Politechnika Lubelska Katedra Procesów Polimerowych Laboratorium: Tworzywa sztuczne
Temat ćwiczenia: Odlewanie obrotowe
Nazwisko i imię:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawami procesu odlewania obrotowego tworzyw polimerowych na przykładzie odlewania planetarnego, oraz ocena właściwości odlewów z tworzyw w oparciu o analizę zmian grubości ścianki w poszczególnych przekrojach odlewu.

1. Charakterystyka stanowiska badawczego:

W skład stanowiska badawczego formowania rotacyjnego wchodzi urządzenie do odlewania planetarnego (pokazane poniżej na rys.1), służące do wykonania próbek pomiarowych w kształcie sześcianów (rys.2), waga laboratoryjna do odmierzenia właściwej masy tworzywa oraz przyrząd do pomiaru grubości ścianki odlewu (rys.3).

Urządzenie do odlewania planetarnego jest maszyną odlewniczą typu wrzecionowego, z pojedynczym wrzecionem. Układ sterowania umożliwia bezstopniową zmianę prędkości obrotowej zarówno wrzeciona jak i formy odlewniczej. Zmiana prędkości obrotowych wrzeciona oraz formy odbywa się niezależnie, w związku z czym istnieje możliwość regulacji wzajemnego stosunku prędkości obrotowej wrzeciona do prędkości obrotowej formy. Jest to kluczowe z punktu widzenia odpowiedniego doboru obu prędkości obrotowych, umożliwiającego otrzymanie odlewów o regulowanej grubości ścianki.

Rys.1 Urządzenie do odlewania planetarnego tworzyw. Gdzie:

1. - układ grzewczy,

2. - układ rotacyjny,

3. - forma odlewnicza,

4. - układ sterowania i regulacji,

5. - podstawa,

6. - wentylator.

Rys.2 Sześcian otrzymany podczas doświadczenia. Rys.3 Defektoskop ultradźwiękowy.

Urządzenie do odlewania planetarnego składa się z następujących układów:

- układu obrotowego, w którym na skutek ruchów obrotowych formy i ramienia realizowana jest funkcja mieszania tworzywa i kształtowania odlewu,

- układu grzewczego,

- podstawy z osłoną i wentylatorem do chłodzenia formy,

- układu sterowania i regulacji.

Odlewanie planetarne jest jedyną z metod przetwórstwa tworzyw umożliwiającą wytwarzanie elementów powłokowych o dużych i bardzo dużych wymiarach, których przykładami mogą być zbiorniki, pojemniki, kosze na śmiecie, rury z kołnierzem, korpusy, obudowy i inne. Części odlewane planetarnie są jednorodne, bez szwu i linii łączenia.

1. Przebieg ćwiczenia:

W celu przeprowadzenia odlewania należy:

- Odważyć , a następnie zasypać odpowiednią masę tworzywa do wnętrza formy odlewniczej,

- założyć i zamocować szczelnie górną pokrywę formy odlewniczej,

- ustawić odpowiednie parametry urządzenia – temperaturę pieca i prędkość obrotową osi głównej oraz osi pomocniczej,

- przeprowadzić proces odlewania – wsunąć obracającą formę do pieca i pozostawić ją przez 20min. wewnątrz,

- wysunąć formę z pieca, oraz ustawić ją nad wiatrakiem w celu jej ochłodzenia przez 20min.,

- po ochłodzeniu formy odlewniczej i zatrzymaniu jej ruchu obrotowego odkręcić górną pokrywę formy i ręcznie wyjąć otrzymany odlew,

- przeprowadzić pomiar grubości ścianek odlewu,

1. Program badań:

W programie badań przyjęto jako czynnik badany bezpośrednio grubość ścianek odlewu g.

Czynnikiem zmiennym jest prędkość obrotowa formy wokół osi głównej oraz prędkość obrotowa formy wokół osi pomocniczej.

Czynnikami stałymi są:

- rodzaj i właściwości materiałów użytych podczas wykonywania ćwiczenia (tworzywa do wykonania odlewu), w zakresie podanym przez prowadzącego zajęcia,

- temperatura nagrzewania formy we wnętrzu komory grzewczej,

- czas przebywania formy odlewniczej wewnątrz komory grzewczej.

Czynniki zakłócające to głównie zmiany temperatury otoczenia, wilgotności tworzywa, wilgotności względnej powietrza oraz wahania napięcia w sieci zasilającej. Przyjmuje się, że wyżej wymienione czynniki zakłócające nie wpływają w znaczący sposób na wyniki badań.

Do badania wykorzystaliśmy 300g proszku - polietylen o małej gęstości – LUPOLEN LP3621 M, oraz 0,5g barwnika koloru żółtego, temperatura pieca wynosi 300^oC, Prędkość obrotowa osi głównej i osi pomocniczej wynosiła 15 obr./min.

1. Wyniki pomiarów:

Podglądowy schemat punktów pomiarowych grubości próbki:

1. Podsumowanie wyników i wnioski:

W punktach obrotowych formy, grubość ścianek odlewu jest najmniejsza i wzrasta w kierunkach krawędzi, jest to spowodowane siłą odśrodkową, jaka występuje w obracającej się formie podczas obrotu. Po wyjęciu próbki z formy zrobiliśmy otwór w odlewie w celu wyrównania ciśnień powietrza jakie występowały w otoczeniu oraz w szczelnie zamkniętej próbce po procesie odlewania. Mieliśmy okazję porównać próbkę wykonaną przez nas z próbką wykonaną przez poprzednią grupę studentów, dzięki czemu zauważyliśmy iż nasz „sześcian” był delikatnie większy objętościowo w stosunku do drugiego sześcianu. Wnioskujemy, że było to spowodowane różnicą temperatur próbek.