Анализ литьевых агрегатов для производства обуви в России и мире

Дата публикации: 2020-03-19 15:47:42
Статью разместил(а):
Заичкина Анастасия Андреевна

Анализ литьевых агрегатов для производства обуви в России и мире

Analysis of injection units for shoe production in Russia and the world

 

Авторы:

Голубева Олеся Анатольевна

кандидат технических наук, ФГБОУ ВО «ДГТУ», Ростов-на-Дону, Россия.

e-mail:1354565@mail.ru

Golubeva Olesya Anatolyevna                                                                                                                                             

Candidate of Technical Sciences, FSBOU "DGTU," Rostov-on-Don, Russia.

e-mail:1354565@mail.ru

Заичкина Анастасия Андреевна

ФГБОУ ВО «ДГТУ», Ростов-на-Дону, Россия.

e-mail:anasta.zaichkina@yandex.ru

Zaichkina Anastasia Andreevna                                                                                                                                          

FSBOU "DGTU," Rostov-on-Don, Russia.

e-mail:anasta.zaichkina@yandex.ru

Горячева Ирина Сергеевна

ФГБОУ ВО «ДГТУ», Ростов-на-Дону, Россия.

e-mail:Irinagoryacheva08@gmail.com

Goryacheva Irina Sergeevna

FSBOU "DGTU," Rostov-on-Don, Russia

Таплиашвили Люцетта Гиевна

ФГБОУ ВО «ДГТУ», Ростов-на-Дону, Россия  

e-mail:lutzgru@gmail.com

Tapliashvili Lucetta Gievna 

FSBOU "DGTU," Rostov-on-Don, Russia  

e-mail:lutzgru@gmail.com

 

Аннотация: В статье рассмотрен анализ литьевых агрегатов различных машиностроительных компаний, классификации литьевых машин для обуви, способы литья различных материалов под давлением.

Annotation: The article discusses the analysis of casting units of various machine-building companies, classification of casting machines for shoes, methods of casting various materials under pressure.

Ключевые слова: литьевой агрегат, литьевой метод крепления подошвы.

Keywords: casting unit, casting method of sole fixation.

Тематическая рубрика: Технические науки и технологии.

 

В настоящее время одной из самых важных проблем, в области машиностроения, является отсутствие в России оборудования для литьевого крепления подошв. Данная проблема актуальна из-за большого спроса на обувь. Известно, что наиболее легким способом крепления подошвы к верхней части обуви- литье.

Литьевой метод в кожевенно-обувной промышленности начали применять с 1955 г. когда по патенту французского инженера Р. Буше (R. Wucher) фирма "Фостер" (Англия) начала изготовлять литьевые машины FW700 для производства цельноформованной пляжной обуви. Суть данного метода заключается в креплении подошвы к кожаному изделию методом прямого литья. Представленный метод: самый надежный, распространенный, наиболее прогрессивный метод крепления. Литьевые машины выпускают около 2500 пар обуви в смену, в то время как клеевые всего до 1000. Внешне готовая обувь похожа на клеевую, но литьевая обувь более прочная, т.к. к заготовке верха не прикрепляется готовая подошва, а отливается прямо на заготовке верха обуви. Микрочастицы подошвы соединяются с заготовкой в специальных формах и составляют единое целое.

Производство обуви методом литья под давлением имеет важные преимущества перед другими существующими методами: повышается производительность за счет сокращения времени вулканизации; улучшается качество резиновой обуви; ликвидируются операции изготовления заготовок; уменьшаются отходы материалов; появляется возможность полной механизации и автоматизации процессов.

Материалы для обуви, обозначения: ПВХ, PCV поливинилхлорид; ЭВА, EVA этиленвинилацетат; TPR Thermoplastic Rubber - резинообразный материал, получаемый из каучука и специальным образом переработанных нефтепродуктов.   Устойчивая и гибкая подошва; TR термопластичный каучук – термоэластопласт; PU - Polyurethane - полиуретан – современный полимерный материал, обладающий хорошей гибкостью, легкостью, устойчивостью к воздействию низких температур (в том числе – к перепадам температур) и очень плохой теплопроводностью (соответственно – не пропускает и холод). Очень хорошо амортизирует ударные нагрузки. Поливинилхлоридную смесь расплавляли в рабочем цилиндре машины и впрыскивали в холодную пресс-форму, в которой смесь остывала. Низ и верх таких пантолет получаются из одного материала. Затем фирма СЕФОМ (Франция) в со-дружестве с Р. Буше создала машину W700 SMT для литья только подошв из поливинилхлорида на затянутый верх обуви (кожаный или текстильный). Обе машины состоят из инжекционного узла и карусельного стола, на котором находятся 10 пресс-форм.

Можно выделить четыре способа литья различных материалов под давлением:

1. Термопластичных материалов (ПВХ-пластикатов, термоэластопластов).

2. Поливинилхлоридных паст.

3. Резиновых смесей.

4. Полиуретанов ("жидкое литье").

В настоящее время для изготовления низа обуви литьевым методом используют не только ПВХ-пластикаты и пасты, но и резиновые смеси. Это вызвано недостаточной морозостойкостью подошв из подивинилхлорида. Литье резиновых смесей из-за необходимости их вулканизовать представляет большие трудности, но дает подошвы нужной морозостойкости. В последнее время начинают применять для литья термоэластопласты, являющиеся блоксополимерами термопластов (например, полистирола) и каучуков. При литье такой материал ведет себя как типичный термопласт, а в изделиях эластичен, морозостоек и прочен без вулканизации или сшивания.

Большой интерес вызвало литье полиуретанов. В пресс-форму заливают жидкие полиуретановые компоненты. В результате реакции образуется эластичный пенополиуретановый материал (низ обуви), который тут же приклеивается к затяжной кромке заготовки. В зависимости от компонентов смеси может быть получен как пористый, так и непористый низ обуви. При этом отпадает ряд операций: синтез каучука, изготовление резиновых подошв или гранул, не требуется применения клея. Литье полиуретанов наиболее перспективно.

Литье термопластичных материалов и применяемое оборудование. Литье под давлением позволяет изготовлять изделия высокой степени точности, с малыми затратами и высокой производительностью труда. Литье под давлением термопластов можно определить как простой циклический процесс, состоящий из расплавления гранул материала, впрыска расплава в пресс-форму, после остывания в которой материал затвердевает и образует изделие заданной геометрической формы. Литьевые машины позволяют отливать изделия массой 0,016-20 кг. По принципу действия и конструкции различают поршневые, червячные и червячно-поршневые литьевые машины.

При литье обуви используются две основные схемы литья: простое однослойное литье и многослойное, так называемое сэндвич-литье. Однослойное литье может применяться при изготовлении относительно простой по конструкции обуви, например полусапожек, невысоких туфель, сандалий, детской обуви. При этом в составе агрегата находится одна литьевая машина, а материал заполняет пресс-форму через один литьевой канал (литник). Многослойное литье состоит в поочередном впрыскивании двух и более расплавов полимеров из двух и более литьевых устройств в литьевую форму. Принципиальное отличие процесса производства обуви из композиций ПВХ методом литья под давлением заключается почти в полном исключении закройно-заготовительного и подготовительного производства. Обувь, выпускаемая методом литья из ПВХ, состоит из внутреннего текстильного каркаса и наружного слоя ПВХ. Но так как требования к верху обуви и подошве различны, для их изготовления применяют ПВХ разных марок.

Производство обуви из резиновых смесей методом литья. При реализации процесса литья под давлением отпадает необходимость в изготовлении и сборке резиновых деталей, так как резиновая смесь в виде заготовки простой конфигурации (ленточка, жгут, гранулы) автоматически подается в литьевой узел. В цилиндре литьевой машины резиновая смесь пластицируется, разогревается и после перехода в вязкотекучее состояние под давлением впрыскивается в закрытую нагретую пресс-форму, которая движется по кругу и автоматически размыкается после окончания цикла вулканизации.

Сложность проблемы литья высокой резиновой обуви состоит в том, что в отличие от термопластов, которые при переработке методом литья под давлением вследствие разогрева переходят в истинно вязкое состояние (расплав), каучук и резиновые смеси характеризуются высокой вязкостью вследствие большой молекулярной массы эластомеров, и при их переработке развиваются большие высокоэластические деформации релаксационного характера. В связи с этим для переработки резиновых смесей применяется литьевое оборудование, обеспечивающее более высокие давления литья при заполнении пресс-формы, а запирающее формы устройство обеспечивает при этом повышенные усилия смыкания в момент литья и вулканизации. Вулканизация требует выдержки изделия в течение определенного времени при высоких температурах нагрева формы.

Литье поливинилхлоридных пластикатов.

Поливинилхлоридные твердообразные пластикаты в виде гранул - первые литьевые материалы для изготовления цельноформованной обуви и низа на обуви. Это связано с широким производством поливинилхлорида, хорошими литьевыми свойствами, высокими показателями механических свойств готовых поливинилхлоридных изделий. Поливинилхлоридные пластикаты (смеси) содержат поливинилхлоридную смолу, пластификаторы, стабилизаторы, красители. Аналогичные составные части входят в состав поливинилхлоридных паст. Поливинилхлорид (ПВХ) имеет регулярное линейное строение, отвечающее формуле (-СН2-СНС1-)n. ПВХ представляет собой твердое вещество плотностью 1,37 г/см3, степень кристалличности не выше 10%. Эластические свойства поливинилхлорид приобретает только с введением пластификаторов.

Поливинилхлоридные смолы представляют собой продукты синтеза поливинилхлорида, осуществляемого суспензионным или эмульсионным методом. Получаемые смолы соответственно называют суспензионными или эмульсионными. В марке суспензионной смолы имеется буква С, в марке эмульсионной - Е. Различают также смолы пастообразующие и не пастообразующие: первые при замешивании с пластификаторами дают сметанообразные пасты, вторые - набухшую крошку. Из набухшей крошки на горячих валках каландров или вальцов получают пленку. Из пленки получают гранулы для переработки на литьевых машинах. Переработка непастообразующих смол сложнее, чем пастообразующих, но изделия из непастообразующих смол получаются более прочными и износостойкими. В марке пастообразующей смолы имеется буква П. Выпускаются поливинилхлоридные смолы различных марок разной вязкости. Вязкость смолы характеризуется числом Фикентчера К, определяемым из формулы

lgZ=((75K²/1+1,5KC)+K)C

где Z - вязкость 1%-ного раствора полимера в циклогексаноне по отношению к вязкости чистого циклогексанона; С - концентрация полимера, г на 100 мл растворителя.  Чем меньше К смолы, тем легче она перерабатывается, тем ниже и показатели механических свойств изделий. Поэтому для литья низа на обуви применяются суспензионные смолы ПВХ С-65 и ПВХ С-70. В качестве пластификаторов используются различные вещества, но чаще всего сложные эфиры фталевой и себациновой кислот. Добавление парафина облегчает переработку поливинилхлорида. Вид пластификаторов и их количество влияют на показатели в первую очередь механических свойств изделий из поливинилхлорида. Чем выше содержание пластификатора, тем ниже прочность материала, но тем выше эластичность и морозостойкость.                                                                                                 

Литье полиуретанов.

Большой интерес представляет метод литья полиуретанов, в результате которого образуется эластичный пористый или непористый полиуретановый низ обуви. Для изготовления эластичных пенополиуретанов и непористых уретановых эластомеров могут использоваться три способа. По первому, одностадийному, способу диизоцианат (отвердитель), полиэфирную смолу, воду, катализаторы, стабилизаторы, эмульгаторы, а если нужно и вспениватель смешивают и шприцуют в пресс-форму, в которой в результате химических реакций происходит образование и вспенивание полиуретана. Одновременно образовавшийся пористый эластичный низ обуви приклеивается к затяжной кромке без клея за счет высоких адгезионных свойств полиуретана. Низ обуви имеет плотность 0,3-0,6 г/см3, высокую прочность и хорошее сопротивление истиранию. Используются низкомолекулярные полиэфирные смолы малоразветвленной структуры молекулярной массой 1000-3000 с гидроксильными группами на концах. Смолы имеют жидкую консистенцию при нормальной температуре и легко заливаются в пресс-форму при низком давлении.

Основными реакциями образования эластичного пенополиуретана являются взаимодействие изоцианата с гидроксилсодержащим полимером и изоцианата с водой. Первая реакция приводит к образованию и частичному сшиванию уретанового эластомера, вторая - к выделению значительных количеств углекислого газа, вспенивающего систему. Реакция начинается при смешении компонентов, причем вспенивание происходит через 10 с после начала смешения и завершается через 1-2 мин. Второй способ получения пенополиуретанов форполимерный. Реакцию полиэфирной смолы с избытком изоцианата производят еще; на химическом предприятии.

Продукт реакции называется форполимером (предполимером). Он имеет невысокую молекулярную массу и может иметь жидкую консистенцию. Форполимер, взаимодействуя с водой, превращается в пенополиэфируретан (в присутствии катализаторов), Причем молекулярная масса его увеличивается. С технологической точки зрения интересен третий способ - полуфорполимерный (квази-форполимерный). По этому способу часть полиэфирной смолы смешивают со всем количеством изоцианата и получают полуфорполимер (квази-фор-полимер), содержащий на концах молекул изоцианатные группы. Затем смешивают полуфорполимер с остатком смолы, в которую добавлены вода, катализаторы, силиконовое масло. Концевые изоцианатные группы полуфорполимер а реагируют с гидроксильными группами смолы, образуя длинные высокомолекулярные цепи полиэфируретана. Другая часть изоцианатных групп, реагируя с водой, выделяет углекислый газ.

Сравнивая три способа получения пенополиуретана, наиболее технологичным считают полуфорполимерный, так как основные компоненты - полуфорполимер и смола - имеют почти одинаковую вязкость и могут смешиваться в соотношении 1:1. При получении пенополиуретана двумя другими способами компоненты имеют разную вязкость. Быстрое и равномерное смешение их затруднено. Контроль за процессом образования пенополиуретана также затруднен.                   

Изготовление цельноформованной обуви. В качестве материалов для изготовления цельноформованной обуви в основном применяют поливинилхлоридные пластикаты. Обувь получается тяжелой (плотность материала 1,26 г/см3), с низкими гигиеническими свойствами. Для некоторого улучшения гигиенических свойств цельноформованной обуви применяют подкладку (в виде чулка), которую предварительно надевают на колодку пресс-формы, и вкладную стельку. Однако это не решает проблемы. Возможно, метод литья полиуретанов позволит решить эту проблему. Пресс-форма для изготовления цельноформованной обуви состоит из пуансона, формующего ходовую сторону подошвы, и матриц, определяющих боковую форму изделий. Жестко закрепленная колодка имеет выдвигающуюся пяточную часть, позволяющую легко снимать готовую обувь. Целесообразно применять машины с червячно-поршневым инжекционным узлом, обеспечивающие получение изделий с более тонкими стенками, чем экструдер, а значит, и более легких и изящных.

Типы классификаций литьевых машин для обуви: Конструкции литьевых машин (ЛМ) весьма разнообразны. Основными классификационными признаками ЛМ являются усилие запирания формы (кН), то есть смыкания формы, создаваемое прессовым блоком, и объем впрыска или мощность, выражаемая числом кубических сантиметров расплава, которые могут быть подготовлены машиной для однократной подачи в литьевую форму. Выпускаемые промышленностью серийные ЛМ, как правило, объединены в типоразмерные ряды по двум, указанным выше параметрам. 

Кроме того, ЛМ подразделяются по технологическим и основным конструктивным признакам: – по способу пластикации – на одно-, двухчервячные, поршневые (поршневые машины эффективны при отливе изделий малого объема из легкотекучих термопластов) и червячно-поршневые;  – по особенностям пластикации – на ЛМ с совмещенной и раздельной пластикацией (предпластикацией); – по количеству пластикаторов – с одним, двумя и более пластикационными узлами; – по числу узлов запирания формы (узлов смыкания) – одно-, двух- и многопозиционные (ротационные, карусельные);

– по конструкции привода – электро- и гидромеханические, электрические;

– по расположению оси цилиндра узла пластикации и плоскости разъема литьевой формы – горизонтальные, вертикальные, угловые. Угловые ЛМ используются для литья крупных изделий с затрудненным извлечением из формы. Возможны два типа таких машин:

– с горизонтальным пластикатором и вертикальным разъемом формы;

– с горизонтальным разъемом формы и вертикальным узлом инжекции (процесс впрыска называют инжекцией, или шприцеванием).                                                              

Вертикальные ЛМ наиболее удобны при производстве некрупных, в том числе армированных, деталей (обычно до 0,5 кг) в съемных формах. Наибольшее распространение получили горизонтальные одночервячные с совмещенной пластикацией ТПА. Они обеспечивают объемы впрыска от4 см3 до 70 000 см3 при усилии запирания формы от 25 до 60 000 кН.

Разновидности технологии литья под давлением термопластов. В настоящее время известны более 20 разновидностей литья термопластов под давлением. Каждый вид литья предназначен для определенных типов изделий с использованием универсальных или специально оборудованных литьевых машин, оснастки, технологических приемов и применяемых при литье материалов.

Традиционное литье под давлением – наиболее распространенный вид литья осуществляется на универсальных литьевых термопластавтоматах (ТПА) и используется для изготовления деталей с толщиной стенки от 1,5 до 5 мм. Доля деталей, получаемых традиционным литьем превышает 90% от общего количества отливаемых деталей из термопластов.

Скоростное тонкостенное литье для изделий с толщиной стенки от 0,6 до 1,2 мм имеет свои особенности в части литьевых агрегатов, оснащаемых гидроаккумулятором, специальной оснастки с развитой вентиляционной системой, режимов литья принципиально отличающихся от традиционного литья.

Литье толстостенных деталей толщиной 10 – 30 мм осуществляется по технологии, близкой к традиционному литью, отличающейся увеличенным в 2 – 4 раза временем выдержки под давлением и на охлаждение, и при увеличенном одновременно в 2 – 3 раза диаметром литника.

Литьевое прессование (компрессионное литье, пресс-литье) предусматривает впрыск расплава в незакрытую полностью форму. Окончательное формование с нарастанием давления в форме происходит при окончательном смыкании формы. Литьевым прессованием изготавливают простые по форме детали увеличенной толщины.                            

Литье с интрузией производится в две стадии. На первом этапе форма частично заполняется расплавом при вращении шнека (подобно экструзии), окончательное заполнение формы, выдержка под давлением происходит при поступательном ходе шнек-поршня вперед без вращения. Данный метод применяют, если объем отливаемой детали превышает максимальный объем впрыска литьевой машины.                                         

Сэндвичлитье характеризуется последовательным впрыском двух полимеров через один литник, при этом первый полимер, создающий поверхностный слой из окрашенного первичного полимера, второй полимер, как бы изнутри, раздувает поверхностный слой. Внутренний слой может быть из вторичного или из вспенивающегося полимера. Литьевая машина должна быть оснащена двумя узлами впрыска.                                            

Двухкомпонентное или двухцветное литье характеризуется поочередным впрыском разных полимеров с использованием нескольких оформляющих полостей разной геометрической формы и объема. Сначала отливается пластмассовая вставка, которая с полуформой перемещается в другую формующую полость большего объема, где вставку заливают другим полимером. Полимеры должны иметь хорошую адгезию между собой. Машина оснащается двумя узлами впрыска.

Литье пеноизделий из вспенивающихся термопластов осуществляется с использованием высоких скоростей впрыска на литьевых машинах с гидроаккумулятором. Исходный термопласт имеет в своем составе физический газообразователь (например, изопентан) или химический газообразователь (например, азодикарбонамид ЧХЗ-21). Существуют суперконцентраты, содержащие порообразователь.

Литье с газом начинается с неполного по объему впрыска расплава, затем в расплав подается газ (обычно азот) через литник или, непосредственно, в форму, минуя литник. Газ под давлением 50 – 120 кг/см2 раздувает полимерную оболочку, прижимает изнутри полимер к внутренней поверхности полости, устраняя утяжины. Структура отливки имеет ярко выраженную газовую полость, окруженную монолитным полимером. Литье с газом используют для толстостенных изделий, у которых не требуется монолитного полимерного сечения.

Литье с жидкостью во многом подобно литью с газом, с тем отличием, что во внутреннюю полость, вслед за расплавом полимера, подается под давлением вода. Реализация этого процесса связана с решением сложной задачи подачи воды внутрь формуемой детали с температурой расплава выше 200°С.

Литье микроячеистых деталей (технология Mu Cell) осуществляется на литьевой машине, оснащенной шнеком с зоной смешения расплава с газообразным азотом (или СО2) до гомогенного состояния. При дросселировании расплава, впрыскиваемого в форму, образуется микроячеистая структура с ячейками диаметром 0,1 – 10 мкм по всему сечению отливки. Азот, как правило, получается на месте из воздуха с помощью генератора азота. Также, как при литье пеноизделий и литье с газом при технологии Mu Cell не требуется высоких давлений для компенсации усадки.

Литье с декорированием в форме (IMD-In Mold Decoration или IML-In Mold Labeling) характеризуется установкой в форме пленки или гибкой этикетки и последующим впрыском расплава, который сваривается с пленкой (этикеткой) непосредственно в форме.

Литье с переключаемыми впусками (каскадное литье) применяется при литье крупногабаритных изделий, с использованием горячеканальных впусков, открываемых последовательно по мере продвижения фронта расплава от начального впуска к периферии. Этот метод позволяет получать крупногабаритные детали с умеренным давлением и с минимальными спаями.

Литье с роздувом производится на литьевом агрегате, включающем, как литьевой блок для получения преформы-заготовки, так и выдувной блок для роздува неостывших ПЭТ преформ в готовую емкость (бутылку или банку).

Литье с легкоплавкими и растворяемыми пуансонами. Этот технологический процесс является одной из разновидностей литья со вставкой, использующей легкоплавкие материалы, например, сплав висмут – олово или растворяемый пуансон, например, из соли. Примером детали, полученной этим методом, является впускной коллектор двигателя из стеклонаполненного ПА6.

Литье погонажных изделий с пошаговым впрыском осуществляется на стандартной литьевой машине и специальной литьевой форме, в которой одна из открытых стенок полости формы герметизируется торцем отлитой при предыдущем впрыске детали. При каждом цикле расплав в полости формы приваривается к герметизирующему торцу передвинувшегося на шаг профиля.

Литье под давлением с тканной вставкой и на металлическое основание принципиально похоже на литье с декорированием в форме, когда в форму предварительно помещают тканную вставку или заготовку из перфорированного металлического листа, а затем впрыскивают полимер. Данный способ используют, например, при изготовлении внутренней обивки салона автомобиля. 

Микролитье позволяет отливать миниатюрные детали с размерами от миллиметров до нескольких микрон и весом от грамма до 0,01 грамма. Для микролитья выпускаются специальные малогабаритные литьевые агрегаты и используются прецизионные миниатюрные формы. В целом технология близка к традиционному литью.

Вибролитье (реоформование) представляет собой технологию литья с вибрационным воздействием на расплав для уменьшения вязкости при течении и выравнивания давления в форме. Используются механические или ультразвуковые источники колебаний. Вибрационные приспособления могут быть установлены в различных частях машины или формы. 

Литье с циклическим прокачиванием расплава в форме по схемам LFIM и PPIM. Технология LFIM (Live-Feed Injection Molding) основана на том, что после заполнения формы два поршневых узла, встроенных в форму, продолжают поочередно прокачивать незастывший расплав через форму с послойным отверждением от наружных до внутренних слоев, пока не застынет вся толщина.

Технология PPIM (Push-Pull Injection Molding) отличается тем, что роль попеременных источников движения расплава играют два узла впрыска. В обоих случаях практически все поперечное сечение отливки по своей структуре высокоориентировано и имеет повышенную прочность вдоль ориентации, превышающую прочность исходного полимера в несколько раз.

Литье с компаундированием осуществляется на литьевой машине с дополнительным двухчервячным узлом компаундирования. Композиция, кроме основного полимера, может содержать дисперсные, жидкие или волокнистые наполнители и другие ингредиенты.     Литье с длинноволокнистыми наполнителями реализуется на червячной литьевой машине, у которой стеклоровинг с катушек подается без резки, непосредственно, в загрузочную зону. Технология используется для литья крупногабаритных, высокопрочных деталей, например, для основы внутренней части автомобильных дверей, для основы потолков, для панели приборов и др.

Литье цилиндрических деталей с вращением пуансона позволяет получать изделия с кольцевой ориентацией макромолекул и упрочнением детали в направлении, перпендикулярном течению при впрыске.

Литье с вариотермическими литьевыми формами применяется для производства крупногабаритных глянцевых изделий, например, фронтального обрамления телевизионных панелей из АБС. В основе данной технологии лежит литьевая форма с изменяемой температурой оформляющей поверхности формы за цикл. Перед впрыском расплава температуру поверхности резко нагревают, при впрыске расплав течет вдоль горячих стенок, вследствие чего, повышается глянцевитость, исчезают холодные спаи. После полного заполнения формы, ее температуру снижают до полного отверждения полимера. Таким образом, каждый цикл температура оформляющей поверхности формы меняется на 140 – 170°С.

Технология PIM (Powder Injection Molding) – литье с порошкообразным металлическим или керамическим наполнителем. Отформованные детали после литья подвергаются нагреву с выплавлением полимера и затем спекаются при высокой температуре в монолитное изделие.

Основными параметрами технической характеристики литьевой машины являются:  усилие запирания (смыкания) формы; объем впрыска за один цикл; давление литья;  скорость впрыска; пластикационная производительность; расстояние между колоннами или элементами рамы узла смыкания форм; максимальное и минимальное расстояния между плитами; ход подвижной плиты; наибольшая площадь проекции отливаемой детали на плоскость разъема плит механизма смыкания форм. Эти параметры наиболее важны, поскольку они определяют возможность переработки того или иного материала, а также массу и размеры детали, которая может быть изготовлена на данной машине.

Инжекторно-литьевые машины и принцип работы. Инжекторно-литьевые машины выпускаются в горизонтальном, вертикальном и угловом исполнении. Горизонтальные машины с вертикальными разъемными формами и горизонтальным впрыском наиболее удобны и функциональны. Отличаются высокой производительностью. Имеют усилие смыкания до 6000 тонн. Вертикальные имеют горизонтально расположенные разъемы и вертикальный впрыск. Используются в производстве небольших деталей, в том числе с армирующими элементами. На станках с угловым расположением узлов создаются крупногабаритные изделия сложных форм, которые невозможно производить в обычных машинах. Бывают с горизонтальным узлом впрыска и вертикальным разъемом пресс-форм, или вертикальным впрыском и горизонтальным разъемом формы. Наибольшее распространение получили горизонтальные одночервячные с совмещенной пластикацией ТПА. Они обеспечивают объемы впрыска от 4 см3 до 70 000 см3 при усилии запирания формы от 25 до 60 000 кН. Все функциональные блоки и устройства ТПА располагаются на жесткой раме.

Инжекционная литьевая машина и принцип ее работы. Инжекционно-литьевая машина предназначена для изготовления изделий различных конфигураций с разной толщиной стенок.

Конструкция машины состоит из различных узлов и модулей:
1) Приемного бункера, куда подаются подготовленные гранулы твердого пластика.
2) Модуля пластификации и впрыскивания, предназначенного для расплава и подачи сырья под высоким давлением в литьевые пресс-формы. Узел состоит из червячного механизма, различных шнеков и цилиндров, ленточного нагревателя.

3) Пресс-форм для литья пластмасс, состоящих из подвижной матрицы и неподвижного пуансона, закрепленных на специальных плитах и образующих между собой полость.
4) Узла смыкания, который с помощью электрического или гидравлического механизма замыкает пресс-форму перед впрыскиванием в него полимерного сырья.
5) Гидравлического механизма, состоящего из регулирующих и распределительных клапанов, насосов, силовых цилиндров и выталкивающего привода, удаляющего готовые изделия из пресс-форм.        

6) Автоматического узла управления, позволяющего устанавливать рабочие параметры литья и контролировать весь технологический процесс.

Технология литья в инжекционно-литьевой машине включает в себя несколько основных этапов:
• загрузка измельченных полимеров в приемный бункер агрегата;
• перемещение сырья под действием собственного веса в шнековую зону, где происходит плавление;
• впрыск жидкой полимерной массы в полость пресс-формы для литья;
• остывание и твердение готовых изделий под давлением, для предотвращения усадки и деформаций;
• размыкание форм и извлечение изделий.

Все стадии образуют повторяющийся технологический цикл. Продолжительность его зависит от вида сырья, конфигурации, размеров и толщины стенки изделий.

Рис. 1.  Анализ литьевых агрегатов на рынках России и мира

а- DESMA (Германия) серии D 968 T/R

б-(Ningbo), КНР. Серия Haitian MARS IIs

в- Romi Бразилия. Санта-Барбара- Д'Оэсте – Сан-Паулу

г- Hengelo, Нидерланды. Машины премиум-класса: S 3300EP – 2150д- DAIICHI JITSUGYO (АМЕРИКА),  (DJA) е- Колено-рычажный термопластавтомат Атлант ТМ100К (ТС100К). Беларусь

ё- Молдова, Приднестровье, Тирасполь Компания Литмаш (Litmash), ОАО (Тирасполь)

ж- MGZ005;

з- T-207;

и- СМ-18/СЛ-24;

й- SL-OTD 5120;

к- BENCHMARK D 968.1000 ZO B 900;

л- XZSD1-1000x12;

м- SL-XZSD1\ZG XZSD1-600 x 20;

н- KP28024; о- LD2006-S2-C

п- LD2006-S2-D; р- MG310;

с- D 969.160 Z (S1);

т- MAXIMA 13 S;

у- MAXIMA 13 B;

ф- MAXIMA 13 Т;

х- SL-XZSD4-600-24.

В ходе анализа данных, было выявлено, что все литьевые машины также можно классифицировать по материалам, количеству станций и странам.

Таблица 1 - Характеристики литьевых машин

Название машины

Кол-во позиций

Страна

Материал

LD2006-S2-C

10

Китай

EVA

 

LD2006-S2-D

4

Китай

EVA

MG310

60

Китай

PU

D 969.160 Z (S1)

20

Германия

TPV/SI

MGZ0056

24

Россия

PU/TPR

MAXIMA 13 S

18

Италия

PU

MAXIMA 13 B

24

Италия

Для прямого приливания подошв с двойным слоем, из PU- PU

MAXIMA 13 Т

30

Италия

Для прямого приливания подошв с двойным слоем. из PU-TPR

T-207

10

Италия

TR

SL-OTD 5120

20

Китай

PCV

SL-XZSD4-600

24

Китай

PCV/TPR

SL-XZSD1\

ZG XZSD1-600

20

Китай

PCV/TPR

XZSD1-1000

12

Китай

PCV

СМ-18

СЛ-24

24

Китай

PU

BENCHMARK

D 968.1000 ZO B 900

10

Германия

TPV/SI

KP28024

24

Китай

TR/TPR/PVC

 

Рис. 2. Анализ продаж литьевых агрегатов на Российском рынке.

Анализ продаж литьевых агрегатов на Российском рынке показал, что Россия сильно уступает в производстве инжекторных машин, причиной может являться технологическое отставание нашей страны от других экономически развитых стран. Предприятиям в свою очередь не выгодно закупать необходимое для производства оборудование у других стран, так как им приходится переплачивать за поставку и таможню. Решением проблемы является импортозамещение, то есть необходимо спроектировать свой станок для литья подошв. Создание подобных агрегатов требует большого вклада денежных ресурсов, труда и времени, однако объём выпускаемой продукции позволяет компенсировать затраты на производство.

 

Список литературы:

1. Бежин А.А., Тевзадзе Н., Голубева О.А.  Особенности литьвоего метода крепления подошвы. Фундаментальные и прикладные разработки в области технических и физико-математических наук. Сборник научных статей по итогам работы седьмого международного круглого стола. 2018. С. 111-114. 

2. Суровцева О.А. Автоматизация технологических процессов в обувной промышленности. Качество продукции; контроль, повышение, управление, планирование сборник научных трудов 3-й международной молодежной научно-практической конференции: в 2 томах. 2016. С. 287-290.

3. Бежин А.А., Голубева О.А. Интегрированная оценка качества литьевого метода крепления подошвы обуви. «Образование и наука в России и за рубежом» Журнал №6 (Vol. 54), 2019,15.04.19.