piston la umplerea matriei.

Durata procesului de plastifiere se caracterizeazprin timpul de reineretR.

2. umplerea matriei - cuprinde transportul materialului plastic din spaiuldeacumulare al mainiide injectat n cavitatea matriei.Pentru umplerea matrieise stabilesc urmtoarelelimite:

- nceput: startul micrii de translaie a melcului n direcia duzei. Simultan sesfrete treapta de procesplastifiere.-sfrit: momentul umplerii volumetrice (materialul de formare ajunge n punctul

cel mai ndeprtatfade punctul de injectare). Simultan este nceputul treptelor decompactare i rcire.

Durata treptei de umplere a matrieieste timpul de umplere tu al matriei.

3. compactizareaeste acea parte a procesului de injectare n timpul creiancavitatea matriei exist o presiune aproape hidrostatic care este influenat demelcul piston al mainiide injectare.

Pentru compactizarea materialului se stabilesc urmtoarelestadii:- nceput: momentul umplerii volumetrice (masa de formare atinge punctul cel mai

ndeprtatde la locul de injectare). Simultan se sfrete umplerea matriei, exprimatprin expirarea timpului de umplere tui nceputul treptei de rcire;

-sfrit:punctul de sigilare.Durata treptei de compactizare rezult n esen din varianta constructiv a

matrieide injectare utilizata, sistemul de injectare, temperatura materialului plastictopit si a matriei. Ea este stabilita prin determinarea timpului de sigilare. In duratatreptei de compactizare se deosebete timpul presiunii ulterioare tul. nceputulacestui timp coincide cu cel al timpului de compactizare, inssfritulpoate s seafle, n funciede reglaj, nainte sau dupapariiapunctului de sigilare.

4. rcireaeste consideratpartea procesului de rcirecare are loc n matria.Din modelul structurii procesului de injectare pentru durata treptei de proces rcire,i prin aceasta i a timpului de rciretr, se definesc urmtoarelelimite:- nceput: momentul ncheierii procesului de umplere volumetrica matriei(masade formare ajunge n punctul cel mai ndeprtat de locul de injectare din matri).

Fenomenul se petrece simultan cu sfritul treptei de proces umplere matri,exprimat prin sfritultimpului de umplere tu.


13/33



-sfrit: nceperea procesului de deschidere a matrieisimultan cu nceputul trepteide proces demulare.

Timpul de rcire tr nu se poate regla direct pe mainile de injectat. nmajoritatea cazurilor este reglabil un timp parialde ciclu, numit timp destaionare,care ncepe la sfritultimpului de presiune ulterioari se terminodatcu timpul

de rcirela nceputul procesului de deschidere a matriei.

3.Alegerea tipului de main de injecie

Se adopt maina de injecie pentru care se vor prezenta principaliiparametrii tehnici.

Pentru realizarea pieselor injectate n condiii tehnico - economice optime, oimportan deosebit o are alegerea celei mai adecvate maini de injectat.

Criteriul de baz n alegerea mainii de injectat trebuie s l constituie

concordana ct mai bun a performanelor mainii cu caracteristicile piesei careurmeaz a fi obinut

Pentru realizarea pieseiprin injecie n matri din materiale polimerice se vaalege o mainde injeciepentru care se vorprezenta urmtorii parametrii tehnici:

Tabelul 3.1. Parametrii tehnici ai unei maini de injectatCaracteristica Valoarea U.M.

Unitatea de injectare

diametrul melcului [mm]raportul L/D

presiunea maxima de injectare [bar]volumul teoretic de injectare [cm3]viteza de rotaie a melcului [min-1]fora de presare a duzei [kN]capacitatea de plastifiere [kg/h]rata de injectare [cm3/s]cursa melcului [mm]cursa duzei [mm]

Unitatea de nchidere

fora de nchidere a matriei [kN]

forade deschidere a matriei [kN]cursa platoului port-matri [mm]distanta ntre coloane [mm]nlimea de montare a matriei [mm]

Caracteristicigenerale ale mainii

puterea instalata [kW]dimensiuni de gabarit [mm]masa mainii [kg]


14/33



Sistem de senzoripentru proteciamatriei

Echipament pentrucontrolul presiunii

Figura 3.1 Schema de principiu a mainii de injecie

3.1. Unitatea de injectareUnitatea de injectare - servete la plastifierea materialului, introducerea acestuiasub presiune n matri i meninerea presiunii n stadiul de compresie.

Duza - este ajustajul din capul cilindrului de injectare prin care materialulplastic trece din cilindru n matriade injectat.

Melcul- este organul activ al mainiide injectat i este construit n mai multe

variante. Melcul unei maini de injectat se compune din: cap, corp i coadamelcului.

Corpul melcului se caracterizeazprin urmtoarelemrimi[S2]: diametrul melculuiD, dependent de tipul mainii; lungimea relativLr, se defineteca raport ntre lungimea activLa melcului

i diametrul melculuiD; numrul zonelor funcionale i lungimea lor. Se disting urmtoarele zone

funcionale: zona de alimentare care are lungimea La;

zona de tranziiecare are lungimea Lt; zona de dozare care are lungimea Ld.

Unitatea de nchidere

Echipament de control

Echipament de comandhidraulic pentru ejectori


15/33



raportul de compresie rc, se defineteca raport ntre volumul cuprins n primulpas din zona de alimentare i cel cuprins n ultimul pas al zonei de pompare:

rc=Vi/Ve=Si/Se (2.1)unde:Siseciuneala ieire;

Seseciuneala intrare. geometria canalului melcului se adapteaz proprietarilor materialelor

prelucrate: capul melcului are un rol important in procesul de injectare:

- orienteazmaterialul dozat spre centrul cilindrului de injectare;- omogenizeaz temperatura materialului topit ieit din zona de dozare amelcului;- mpiedicmaterialul plastic ramas n cilindru s fie antrenat n micare derotaiela o noucurs de dozare, ceea ce ar conduce la degradarea sa termic.

coada melcului este partea constructiva melcului care se pune n legturcusistemele de acionare, care determina micrile melcului. Coada melculuindeplinetemai multe funcii :- preia micareade rotaiede la sistemul de acionare;- preia micareade translaiede la sistemul de acionare;- servetela rezemarea melcului.Cilindrul- mpreuncu melcul cilindrul formeazcuplul activ al mainiide

injectat. El trebuie s asigure nclzirea i omogenizarea materialului, precum igenerarea presiunii necesare.

Plnia de alimentare - a unei maini de injectat este aezata pe cilindrulmainiide injectat n zona guriide alimentare a melcului.Masa mainii de injectat este un ansamblu mecanic pe care se monteaz

unitatea de injectare, plnia de alimentare, aparatura de msurai control, etc. Masamainiiare ca rol principal punerea n legtura cilindrului de injectare cu matriade injectare astfel nct materialul plastic topit din cilindru sajung, ca urmare a

presiunii de injectare, n matriade injectat.

3.2. Unitatea de nchidere - deschidereUnitatea de nchidere - deschidere a unei maini de injectat ndeplinete

urmtoarelefuncii: realizeaznchiderea celor doupriale matriei; asigurforade nchidere a matriein timpul injectriicu presiune ridicata

materialului plastic n matri; realizeazdeschiderea matrieidupsolidificarea piesei n matri; asigureliminarea piesei injectate din matri.

Prile principale ale unei uniti de nchidere deschidere sunt:- sistemul de nchidere;- sistemul de reglare a cursei de nchidere;- coloanele de ghidare;- platourile de prindere;- sistemul de aruncare a piesei din matri.


16/33



Sistemul de nchidere poate fi un sistem cu acionare hidromecanic. La acestesisteme acionarea este hidraulica, iar nchiderea i deschiderea matriei se realizeaz

prin elemente constructive mecanice. Aceste sisteme se aplica att la mainile micict i la mainile mari atunci cnd nu este necesar o cursa mare a platoului mobil.

Sistemul de reglare a cursei de nchidere. La o main de injectat este strictnecesar reglarea distantei ntre platoul mobil i platoul fix ca urmare a folosiriimatrielor de injectat care au nlime diferit.

Coloanele de ghidare si platourile de prindere. O mare importanta asupra calitiiconstructive a unei maini de injectat o au coloanele de ghidare i platourile de

prindere. Ele transmit fore de nchidere ntre platouri fiind solicitate n principal lantindere datorit forei de nchidere maxime.

Platoul fix al mainiieste aezat n partea cilindrului de injectare. n platou sefixeaz cele patru coloane de ghidare cu ajutorul unor piulie filetate.

Platoul mobil al mainii se mic n coloanele de ghidare fiind acionat de

mecanismul de nchidere. n zona centrala, platoul este prevzut cu o gaura decentrare pentru inelulpariimobile a matrieide injectat.

Platoul de capt al mainii este sprijinit pe batiul mainii, pe ghidaje, pe carepoate s se mite acionat de sistemul de reglare al cursei de nchidere. Micareaplatoului pe coloane se face pebucede ghidare confecionatedin bronz.

Sistemul de aruncare. n timpul cursei de nchidere trebuie realizati aruncarepiesei injectate din matri. Sistemul de aruncare cu acionarehidraulicprezintoserie de avantaje: permite executarea cursei de aruncare dup deschiderea completa matriei;

permite executarea unor micriprogramate suplimentar; asigurfuncionarean ciclu automat a mainiide injectat.


17/33



3.3. Batiul mainiiBatiul mainii este construcia mecanic care servete ca suport

subansamblurilor componente ale mainii. Batiul susine sistemul de injectare,sistemul de nchidere, sistemul de acionare hidrostatic, bazinul de ulei, sistemul deacionare electric, sistemul de comand electric, aparatura de msur i control.

3.4. Elemente auxiliare ale mainii de injectatn arar de prile principale ale mainii de injectat, maina necesit i ale

instalaii , dispozitive necesare procesului tehnologic: sistemul de protecie,dispozitivele de prindere a matriei, dispozitive de transport i uscare a granulelor.

4. Alegerea tipului de matri de injecie

n funcie de tipodimensiunea piesei i volumul de producie se alege sistemulde amplasare a cuiburilor n matri, planul de separaie al matriei, numrul de plcicu poansoane, numrul de planuri de separaie, tipul deschiderii, modul de prindere

pe maina de injectat.

5. Proiectarea sistemului de injectare

n funcie de tipodimensiunea piesei i a tipului de matri se proiecteaz: modul de injectare cu dimensionarea reelelor de injectare; calculul numrului de cuiburi;

dimensionarea cuiburilor funcie de contracia materialului plastic utilizat; calculul deformrilor prin contracie ale piesei matriate prin injecie; calculul de referin al plcilor de formare a matriei de injecie; verificarea suprafeelor de nchidere ale plcilor de formare; verificarea plcilor de formare la rigiditate.

5.1. Modul de injectare cu dimensionarea reelelorde injectare:

n vederea unui proces optim de injecie trebuie sa se respecte urmtoarele

reguli: drumul de curgere al materialului plastic prin canalele de distribuie trebuie s

fie ct mai scurt posibil; injectarea trebuie s fie echilibrat astfel nct sa nu apar fore reactive n

matricare ar putea determina ruperea acesteia.Dimensionarea canalelor de distribuieeste influenatde anumiii factori care

depind de: configuraiamatriei; mainade injectat;

materialul injectat; modalitatea de lucru.Cele mai cunoscute sisteme de injectare sunt:


18/33



- injectarea direct;- injectarea prin canale de distribuie;- injectarea punctiform;- injectarea pelicular;- injectarea de tip umbrel;

- injectarea inelar;- injectarea cu canal tunel;injectarea cu canale izolate;- injectarea cu canale nclzite.

Dimensionarea reelelor de injectare

O importan deosebit o are dimensionarea corect a reelei de injectare,dimensionarea incorect conducnd la nerespectarea condiiilor tehnice impuse

piesei.

Pentru dimensionarea reelei de injectare se parcurg urmtoarele etape:

Pentru determinarea diametrului D al canalului de distribuieseprocedeazastfel:se determinmasa neti grosimea peretelui piesei injectate.Masa net a

piesei poate fi determinat n urma modelarii tridimensionale a piesei prindeterminarea volumului acesteia. Prin nmulirea cu densitatea materialului

polimeric folosit pentru realizarea piesei , se determin masa net apiesei:

M=x V [Kg] (5.1)

Se multiplic masa net a piesei cu un coeficient de corecie indicat n tabelul 4.1.

Tabelul 4.1. Coeficienii de corecie pentru calculul masei piesei injectate [C1].Masa net a piesei [g] Coeficient de corecie

0,3 0,5 1,50,51 1,413 1,335 1,25

510 1,20

1020 1,152050 1,1Peste 50 1,05

Din desenul de execuieal piesei rezultgrosimeagperetelui piesei injectate.se alege diametrul duzei de injectatn raport cu masa pieselor injectate in funcie de materialul polimeric injectat.se determin lungimea culeei de injectare. Se recomand respectarearelaiei:

95d

l (5.2)

unde:lreprezint lungimea culeei;


19/33



ddiametrul ei la contactul cu piesa injectat. se alege traseul i geometria seciunii (canalelor de alimentare figura5.1):

Figura 5.1. seciuni ale canalelor de distribuie

Valoarea orientativ a diametrului canalului este prezentat n tabelul5.2.

Tabelul 5.2. Diametrul orientativ al canalului de alimentare [C1]Tipul materialului Diametrul [mm]

Polistiren 1,69,5ABS 14,759,54Poliester 4,711,1Poliamid 1,69,5Policarbonat 4,759,5

PVC 3,159,52Acetat de celuloz 4,711,1

se stabilete modul de amplasare a cuiburilor n plcile de formare alematriei astfel nct s fie satisfcut condiia de umplere simultan cu material

polimeric n timpul injectrii. Se reprezint schema modului de amplasare acuiburilor. Se stabilesc dimensiunile digurilor conform recomandrilor prezentate ntabelul 5.3.

Tabelul 5.3. Dimensiunile orientative ale digului n funcie de masa piesei [C1]Masa piesei m, [g] Diametrul digului d, [mm] Lungimea digului L , [mm]

010 0,30,5 1,51020 0,50,8 22040 0,81,2 240150 1,21,8 2,5

150300 1,82,5 3300500 2,53 4


20/33



5.2. Calculul numruluide cuiburi

Se determin n funcie de capacitatea de injectare a mainii pentru care seproiecteaz matria cu relaia:.

m

tG

n

6.3 (5.3)

unde G = capacitatea de plastifiere real a mainii de injectat [kg/h]m = masa unei piese injectate [g]

5.3. Dimensionarea cuiburilor funcie de contracia materialuluipolimeric utilizat

n cazulproiectriimatrielorde injectat, dimensiunilepariloractive trebuie sasigure dimensiunile prescrise ale piesei injectate, dup rcirea ei complet.Fenomenul de contracie se manifest practic prin aceea c, dimensiunile pieseimsurate dup injectare sunt mai mici dect dimensiunile corespunztoare ale

pariloractive (cuiburi i poansoane) ale matriei, chiar n situaian care construciatehnologica a matrieide injectat este corect, mainade injectare este n bunstarede funcionare i corect reglat, iar parametrii tehnologici de injectare sunt corectstabiliii respectaintocmai n exploatare.

Notnd o dimensiune nominala hsi toleranta ei , dimensiunea efectiva pieseiva fi h.n mod similar, notnd dimensiunea nominalcorespunztoarecuibuluiH

i toleranta ei cu , dimensiunea efectiv a cuibului va fi H. Notnd Cmincontracia minima piesei i Cmaxcontraciamaxima piesei rezult:

(H+)-(H+)Cmin=h+ , (5.4)

(H- )-(H- )Cmax=h+ .

2

CCC minmaxmed

(5.5)

Dupadunarea, respectiv scdereacelor douecuaiirezult:

medCh

H-1

= (5.6)

)2

(= minmaxCCH -- (5.7)

n tabelul 5.4. sunt prezentate valorile contraciei pentru tipurile uzuale demateriale termoplastice [C1].


21/33



Tabelul 5.4. Valorile contraciei pentru tipurile uzuale de materiale termoplasticeMaterial Valoarea contraciei [%]

Polistiren de uz general 0,20,6Polistiren rezistent la oc 0,20,6Polietilen de mare densitate 25Polietilen de mic densitate 1,55Polipropilen 12,5Poliamid 6 0,61,4Policarbonat 0,50,7PVC 15Acetat de celuloz 0,31Polimetacrilat 0,20,8

5.4. Calculul de referinal plcilorde formare a matrieide injecie

Calculul de rezisten al plcilor de formare ale matriei de injecie se realizeazn funcie de forma geometric a plcilor i a cavitilor practicate n plci. Pentrusimplificarea calculelor se consider c placa de formare este dreptunghiular saurotund.

n mod obinuit, dimensiunile interioare i exterioare ale plcii de formaredreptunghiulare se determinconstructiv i apoi, se verifica prin calcul la solicitareacompus de ntindere i ncovoiere. Pentru simplificarea calculului, peretele plciide formare se consider ca o grind uniform ncrcata, ncastrat la capete. Se

considerseciunilepericuloase, respectiv seciuneaII i seciuneaIIII, dispusela distante egale de colturile interioare aleplciide formare conform figurii 5.2.

Figura 5.2. Eforturile care acioneaz asupra plcilor de formare dreptunghiulare


22/33



Pentru calculul rezistenei plcii de formare dreptunghiulare la solicitareacompusde ntindere i ncovoiere, se utilizeaz relaia:

]/[+2

= max cmdaNWM

SF

p (5.8)

unde:Fforacare solicitperetele la ntindere, n daN;Saria seciuniiperetelui, n cm;Mmaxmomentul de ncovoiere maxim, n daN x cm;Wmodulul de rezistent, n cm3.

Conform notaiilordin figura 5.2. se poate scrie pentru seciuneaII :

6

hW

[cm

3] (5.9)

24

lhpM

i

max

[daNcm] (5.10)

iar pentru seciuneaIIII :

6

hW

[cm

3] (5.11)

24

lhpM

i

max

[daNcm] (5.12)

unde:pieste presiunea interioarde injectare , n [daN/cm];hnlimeaplciide formare, n [cm];Ldistanta dintre reazeme, n [cm];ldistanta dintre reazeme, n [cm].

Rezistenele calculate trebuie s fie mai mici dect rezistena admisibil pentru

oelul din care este realizat placa de formare, respectiv:ef


23/33



Verificarea se face cu formula:Si=Fi/a, (5.15)

n care:Sieste suprafaade nchidere necesar, n[cm];arezistenta admisibil a otelului, n daN/cm

2.

Suprafaa de nchidere efectiv Sie trebuie s fie mai mare dect suprafaa denchidere necesar calculat, respectiv:

Sie > Si

5.6. Verificarea plcilor de formare la rigiditate

Verificarea la rigiditate se face prin calculul sgeiiefective, care trebuie s fiemai micdect sgeataadmisibil. Calculul la rigiditate se face numai pentru unul

din pereiiplcii, n cazul plcilor de formare dreptunghiulare, i anume pentruperetele care are lungimea cea mai mare. Sgeatase va calcula cu formula:

EI384

hLp5f

4

i [cm]

n care: pipresiunea de injectare, daN/cm; Ldistana maximntre reazeme, cm;

Emodulul de elasticitate, daN/cm; hnlimeaplciide formare, cm; Imomentul de inerie, cm4.

Momentul de ineriese calculeazcu formula:

12

hI

3

[cm4]

Sageata efectivcalculatnu poate depi 0,02....0,06 mm.

6. Proiectarea sistemului de aruncare a piesei injectate

n funcie de tipodimensiunea piesei injectate i caracteristicile mainii deinjecie se alege unul din sistemele de aruncare pentru scoaterea pieselor injectate dinmatri: aruncare mecanic, aruncare pneumatic, aruncare hidraulic.

6.1. Forade aruncare

Deschiderea matriei de injectat trebuie s se fac cu o fora de deschidere catmai mic, astfel nct sse respecte relaia:


24/33



F1< F2Unde:

F1foranecesar deschiderii matriei; F2forade deschidere a mainii.

La eliminarea piesei injectate din matri, trebuie sse respecte relaia:

FA< F2Unde:

FAforade aruncare din matri; F2forade deschidere a mainii.

Pentru forade aruncare se poate scrie urmtoarearelaie:

FA=FD+FRUnde:

FDforade demulare; FRforelede friciunen sistemul matriei.

Forade demulare se calculeazcu relaia:

FD= pA=N

Unde: coeficientul de frecare ntre miez i piesa injectat; ppresiunea de contact ntre piesi miez,N/m; Asuprafaade contact ntre piesi miez , m.

6.2. Tipul sistemului de aruncareModul de rezolvare constructiv, precum i durata n timp a aruncrii au o

importantinfluentasupra calitiii economicitiipiesei injectate. Soluia optimpentru aruncarea piesei injectate presupune scoaterea automat a acesteia, din

matria de injectat deschis, cu ajutorul unui sistem de aruncare adecvat.

7. Proiectarea sistemului de control al temperaturii pentru elementelecomponente ale matriei

Se va proiecta sistemul de meninere a unei temperaturi optime de lucru amaterialului plastic n piesele componente ale matriei ct i n plcile cu poansoanede formare. Sistemul poate fi de rcire pentru obinerea de contracii minime ale

piesei injectate n zona poansoanelor de formare i de nclzire n zona de curgere a

materialului.


25/33



7.1. Transferul de clduramaterial polimericmatri

Materialul polimeric din cuibul matriei cedeaz n cursul unui ciclu deinjectare, corpului matriei, cantitatea de clduraQ, care se calculeazcu relaia:

Q=m(i2-i1) kcalUnde:

mmasa piesei injectate , kg;i2entalpia materialului plastic la intrarea n matri;i1entalpia materialului plastic la demulare.

Entalpia materialului plastic se calculeazcu relaia:

i= i2- i1=cp(TMp-TD) [kcal/kg)Unde:

cpcaldura specifica a materialului plastic kcal/kgC; TMptemperatura materialului n cuib; TDtemperatura de demulare;

Cantitatea de cldura evacuat de pies este preluat prin conducie de ctrematriai transportatla mediul de temperare. Cantitatea de clduraQ se determincu relaia:

)T-T(SQpTpc

M

[W]

unde: Mconductibilitatea termica a matriei=0,197 [W/mK] distanta canalului de temperare fata de suprafaamatriei,[m] Ssuprafaatransversal activa matriei,[m] Tpctemperatura medie la peretele cavitaii=433 [k] TpTtemperatura medie la peretele canalului de temperare =333 [K]

7.2. Transferul de cldurantre matrii mediul de temperare

Transferul termic de la matria (mediul solid) la mediul de temperare (mediullichid) se face prin conveciei se poate exprima prin relaia:

Q=TST(TpTTT) [W]Unde: T coeficientul de transfer de cldura al mediului de temperare =1310

[w/mK] STsuprafaa activa canalelor de temperare , [m]

TpT- temperatura la peretele canalului de temperare, =433 [k] TT - temperatura mediului de temperare =393 [k]


26/33



Coeficientul de transfer de cldurase calculeazcu relaia:

]

)L

d

p(045,01

L

dp0668,0

65,3[d

c

ce

c

ce

c

T

[w/mK]

unde:dcdiametrul canalului de temperare , [m]Lclungimea canalului de temperare, [m]

Criteriul lui Peclet se calculeazcu relaia:

T

TpcT

e

cdwp

Unde: WTviteza fluidului n canale, m/h;

7.3. Transferul de clduran interiorul matriei

Cantitatea de clduraQedintre matrii mediul nconjurtor:

QE=QC+QR [Wm/K3]

Unde:Qcpierderi de clduraprin convecie=0

QR- pierderi de clduraprin radiatie =364,5 [Wm/K3]Datorita faptului ca pierderile de cldura prin convecie sunt nesemnificative

chiar la temperaturi ridicate ale matriei, ele pot fi neglijate, Qc=0.Transferul termic prin radiaie de la matri ctre exterior se calculeaz cu

relaia:

QR=SMeCo(TMs/100)4 [Wm/K3]

Unde: SMsuprafaalibera a matriei n contact cu aerul nconjurtor, [m]

ecoeficientul de emisie =0,52 [m] Coconstanta lui Stefan-Boltzman =5,76 [W/mK

4] TMstemperatura la suprafaaunei matrie=433 [K]

7.4. Determinarea timpului de rcire

Pentru materialele polimerice cu grosimi s< 5 mm avem urmtoarearelaie:tr=As/4a [s]unde:

Acoeficient =0,61Sgrosimea peretelui piesei injectate [cm];acoeficient de difuzivitate termica =7,610-4[cm/s]


27/33



7.5. Amplasarea si dimensionarea practica a sistemelor de temperare amatriei

Calculul simplificat al lungimii canalelor de rcire. Se calculeaz cantitatea de

clduracedatde o piesa injectat a matrieicu formula:

)i-i(mt

3600Q 12T

Unde:tTdurata ciclului de injectare, s;mmasa piesei injectate, kg.

Se neglijeaz pierderile matriei n exterior, prin conveciei radiaie. Cantitateade cldura se consider, n acest caz, n totalitate evacuat prin circuitul detemperare. Se scrie:

Q=kS(T2T1)Unde: Ssuprafaacanalelor de temperare, [m] T2temperatura materialului la injectare, [K] T1temperatura mediului de temperare, [K] kcoeficient global de schimb de cldura =10,98.Coeficientul global de schimb de cldurase calculeazcu relaia:

1

k

1

Unde: distana dintre piesi canalul de rcire , m; coeficient de conveciea fluidului, coeficientul de conductibilitate termica [W/mK]Coeficientul de conveciea fluidului se calculeazcu formula:

= 19,37+0,27TiVT0,95

Unde: Titemperatura la intrarea n circuitul de temperare , [K] VTdebitul circuitului de temperare [kg/mh]

densitatea lichidului de rcire, kg/m3

.

Debitul se calculeazcu formula:VT =10

-4w [kg/mh]Se foloseteviteza fluiduluin canale w=2500 m/h.Lungimea canalelor se calculeazcu formula:

)T-T(d

1

Ql12c


28/33



- unde dceste diametrul canalului de temperare ales.

Amplasare sistemelor de temperare n matria.La proiectare dimensionrii i amplasrii sistemului de temperare trebuie s se

tinseama de urmtoareleprincipii:

temperarea uniforma ntregii suprafeea cuibului matriei; amplasarea canalelor n lungul drumului de curgere al materialului plastic n

matri; numrulschimburilor de direcieal circuitului de rcire s fie ct mai mic; asigurarea etaneitii circuitelor de temperare.

8. Proiectarea elementelor pentru conducerea i centrarea matriei deinjecie

Se proiecteaz: sistemele de centrare i conducere exterioar ale matriei deinjecie; sistemele de centrare i conducere interioar ale matriei de injecie .

n procesul de injectare a materialelor, matriele se monteaz pe platourile deprindere ale mainiide injectat, folosind gurile practicate n plcile de prindere alematriei de injectat, fie prin intermediul unor bride de fixare, asigurarea poziieicorecte a celor dou jumti de matri fixate pe platourile de prindere ale mainiide injectat, n raport cu capul de injectare al mainii, respectiv cu tamponul opritoral ei, precum i centrarea perfect a celor dou jumtiide matriau o importandeosebit. Centrarea i conducerea incorect a matrielor pot provoca, n mod

inevitabil, apariiaunor defecte ale pieselor injectate cum ar fi: deplasri n planul deseparare, bavuri grosimi neuniforme, etc. Se poate vorbi de dou tipuri de centrriiconduceri: exterioare i interioare. Prin centrarea exterioara se nelegepoziionareamatriei de injectat n raport cu maina de injectat, iar prin centrarea interioar

poziionareacelor dou jumti de matrii a elementelor ei.

9. Proiectarea sistemului de ventilaie-aerisire a matriei de injecie

Se proiecteaz sistemul de evacuare a aerului din zona cuibului de injeciepentru prevenirea arderii materialului injectat.

n multe cazuri, dup scoaterea din matri, piesele injectate prezint pesuprafaa lor zone arse sau cu lipsuri de materiale. Aceste zone incomplete i cuurme de arderi pot avea la origine cauze tehnologice sau condiii de aerisirenecorespunztoare alematrieide injectat. n cazul n care nu are nici o posibilitatede ieire din matri aerul este comprimat i supranclzit, determinnd ardereamaterialului.La proiectarea matrielor pentru injectarea anumitor piese este necesar sa fie luatemsuri speciale pentru asigurarea aerisirii corespunztoarea cuibului.Jocul la montaj n matria poansonului de aerisire se recomandmai mic de 0,015mm.


29/33



10.Alegerea materialelor corespunztoare pentru piesele componenteale matriei de injecie

Se aleg materialele corespunztoare, funcie de rolul funcional al pieselorcomponente: plci de prindere; elemente de conducere i ghidare; plci port poanson;

poansoane, etc.

Oeluri pentru matrie - caracterizare general

Creterea cererii de matrie pentru prelucrarea materialelor plastice adeterminat necesitatea obinerii unor oeluri de calitate, ce trebuie s satisfacurmtoarele condiii: prelucrarea mecanic economic, stabilitate dimensional,

posibilitate de lustruire, rezisten la compresiune, rezisten la uzur, rezisten lacoroziune, conductivitate termic, posibilitatea de sudur.

Toate aceste condiii impun utilizarea unei compoziii chimice adecvate, n

care elementele de aliere trebuie alese i dozate pentru obinerea efectului ateptat.O privire general asupra efectului elementelor de aliere asupra proprietilor

oelurilor este prezentat n tabelul urmtor:

Element dealiere/Simbol

Creterea ponderii determinScderea ponderii

determin

Compoziie

utilizat%

Carbon/CRezisten, rezisten termic pn la 400 C,

rezisten electricAlungire, ductilitate,

maleabilitate


30/33



Oeluri pretratate (prehar dened toolsteels, quenched and tempered tool steels)

Pe msur ce dimensiunile pieselor din plastic au devenit tot mai mari,utilizarea oelurilor pentru cementare au fcut ca tratamentul termic s devin omare problem datorit deformaiilor inerente. De asemenea, n cazul unor serii

relativ scurte, nu este eficient utilizarea unor oeluri ieite din comun. Din acestemotive, furnizorii ofer plci i profile din oeluri clite i revenite, ele urmnd a se

prelucra n aceast stare, fra necesita un tratament termic ulterior. Aceste oeluriau rezistene cuprinse ntre 1000 1400 MPa i o duritate ntre 30 33 HRC. nfuncie de condiiile impuse, se poate alege un oel cu un coninut foarte sczut desulf ( de exemplu Uddeholm pentru Impax Supreme garanteaz maxim 0,008%),ceea ce permite lustruire i posibilitatea de texturare fotochimic sau cu un coninutde sulf ntre 0,050,07%, ceea ce determin o prelucrabilitate bun. Dezavantajeleconinutului mare de sulf, pe lng cele menionate mai sus sunt: cromare/nichelare

dificile i posibilitate la sudur. Pentru obinerea unei duriti i a unei rezistene lauzur suficiente, oelurile pretratate se cromeaz sau se nitrureaz (la temperaturicuprinse ntre 450-6000C). Reprezentative sunt codurile 1.2311, 1.2738 i 1.2312(vezi tabel), primele tipuri de oel fiind recomandate pentru caviti (lustruire bun,dar datorit lipsei sulfului din componen, prelucrabilitatea este mai dificil) iarultimul pentru poansoane, unde nu se impune lustruire deosebit sau texturare.

Oeluri pentru cementare (case-hardening steels)

Sunt cele mai des utilizate oeluri (80%), innd cont de preul sczut i deproprietile bune ale acestora. Oelurile pentru cementare au un coninut sczut decarbon (0,3%) care prin carburare ajunge la suprafa la 0,8 -0,9% C, pe o adncimede 0,6-1 mm (la o carburare de cteva zile se poate ajunge pn la o adncime de 2mm). Duritatea stratului este ntre 58-62 HRC. Oelurile de cementare pot fi lustruitecu rezultate foarte bune, au o rezisten mare la uzur i n acelai timp pstreaztenacitatea miezului, cu rezistena bun la oc i la oboseal. Este de menionat c,datorit temperaturii i ciclului lung de tratament, anumite modificri dimensionalenu pot fi evitate; din acest motiv trebuieprevzut o rezerv la dimensiuni i la timp

pentru finisare.

Oeluri pentru nitrurare (ni tr iding steels)

n general toate oelurile ce conin crom, molibden, vanadiu i n specialaluminiu pot fi nitrurate proces ce are loc n baie de sruri, n gaz, pulbere sau

plasm (nitrurare ionic), la o temperatur ntre 450 i 5900C.Astfel oelul capt o duritate i o rezisten la uzur excepionale (850 1050

HV). Duritatea mare nu este la suprafa ci la cteva sutimi de milimetru nadncime, motiv pentru care dup nitrurare piesele respective trebuie rectificate sau

lustruite (cu excepia nitrurrii ionice, cnd rectificarea nu mai este necesar). Un altavantaj al nitrurrii este eliminarea deformaiilor i a tensiunilor interne datorate


31/33



tratamentului termic. Oelurile pentru nitrurare sunt livrate n stare recoapt,permind o prelucrare facil.Oelurile 34CrAIMo 5 i 34CrAINi 7 (1.8550) sunt utilizate n special pentrucilindrii i melcii de plastifiere ai mainilor de injecie.

Oeluri pentru clire (hardening steels)Aceste oeluri i datoreaz calitile martensitei, compus ce apare la rcirea

rapida n ap, aer sau ulei. Viteza de rcire este determinat de mediu (apa avndefectul cel mai drastic), de raportul suprafa/volum al piesei de tratat i de elementede aliere (nichelul, manganul, cromul i siliciul permit clirea unur seciuni maimari). Clireaconst n nclzirea pieselor la o temperatur stabilit, meninerea ircirea ntr-un mediu adecvat. Dup clire este obligatorie revenirea, care pe lngrezistena deosebit n miez i duritatea specific elimin tensiunile interne. n acestmoment, productorii ofer oeluri de clire cu proprieti deosebite: stabilitate

dimensional la clire, rezisten deosebit, posibilitate de lustruire i comportarebun la electroeroziune i texturare foto-chimic. Oelul 1.2767 are o tenacitatedeosebit, fiind recomandat pentru cavitile mari i adnci, la injectareamaterialelor plastice puin abrazive. Dup clire i revenire se poate atinge o duritatede 5254 HRC.

Oeluri rezistente la coroziune

La prelucrarea anumitor materiale plastice se degaj vapori de acid clorhidric,

acetic sau formaldehid. Pentru evitarea oxidrii zonelor active ale matriei seutilizeaz oelurile rezistente la coroziune, cu coninut de cel puin 12% Cr (laprelucrarea PVC-ului se recomand un coninut de pn la 16-17%Crom+Molibden). Rezistena la coroziune este determinat i de calitatea prelucrriisuprafeelor. Un oel cu un coninut de 13% Cr poate oxida dac suprafeele suntrugoase. Pe de alt parte, un coninut mare de crom poate determina formarea unorzone feritice, cu rezisten sczut.

Oeluri martensitice

Sunt oeluri speciale, dezvoltate iniial pentru industria aero-spaial, potrivitepentru matrie cu caviti complicate. Sunt livrate n stare recoapt, cu o rezistende 1000 1100 MPa dar pot fi prelucrate relativ uor. Avantajul const ntr-untratament termic simplu (nclzire la 489 4900C), astfel obinnd o rezisten de18002200 MPa. Cnd prelucrarea mecanic este anterioar tratamentului, trebuieinut cont de o contracie de aproximativ 0,05 0,1% la tratament. La prelucrareaunor materiale plastice armate trebuie aplicat un tratament de nitruare, duritateasuperficial ajungnd pn la 1000HV.

n tabelul urmtor vei gsi recomandri de utilizare a oelurilor pentru diferitepri ale matrielor de injecie materiale plastice:


32/33



Element matri Clasificare Furnizor NotCod DIN Bler D-M-E Thyssen Uddeholm

Bloc matri/Elemente standardPlci baz/Plac

portpoanson/ Placportcep/ Distanieri

1.1730 C 45W K 945 DME#1 THYRODUR 1730 UHB 11

Arunctori1.23441.2210

X 40 CrMoV 5 1115 CrV 3

W 302K 510

1.23441.220

THYROTERM 2344EFS

OrvarSupreme

Coloane de ghidare/Buce de ghidare 1.71311.2842 16 MnCr 590 MnCrV 8 E 410K 720 1.7131 THYRODUR2842 Aros Duz

Cep

1.23791.28421.7131

X155 CrMo 12 190 MnCrV 816 MnCr 5

K 110K 720E 410 1.7131

THYRODUR 2379THYRODUR 2842

Sverker 21Aros

Zone active matri

Oeluri pretratate1.23111.23121.2739

40 CrMnMo 740 CrMnMoS 8 640 CrNiMo 8 6

M 201 EM 200

DME#7DME#3DME#9

THYROPLAST 2311THYROPLAST 2312THYROPLAST 2738

HoldaxImpax

Supreme

,

,,

Oeluri pentrucementare

1.21621.2764

21 MnCr 5X 19 NiCrMo 4

M 100M 130

DME#4 THYROPLAST 2162THYROPLAST 2764

Prexi ,,,,

Oeluri de clire

1.23431.23441.2767

1.2080

~X 38 CrMoV 5 1X 40 CrMoV 5 1X 45NiCrMo 4

X 210 Cr 12

W 300W 320K 600

K 100

DME#5DME#6

THYROTERM 2343EFS

THYROTERM 2344EFS

THYRODUR 2767THYRODUR 2080

Orvar 1Orvar

SupremeGrane 1

Sverker 1

,,,,,,

Oeluri rezistente lacoroziune

1.23161.2083

~ X 36 CrMo 17~ X 40 Cr 113

M 300M 310

DME#10DME#11

THYROPLAST 2316THYROPLAST 2083

Ramax SStavax ESU

,,

Oeluri martensitice 1.2709X 3 NiCoMoTi 189 5

THYRODUR 2709

Denumirile prezentate mai sus sunt mrci nregistrate ale companiilor: Bler, D-M-E, Thyssen i respectiv Uddeholm

Legenda: nitrurat; clit; Lustruire; Prelucrabilitate; Rezisten; Rezisten la uzur;

Rezisten n miez; Tenacitate;Inox; Posibilitate de texturare (fotochimic)

10. Stabilirea toleranelor i ajustajelor pentru piesele i

subansamblele componente matriei de injecie

11. Analiza economic a matriei proiectate i calculul seriei defabricaie economice

Produsul injectat dintr-un material polimeric poate fi fabricat cu matrie deinjecie mai simple sau mai complexe. Matria de injecie cu mai multe cuiburi,avnd o construcie mai perfecionata asigur in mod evident condiii de fabricaiemai bune, insa necesit i cheltuieli considerabil mai mari pentru executarea lor.

Punnd condiia ca valoarea cheltuielilor de pregtire a fabricaiei s fie

proporionala cu mrimea seriei de fabricaie, se poate calcula seria de fabricaieeconomica me cu ajutorul relaiei de mai jos:

me= (b-a)/(k1-k2) [buc.] ,unde:a = costul matriesimple;

b = costul matriei complexek1= costul manoperei de injectare a produsului cu matriasimplk2= costul manoperei de injectare a produsului cu matriacomplex.


33/33


BIBLIOGRAFIE1. OPRAN Constantin Gheorghe; 2014;Tehnologii de injecie n matrie, Indrumar proiectare; Editura

Bren; Bucuresti, Romania; ISBN 978-606-610-085-4.2. OPRAN Constantin;NICOLAE Vasile; RACICOVSCHI Vasile; 2004;Biostructuri polimerice

degrdabile in mediu natural; VASILE GOLDIS University Press; ARAD, Romania; ISBN 973-664-041-8.3. DUMITRA Constantin; OPRAN Constantin; 1994;Prelucrarea materialelor compozite, ceramice i

minerale; Editura Tehnic, Bucureti; ISBN 973-31-0602-X.

4. DUMITRESCU Andrei; OPRAN Constantin;Materiale polimerice, Caracterizare, Proprietati,Prelucrare;Oficiul de informare documentar pentru industrie, cercetare, management; Bucureti, Romnia, 2002;ISBN973-8001-32-3.

5. BRUDER Ulf; 2015; User's guide to plastic; Material-Processing methods-Mold design-Cost calculation-Post molding processes-Assembly methods-Material selection-Design rules-Process optimization-Troubleshooting;Carl Hanser Verlag, Munich, Germany; ISBN 978-1-56990-572-2.

6.MICLU Ion; Busuioc, D.; Tancou, T.; 1975; Album de matrie pentru materiale plastice; Editura Tehnic,Bucureti; Romania.

7. ERE Ion;Matrie de injectat Editura Imprimeriei de Vest, Oradea; Romnia, 1999.8. ***;PowerSHAPE 2015; PowerMILL 2014; Delcam plc; Birmingham, United Kingdom; 2015.9. ***;http://www.engelglobal.com.10. ***;http://www.arburg.com.11. ***;http://www.wittmann-group.com.12. ***;http://www.delcam.com.13. ***;https://www.basf.com/14.***; 2015;HASCO; Documentaie elemente normalizate i standardizate pentru matrie de injecie materiale

polimerice;Ludenscheid Im Wiesental, Germany.15.***; 2015; DME;Documentaie elemente normalizate i standardizate pentru matrie de injecie materiale

polimerice;DME Belgium C.V.B.A.; Mechelen, Belgium.16.***; 2015; MEUSBURGGER; Formaufbauten, Standard molds.A-6960, Wolfurt.
http://www.engelglobal.com/http://www.engelglobal.com/http://www.engelglobal.com/http://www.arburg.com/http://www.arburg.com/http://www.arburg.com/http://www.wittmann-group.com/http://www.wittmann-group.com/http://www.delcam.com/http://www.delcam.com/http://www.delcam.com/http://www.wittmann-group.com/http://www.arburg.com/http://www.engelglobal.com/

TIM-Indrumar de Proiectare-NSN-Prof Univ Opran C-1oct. 2015

Documents

Transcript of TIM-Indrumar de Proiectare-NSN-Prof Univ Opran C-1oct. 2015