Литье резиновых смесей под давлением

 Литье в плунжерных прессах. Н. В. Коропальцевым был предложен, разработан и введен в производство метод выполнения заготовок путем продавливания резиновой смеси в вулканизацион-ную форму на плунжерных литьевых прессах с одним рабочим гид­равлическим цилиндром. Разогретую резиновую смесь (рис. 9) за­гружают в литьевой цилиндр 7. Отсюда смесь давлением напор­ного штока 2 вытесняется в помещенную под цилиндром форму 3.

В дне цилиндра и, в крышке формы имеются литьевые каналы 4 и 5. Для облегчения центровки их между формой и цилиндром поме­щается центрующая шайба 6. Напорный шток прикреплен к верх­ней траверсе пресса 7; форма устанавливается на нижней плите пресса 8. Поступательное движение нижней плиты приводит в со­прикосновение форму и шайбу с дном цилиндра, а затем вводит напорный шток в литьевой цилиндр.

Резиновая смесь сдавли­вается, текучесть ее повышается и через литьевое отверстие смесь в виде тонкого шнура поступает в полость формы. Подъем нижней плиты продолжают до тех пор, пока вся полость формы не будет заполнена резиновой смесью. Этот момент определяется выходом смеси через контрольное отверстие в форме. Количество отливок, которые можно сделать из одной закладки в литьевой цилиндр, зависит от емкости форм; возможна точная дозировка закладки в сменный контейнер для заполнения одной формы.

Состав резино­вой смеси и вид каучука в ней влияют на условия литья; но и применение метода литья сказывается на свойствах резины. Мо­дуль бутадиен-нитрильных резин увеличивается при этом методе обработки; модуль резин из бутилкаучука уменьшается. Поскольку при литье на вулканизацию поступают горячие отливки — цикл вулканизации сокращается в отдельных случаях до 20 с.

Литьевые прессы в 1000 и 3000 кН (рис. 10) в своей основе близки к гидравлическим вулканизационным прессам, но вместо нагревательных плит в них вмонтирована подвижная траверса с литьевым цилиндром, движущаяся в направляющих. Рама уравно­вешивается противовесом; для возвращения ее в исходное поло­жение с боков пресса имеются ретурные цилиндры. 

Двухцилиндровый литьевой пресс [12] отличается от одноци­линдрового следующим. Рама литьевого цилиндра укреплена не­ подвижно, напорный же шток, прикрепленный к верхней траверсе, подвижен и представляет собой плунжер верхнего гидравлического цилиндра.

Подъем плунжера в нижнем цилиндре и связанной с ним плиты используется для подъема и замыкания  формы,   прижимаемой   к   неподвижной раме.   Опусканием   плунжера   верхнего    гидравлического цилиндра производится выпрессовка резиновой смеси из литьевого цилиндра в форму. Плунжер верхнего цилиндра имеет обратный ход для смены закладок в литьевом цилиндре.

Резиновая смесь, сдавливаемая в литьевом цилиндре напорным штоком, смещается по направлению к литьевому отзерстию. Ско­рость и характер вытекания смеси из ци­линдра в литьевое отверстие и дальнейшее ее течение в форме зависят от ряда производ­ственных факторов.

Когда резиновая смесь, выдавливаемая в форму в виде одного или нескольких шнуров, заполнит полость формы, течение смеси прекращается; давление внутри отлитой заготовки повышается и действует на стенки формы. Если горизонтальная проек­ция полости формы меньше площади напор­ного штока, то давление резиновой смеси на форму будет ниже рабочего усилия, и дви­жение гидравлического плунжера автоматиче­ски прекратится.

Если же горизонтальное се­чение полости формы больше площади штока, то развивающееся внутри формы давление может повести к раскрытию формы. Отсюда для выполнения больших отливок необходимо или увеличивать диаметр напорного штока, или снабжать формы механическими затворами, или приме­нять не одно- а двухцилиндровые прессы. В форме, вынутой из литьевого пресса, снятие давления, возникшего в отлитой заго­товке, иногда ведет к тому, что форма раскрывается расширяю­щейся резиновой смесью.

Последующая запрессовка формы при вулканизации вызовет образование заусенцев. Этого можно избе­жать, если практиковать отливку в прочно замкнутые заранее формы и тотчас по отливке заглушать литьевой канал. Подобный прием «уплотненного литья», обеспечивая высокое давление в фор­ме во время вулканизации, повышает качество изделий. Для за­полнения формы достаточно одного литникового канала в крышке формы.

Для больших или сложных отливок делают несколько лит­никовых каналов. Наличие нескольких литниковых каналов при­водит к соответственному количеству спаев резины в отлитой заго­товке. Сцепление по поверхности зависит не только от свойства ре­зины и чистоты поверхности каналов, но и от формы их. При наличии загрязнений (смазкой, тальком и т. п.) место спая может оказаться недостаточно прочным.

Поэтому для отливок кольцевых заготовок более удобны щелевидные литниковые каналы. Обра­ботка одной формы на прессе в 1000 кН занимает 25—30 с, вклю­чая отливку 10 Н смеси, продолжающуюся около 10 с.

Литье под давлением значительно сокращает число операций приготовления заготовки (отпадает надобность в каландровании, резке заготовок, ручной склейке и т. д.), обеспечивает хорошее заполнение формы и точно дозирует заготовку по объему гнезда формы.

Этот метод при изготовлении значительных по габаритам изделий или изделий сложного очертания более удобен, чем фор­мование. Он также успешно заменяет накатку или профилирование в   производстве   полых   цилиндрических   заготовок.    Заполнение формы горячей (80—100°С) резиновой смесью ведет к сокраще­нию времени вулканизации по сравнению с формованием без пред-и.фптельного нагревания заготовок.

В изготовлении крупногабаритных или особо сложных отливок мелкосерийного производства литье под давлением имеет иное тех­ническое оформление. Для этого применяют рассматриваемые ниже формы с литьевыми надставками. В производстве эбонитовых пккумуляторных баков применяются специальные вулканиза-цмонно-литьевые прессы. 

Литье в червячных прессах-агрегатах. Затруднение в исполь­зовании обычных червячных прессов в качестве литьевых машин для непосредственного наполнения форм состоит в недостаточном давлении резиновой смеси внутри головки. Для создания монолит­ной, плотной заготовки таким путем необходимо давление не ниже (5,0—б,0)-10⁷Па для смесей из синтетических каучуков и свыше 8,0-10⁷ Па для смесей из натурального каучука. Однако обычный червячный пресс дает давление в головке порядка (1,2— 1,4) -10⁷ Па.

Для устранения этого недостатка создан автоматизированный литьевой пресс К-2. 

Литьевая головка его (рис. 11) имеет двухзаходный червяк, механизм для предотвращения обратного возврата резиновой сме­си, охлаждаемый корпус, на конце которого укреплено сопло. Рези­новая смесь подается в пресс через окно в корпусе, захватывается на форму и для держания ее в закрытом состоянии при заполне­нии резиновой смесью и во время вулканизации. 

Гидравлический пресс служит для создания внешнего давления па форму и для держания ее в закрытом состоянии при заполне­нии резиновой смесью и во время вулканизации. 

Литье в шнек-плунжерных машинах исследовали А. Р. Галле п др.

В зарубежной практике резинового производства и пластмасс нашли применение червячные литьевые машины с блокирующим устройством. Такой агрегат, выполняющий операции литья и вулканизации, состоит из двух частей: а) червячного пресса, по­дающего смесь и сообщающего ей необходимое давление; б) прес­са, с помощью которого половинки формы прижимаются одна к другой во время операций литья и вулкани­зации.

На рис. 12 этот агрегат показан в раскрытом (нерабочем) состоянии и в закрытом (рабочем). Существенной особенностью агрегата червячного пресса является блокирующее устрой­ство у выхода смеси в головку и контрольный клапан в сопловой части камеры. В качестве устройства, блоки­рующего давление, применены зубча­тые колеса (рис. 13), посредством ко­торых в червячной камере, ниже этого устройства поддерживается давление порядка 15,0-10⁷ Па.

Наличие этого устройства препятствует также враще­нию резины вместе с червяком или выдавливанию обратно в загрузочное отверстие. Основной червяк оканчива­ется вспомогательным червяком мало­го диаметра, работающим сопряженно с кольцевым зазором. Выходящая смесь имеет вид трубки наружного диаметра 11,1 мм с толщиной стенки 1,6 мм.

В сопловой части червячной камеры имеется автоматический конт­рольный клапан. Когда червяк оста­навливают, пружина в верхней части прижимает клапан в конической части сопла. Этот клапанный затвор открыт лишь во время вращения червяка.

Плунжер для прижатия формы обеспечивает давление порядка 4,0 • 10⁷ Па, считая на площадь сечения по линии разъема форм. Необходимое для этого осевое усилие составляет 2000—5000 кН. Плиты пресса, к которым прикреплена форма, обогреваются эле­ментами сопротивления. Поскольку резиновая смесь, наполняющая форму, уже нагрета, вулканизация изделий, например, из хлоро-пренового каучука при 176 °С длится 3 мин, при 182 °С — 2 мин. Весь процесс работы автоматизирован и начинается, когда опера­тор нажимает на пусковую кнопку начала работы. 

Описание агрегата для автоматического производства резино­вых колец круглого сечения, подошв и других изделий имеется в литературе. Такой агрегат выполняет следующие технологиче-операции: разогрев смеси на вальцах; каландрование; вырубку заготовок; прессование; вулканизацию; удаление заусенцев. Раньше все эти операции производились отдельно. 

Резиновая смесь из резиносмесителя Бенбери поступает на разогревательные вальцы агрегата, где нагревается до 65°С. Срезанная г нальцов полоса по транспортеру подается к вулканизационным пресс-формам, которые вырезают заготовки нужного размера.

Вулканизация осуществляется при 143—176 °С во время передви­жения форм между нагревательными элементами. По окончании иулканизации готовые изделия выталкиваются из пресс-форм на другом конце агрегата при помощи плунжеров. Там же произво­дится чистка пресс-форм щетками, а затем их используют в сле­дующем цикле. 

Изделия получаются с минимальными заусенцами, так как формой вырезаются из ленты заготовки нужных размеров. За­усенцы удаляются методом замораживания. Перемещение пресс-форм осуществляется цепью. 

В настоящее время создана модель агрегата, приспособленная для изготовления разинометаллических деталей.