Technologia odlewania rotacyjnego - opis technologii.

Opis procesu odlewania rotacyjnego

Odlewanie rotacyjne jest to proces, który składa się z czterech następujących etapów:

• załadunek;

• grzanie;

• chłodzenie;

• rozładunek.

Poszczególne etapy tego procesu na przykładzie maszyny karuzelowej przedstawia rysunek 1.

Rysunek 1 Etapy odlewania rotacyjnego

Załadunek

Rysunek 2 Załadunek sproszkowanego tworzywa

Do otwartej formy wsypywana jest odważona porcja tworzywa, najczęściej w postaci proszkowej. Jeżeli tworzywo przed zmieleniem do postaci proszku nie było barwione, wówczas jest ono mieszane na sucho: barwnik w postaci proszkowej mieszany jest z proszkiem tworzywa przed załadunkiem.

Grzanie:

Forma jest już zamknięta, następuje jej podgrzanie w sposób zależny od rodzaju maszyny, sproszkowane tworzywo przechodzi w stan płynny i przylega do powierzchni ścianek formy. Najczęściej stosowanymi zamknięciami do formy są szybko zwalniane zaciski.

Chłodzenie

Forma chłodzona jest w momencie, w którym zakończy się etap równomiernego pokrywania jej ścianek tworzywem do określonej grubości ścianki wyrobu. Następnie tworzywo zestala się lub utwardza do pożądanego kształtu.

Rozładunek

Rysunek 3 Rozładunek - taki sam rysunek, co rys. 2

Po czasie, gdy tworzywo ostygnie do temperatury, w której utrzymuje stały kształt, i możliwe jest wyciągnięcie wyrobu bez jego odkształcenia, forma jest otwierana, a wyrób usuwany z formy.

Następnie kolejna odmierzona porcja proszku tworzywa jest wprowadzana do formy i proces się powtarza.

Technologia odlewania rotacyjnego - parametry, maszyny, wady i zalety oraz główne zastosowania.

Podstawowymi parametrami przetwórstwa tworzyw sztucznych są: [Author ID0: at Thu Nov 30 00:00:00 1899 ]

- [Author ID2: at Mon Feb 6 21:04:00 2006 ]temperatura pieca;

• czas grzania;

• ilość tworzywa w formie;

• prędkości obrotowe formy;

• sposób i czas chłodzenia.

Ponadto wyróżnia się jeszcze inne czynniki, które mają wpływ na proces odlewania rotacyjnego, jednak są to czynniki, na które technolog nie ma bezpośredniego wpływu. Zalicza się do nich: wielkość ziaren proszku tworzywa, rozkład wielkości ziaren, wskaźnik szybkości płynięcia tworzywa, gęstość tworzywa, materiał formy, kształt formy, grubość ścianek formy, wydajność i typ pieca grzewczego oraz jego wydajność.

Maszyny stosowane w technologii odlewania rotacyjnego

Podstawowym wymaganiem, które dotyczy procesu odlewania rotacyjnego, jest obrót formy najczęściej wokół dwóch prostopadłych osi, podczas gdy tworzywo w tym czasie jest grzane, topione i następnie chłodzone. Istnieje wiele metod grzania form, a następnie ich chłodzenia, zastosowanych w maszynach do odlewania rotacyjnego. Prowadzą one cały proces w jednej bądź dwóch komorach.

Jednym z najwcześniejszych typów maszyn była tzw. „ kołyska”. Charakteryzuje się ona tym, że forma obraca się nad otwartym płomieniem ognia, a cała maszyna kołysze się w przód i w tył. Przy takim rozwiązaniu trudna jest jednak kontrola grubości ścianki.

Wśród obecnie używanych maszyn do odlewania rotacyjnego stosuje piece powietrzne ogrzewane gazem lub olejem. Różni dostawcy maszyn mają różnorodne rozwiązania pieca, ale ich wspólną cechą jest fakt, że powietrze ogrzewane jest poza komorą pieca, a następnie do niej wtłaczane. Wydajność ogrzewania zależy w dużym stopniu od prędkości przepływu powietrza i jego ścieżki cyrkulacyjnej w piecu. Istnieje wiele typów maszyn opartych na zasadzie pieca z gorącą komorą powietrzną. Dwuosiowy obrót uzyskiwany jest poprzez system przekładni zębatych stożkowych i napędów łańcuchowych pracujących w układzie prostego ( rys. 15) lub kątowego (rys. 16) ramienia.

Rysunek 4 Układ kinematyczny maszyn o prostym ramieniu

Rysunek 5 Układ kinematyczny maszyny o ramieniu kątowym

Innym kryterium podziału maszyn do odlewania rotacyjnego może być sposób, w jaki obracająca się forma transportowana jest z pieca do obszaru chłodzenia oraz załadunku i rozładunku. W takiej klasyfikacji wyróżnia się maszyny wahadłowe i karuzelowe.

Maszyna wahadłowa - obrotowa

Maszyna karuzelowa - trójramienna

Zalety technologii:

- ekonomiczna produkcja duzych wyrobów

- stosunkowo niski koszt form

- szybki czas uruchomienia produkcji

- brak odpadów

Zalety wyrobów:

- są wolne od naprężeń

- nie posiadają widocznych linii podziału

- mogą mieć różne grubości ścianek

- mogą mieć dowolne kształty

Wady:

- koszt materiału wyjściowego do produkcji jest wyraźnie wyższy

- technologia nie nadaje się do produkcji wielkoseryjnej

- załadunek i rozładunek form jest bardzo pracochłonny

Zastosowanie:

-zbiorniki wodne

-produkty techniczne (obudowy, prowadnice)

-przemysł samochodowy (zbiorniki paliwa, oleju i wody, deski rozdzielcze, obudowy filtrów)

-palety, pojemniki na odpady komunalne, kontenery

Technologia formowania próżniowego - wady i zalety.

Do zalet zaliczyć można:

• możliwość otrzymywania wyrobów o dużej powierzchni oraz cienkich
  ściankach,

• możliwość zwiększenia wydajności dzięki stosowaniu form wielokrotnych,

• małe nakłady inwestycyjne w przeliczeniu na jedną sztukę,

• rentowność produkcji również w przypadku małych serii, co zmniejsza
  ryzyko przy uruchamianiu nowej produkcji.

Wady formowania próżniowego:

• cena folii i płyt jest przeciętnie o 100% wyższa od ceny tworzyw
  wtryskowych,

• istnieje niebezpieczeństwo otrzymywania wyrobów o różnych grubościach
  ścianek, z żeberkami i pofałdowaniami,

• wypraski wymagają najczęściej dalszej obróbki, np. obcinania, wykrawania,
  wiercenia, przy czym powstaje procentowo duża ilość odpadów,

• wszelkiego rodzaju otwory w wypraskach należy wykonywać w oddzielnej
  operacji.

Technologia formowania próżniowego - odmiany technologii, wybrać jedną i scharakteryzować.

Rozróżniamy dwa podstawowe sposoby formowania próżniowego tworzyw sztucznych:

1. formowanie negatywowe:

- metoda klasyczna,

- formowanie negatywowe z częściowym przytrzymaniem folii,

- formowanie negatywowe z mechanicznym rozciąganiem folii,

- metoda „Air Cushion Control".

b)formowanie pozytywowe.

- metoda klasyczna,

- formowanie pozytywowe z mechanicznym rozciąganiem folii,

- formowanie pozytywowe z pneumatycznym rozciąganiem folii (Airslip)

Klasyczna metoda formowania negatywowego

Jest to metoda najstarsza i najprostsza. Właściwy proces formowania odbywa się we wklęsłej formie negatywowej. Forma ma na obrzeżu kanaliki o średnicy nie większej od 0,7 do 1,5 mm.

Folię do formowania umieszcza się nad formą i przyciska ramą. Następnie należy ogrzać folię do temperatury optymalnej, tzn. takiej w której następuje dokładne odtworzenie kształtu formowanego elementu i nie zachodzi przegrzanie folii wywołujące wady na powierzchniach gotowych wyrobów w postaci np. dziur.

Kolejnym etapem jest wytworzenie próżni między folią a formą przez kanaliki znajdujące się w ściance formy. Równocześnie z wytwarzaniem próżni ciśnienie atmosferyczne wtłacza zmiękczoną folię do gniazda formy. Wypraskę pozostawia się w formie aż do czasu jej zestalenia się na skutek oziębienia. Dopiero ochłodzona wypraska może być wyjęta z formy w następujący sposób:

• do formy, w miejsce próżni, doprowadza się sprężone powietrze, które
  wyrzuca wypraskę,

- formę łączy się z atmosferą i wyjmuje wypraskę ręcznie.

Schemat formowania negatywowego: a) przed formowaniem, b) w czasie formowania: 1 -rama, 2 - uszczelka, 3 - forma, 4 -kanały ssące, 5 - folia.

Metody zapobiegania pocienieniu ścianek w technologii odlewania próżniowego.

- stosowanie właściwej głębokości formowania, którą określa współczynnik głębokości formowania zdefiniowany stosunkiem H/D gdzie: H - wysokość formy, D - średnica formy; praktycznie za optymalną wartość współczynnika formowania przyjmowany bywa stosunek H/D = 0,4

- stosowanie kanałów ssących o możliwie małych przekrojach

- zalecane jest również powolne włączanie próżni

- ekranowanie - zasłanianie pewnych części folii (tych, w których następuje największe pocienienie), co pozwala na zróżnicowanie temperatury poszczególnych stref folii; miejsca zasłonięte ogrzewają się słabiej i w związku z tym, w czasie formowania mniej się wydłużają

- stosowanie metody formowania z częściowym przytrzymaniem folii (ramy zaopatrzone w miejscu styku z folią w listwy ze sprężynkami pozwalającymi regulować docisk)

- niedopuszczenie do przegrzania

- półwyroby w postaci folii lub płyt powinny być jednorodne, tzn. wolne od pęcherzy powietrza, ciał obcych, mieć gładką powierzchnię i stałą grubość

3

---