К преимуществам литья под давлением термопластов с применением горячеканальных форм перед литьем под давлением с использованием затвердевающей литниковой системы относятся:

– отсутствие отходов;

– улучшение качества изделий;

– возможность интенсификации производственного процесса;

– полное или частичное отсутствие литниковой системы;

­– снижение расхода материала за счет ликвидации литниковой системы;

– снижение трудозатрат на переработку литников;

– уменьшение времени производства изделий за счет снижения времени цикла;

– увеличение рентабельности;

– снижение давления впрыска на ТПА;

– снижение усилия смыкания формы;

– балансировка потока расплава;

– уменьшение массы деталей;

– снижение величины остаточных напряжений в детали;

– уменьшение размера утяжин;

– увеличение прочности изделия;

– снижение стоимости изделий.

Широкое внедрение этого метода литья обеспечивает значительный экономический эффект за счет полной автоматизации процесса литья под давлением термопластов без применения промышленных роботов и манипуляторов. Техническое перевооружение заводов, перерабатывающих пластические массы, предусматривает поэтапную замену маломощного оборудования и малогнездной оснастки более производительным литьевым оборудованием и новой горячеканальной многогнездной и многовпускной безотходной оснасткой. Перевооружение целесообразно начинать с экономически наиболее рентабельных и крупносерийных производств, а также с заводов, выпускающих крупногабаритные изделия.

Интенсификация процесса изготовления изделий литьем под давлением с применением горячеканальных форм. Возможность такой интенсификации обеспечивается в результате снижения удельных материальных, трудовых, энергетических и других затрат из-за устранения необходимости отделения литников и зачистки их следов на изделии и исключения при этом затрат первичного материала на образование литников, их дробление и вторичное гранулирование. Для изготовления мелких деталей вместо маломощных литьевых машин с одногнездными формами целесообразно применять более мощные литьевые машины и многогнездные безлитниковые горячеканальные формы. В производстве крупногабаритных изделий вместо форм с одним впускным каналом следует использовать многовпускные горячеканальные формы. Выбор числа гнезд в формах должен предшествовать определению мощности, объема впрыска, усилия запирания и типоразмера литьевой машины с учетом сложившегося ассортимента изделий; потребности в них; сроков поставок изделий; самоокупаемости затрат на изготовление форм; минимальной удельной трудоемкости и себестоимости формы и изделий; максимально возможного высвобождения производственного персонала; многостаночного обслуживания литьевых машин на основе полной автоматизации процесса без применения ручного труда; эффективности использования мощности литьевой машины, в том числе производительности узла пластикации, объема и скорости впрыска, а также усилия запирания при минимальном давлении в полости формы; долговечности горячеканальных форм при снятии 1 млн. изделий с одного гнезда формы.

В результате комплексной интенсификации процесса предприятия, использующие горячеканальные безотходные многогнездные и многовпусковые формы, могут получить такой же экономический эффект, как при увеличении объема производства и повышении производительности оборудования в 20-30 раз. При одновременном впрыске, заполнении, уплотнении, и охлаждении всех гнезд или участков изделия суммарная продолжительность этих стадий цикла становится равной их продолжительности при использовании одногнездной формы, что повышает производительность оборудования прямо пропорционально числу гнезд в форме или числу участков в многовпускной горячеканальной форме. Охлаждение всех гнезд или участков одного изделия одновременно с пластикацией дозы расплава позволяет сократить продолжительность цикла литья за счет исключения из него времени пластикации расплава или его охлаждения. Следовательно, максимальная производительность процесса обеспечивается при максимально возможном числе гнезд или впусков в многовпускной форме. Этого можно достичь при использовании литьевых машин такой мощности и таких типоразмеров, которые позволяют разместить максимальное число гнезд или участков одного изделия в многовпусковой форме и зон охлаждения. В результате снижается потребность в литьевых машинах для выполнения одного и того же объема работ при наивысшей производительности труда, а также сокращаются необходимые производственные площади. Уменьшение количества форм с увеличенной гнездностью снижает удельную трудоемкость изготовления формы в расчете на одно изделие, а также объем работ, выполняемых инструментальным и ремонтным цехами.

 1.4 Конструкции горячеканальных форм

ГКС состоит из горячеканальной вставки и системы контроля температуры. Горячеканальная вставка может состоять из одного обогреваемого сопла – для одноместных форм, или иметь сложную конструкцию, состоящую из нескольких сопел и разводящего коллектора.

На рисунке 1.5 показаны примеры впускных устройств – инжекторов, а на рисунке 1.6 примеры коллекторов (распределителей).

Рисунок 1.5 – Виды инжекторов

Рисунок 1.6 – Виды коллекторов

 Соответственно, контроллер температур может быть одно-, двух- и многозонный в зависимости от количества сопел (инжекторов).

В свою очередь, сопла ГКС подразделяются на сопла с внутренним (Cool-One) и внешним (Hot-One) обогревом. Применение тех или иных горячеканальных сопел обусловлено конструкцией формы, ее гнездностью, полимерным материалом и т.д.

Наиболее простая конструкция ГКС (рис.1.7) с внешним обогревом состоит из одной горячеканальной вставки (Hot Spru Bushing) или одного многогнездного сопла (Multiple Gate Nozzle) и контроллера температуры.

Рисунок 1.7 – Простейшая конструкция ГКС

Использование одной горячеканальной вставки применяется в одноместных формах, а так же при использовании в т.н. полугорячеканальных системах.

Полугорячеканальная конструкция пресс-формы применяется при изготовлении многогнездной оснастки, когда размеры изделий и разводящая литниковая система имеют небольшой размер. В этом случае горячеканальная вставка заканчивается холодноканальным накопителем с впускными литниками. Для контроля температуры применяется однозонный регулятор температуры. Использование данной конструкции – самый простой путь перейти к изготовлению горячеканальных форм.

Для регулирования и контроля температуры в ГКС используются специальные приборы регулирования (рис. 1.8). Необходимая температура горячеканальной вставки достигается и регулируется путем подведения электричества требуемого напряжения.

Рисунок 1.8 - Одно-, двух-, и многозонные приборы для контроля температуры от 5 до 48 зон от компании D-M-E

Основные лидеры на рынке производства оснастки поставляют стандартные изделия, горячие каналы и комплектующие к ним, датчики давления и температур, а также системы замены форм. Также производители предлагают не только протестированные элементы, но и системы для решения специальных задач [5].

В таблице 1.1 приведен перечень мировых лидеров фирм – производителей оснастки для горячеканальных систем.

Таблица 1.1 – Производители оснастки для ГКС