ых изделий. Для того чтобы предотвратить этот эффект, применяют специальные формы, давление в которых создается с двух сторон: шнеком и механизмом закрывания формы через шток и пуансон (см. также Литьевые машины). Указанный метод наз. инжекционный прессованием.

Перерабатываемый материал нагревается в пласти-кационном цилиндре внешними нагревателями, установленными на цилиндре, а также за счет тепла трения, выделяемого при пластикации в шнеке (см. рис. 1, кривые II и III). В передней части пластикационного цилиндра материал разогревается дополнительно в узком пространстве между горячими стенками, а при впрыске в форму — за счет сдвиговой деформации в узких каналах сопла и литниковой втулки. Температура термопластов при течении по форме почти не меняется, а реактопластов и резин несколько увеличивается, т. к. течение осуществляется медленнее и материал продолжает нагреваться от горячих стенок формы.

Затвердевание изделия начинается с поверхности. При этом термопласты охлаждаются ниже темп-ры стеклования, после чего изделие можно извлекать из формы. Отверждение реактопластов сопровождается повышением темп-ры. Скорость затвердевания материала в форме зависит от температуры формования, темп-ры стенок формы, а также от толщины изделия и теплофи-зич. свойств материала.

Различный характер изменения темп-ры и давления на отдельных участках формы обусловливает неодинаковое протекание физико-химич. процессов в перерабатываемом материале и, так. обр., предопределяет анизотропию свойств полученного изделия (см. об этом Литье под давлением термопластов).

Кроме давления и темп-ры, на свойства готового изделия оказывают влияние продолжительность отдельных стадий цикла, а также конфигурация и размеры формы, свойства материала (вязкость, температуропроводность, термостабильность, релаксационные свойства и др.), особенности его пластикации (характер изменения темп-ры по объему порции материала, способ передачи давления в форму и др.).

Математическое описание процесса. Многообразие физич. и химич. процессов, протекающих при Л. п. д., определяет сложность математич. описания данного метода переработки. Существующие способы описания базируются, в основном, на использовании упрощенных ур-ний гидродинамики и теплопередачи с учетом реоло-гич. свойств материала.

С нек-рым допущением течение полимерного материала по каналам литниковой втулки и по литьевой форме может рассматриваться как стационарное изотермическое, описываемое ур-ниями установившегося ламинарного осесимметричного движения между двумя параллельными пластинами (для литьевой формы) или по цилиндрич. каналу (для литника). Протекающие при этом деформационные процессы характерны для несжимаемых (неньютоновских) жидкостей и подчиняются степенному закону изменения вязкостных свойств. Теплообмен при течении материала по литьевой форме рассматривают как одномерный тепловой поток от нагретого материала с темп-рой Тм к охлаждаемой стенке формы с постоянной темп-рой Тф (для термопластов) или от нагретой стенки к менее нагретому материалу (для реактопластов и резиновых смесей).

дх

(1) (2)

В общем виде ур-ния движения (1), энергии (2), рео-логич. ур-ние вязкой жидкости (3) и ур-ние неразрывности (4) для случая одномерного движения записываются:

Эт

XV

дТ Эт

ду

(3) (4)

= 0

/ Э2Т \

dVx дх

где р — давление, прикладываемое к материалу в направлении х; тху — напряжение сдвига в направлении

движения х; — градиент скорости в направлении

у; п — индекс течения, учитывающий отклонение реологич. свойств расплава от ньютоновской жидкости;

Т — темп-ра материала; а — коэфф. температуропроводности; S — диссипативная функция; р, — вязкость материала; р — плотность материала; Ср — теплоемкость материала.

Совместное решение этих ур-ний при различных граничных условиях, отражающих различную постановку задачи для Л. п. д. аморфных и кристаллич. термопластов, реактопластов или резиновых смесей, позволяет приближенно определить скорость движения материала по литьевой форме, время ее заполнения, перепад давления по длине формы в период ее заполнения и др. Различными интерпретациями этих ур-ний пользуются для решения конкретных задач численными методами. Однако применение их для более общих расчетов затрудняется сложностью зависимостей вязкостных и теплофизич. свойств расплава от непрерывно изменяющихся в цикле литья темп-р и напряжений сдвига.

Для описания формования материала на стадии уплотнения применяют ур-ние состояния, связывающее уд. объем (V) материала с температурой (Т) и давлением (р):

(V-o>)(p+M)=KRT (5)

где (о, М, К — константы ур-ния состояния полимера (определены для ряда материалов), R — универсальная газовая постоянная.

Это ур-ние м. б. использовано для определения изменения темп-ры и давления материала при постоянной плотности или для определения усадки (изменение объема материала) в процессе охлаждения при заданных значениях давления и темп-ры.

Стадия уплотнения материала характеризуется небольшими градиентами скорости течения расплава (0,1—1 сек _1). Изменение плотности (р) материала во времени (t) с учетом ур-ния (5) в общем виде м. б. записано:

Эр = 1 Г RT др _ Д дТ 1

dt ~~ / , KRTy [(р+*)2 dt р+к dt J \ '

Ур-ние неразрывности для этого периода формования имеет вид:

^f+-k(?Vx) = 0 (7)

Совместное решение ур-ний (1) и (3) (при значениях параметров, характерных для процесса уплотнения) с ур-ниями (2) (при допущении одномерности теплового потока), (6) и (7) при соответствующих граничных условиях позволяет описать поведение материала на этой стадии. Решение этих ур-ний в общем виде представляет значительные трудности. Для решения частных задач принимают допущения и наиболее упрощенный характер изменения параметров и свойств материала в цикле литья.

Упрощенное моделирование теплообмена материала в литьевой форме, протекающего при его охлаждении после снятия давления (при допущении постоянства теплофизич. коэфф. и отсутствия внутренних источников тепловыделения), проводится с помощью дифференциальных ур-ний теплопроводности с краевыми условиями первого рода (для неограниченной пластины):

в = Т^тФ =|] вп ехр {-Кро) (8)

м 1ф n_t

где 0 — средняя относительная темп-ра;

Я 8

п (2n-l)2it*' fin = (2ra—!)-?-?

Решением ур-ния (8) можно определить изменение темп-ры материала во времени T(t) или найти время т охлаждения материала от темп-ры Гм, при к-рой он поступает в форму, до нек-рой заданной темп-ры. При

этом F0 = р- (а — коэфф. температуропроводности,

h — половина толщины детали).

Приведенные выражения (1—8) позволяют проводить приближенные инженерные расчеты, необходимые при определении технологич. режимов Л. п. д. (тепловые, скоростные, силовые), размеров оснастки и параметров оборудования (усилия впрыска, запирания, площади литья и др.). Существуют различного рода эмпирич. соотношения, к-рые упрощают подобные расчеты, однако требуют знания в каждом конкретном случае характеристик перерабатываемого материала.

Лит.: Завгородний В. К., Калинчев Э. Л.,

МарамЕ. И., Литьевые машины для термопластов и реактопластов, М., 1968; Т о р н е р Р. В., Основные процессы переработки полимеров, М., 1972; Мак-Келви Д. М., Переработка полимеров, пер. с англ., М., 1965; Басов Н. И.,

Скуратов В. К., Ким В. А., Оборудование для производства объемных изделий из термопластов, М., 1972; Лапшин В. В., Основы переработки термопластов литьем под давлением, М., 1974. Э. Л. Калинчев, Е. И. Марам.

ЛИТЬЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ РЕАКТОПЛАСТОВ (injection moulding of thermosets, Spritzguji von Durop-lasten, moulage par injection des thermodurcissables). Основные принципы процесса приводятся в ст. Литье под давлением. Здесь же описана специфика переработки этим методом реактопластов, к-рая заключается в необходимости строгой регулировки темп-ры. Если темп-ра пластикации превышает оптимальную, происходит отверждение материала еще до заполнения литьевой формы. При темп-ре ниже оптимальной реактопласт плавится долго и затвердевает, не превратившись в расплав с необходимой вязкостью (для нагнетания в форму высоковязкого расплава усилие впрыска, создаваемое машиной, недостаточно).

Особенностью Л. п. д. р. является также то, что материал подается в обогреваемую форму, а не в охлаждаемую, как при литье термопластов. Условия Л$ п. д. р. приведены в таблице.

Литье на червячных литьевых машинах —? наиболее эффективный и экономичный метод переработки реактопластов, позволяющий осуществить высококачественную пластикацию материала и быстро отвердить его в форме, предотвратив коробление готового изделия. Метод позволяет получать изделия массой до 2—3 кг с большой поверхностью и разнотолщинностью стенок. По физико-механическим характеристикам такие изделия не уступают изделиям, отформованным др. методами.

В поршневых литьевых машинах пластикация происходит только за счет тепла, подводимого к материалу от стенок цилиндра. В этом случае не удается добиться равномерного прогрева материала по всей массе и гомогенизации расплава. В связи с указанными недостатками разработан метод Л. п. д. р. на поршневых машинах (т. н. струйное формование), при к-ром пластицированный реактопласт нагнетается в форму через обогреваемое сопло. Проходящий по такому соплу материал быстро нагревается и с большой скоростью заполняет форму. После окончания впрыска давление в цилиндре снижается, а сопло охлаждается водой. Этот метод позволяет получить на короткое время расплав реактопласта пониженной вязкости, что дает возможность отливать мелкие изделия с тонкой арматурой.

Л. п. д. р. начало осуществляться в 1960-е гг. почти одновременно в Великобритании, США, ФРГ и Японии.

Лит.: D i е t z R. G., Kunststoff— Berater, 15, Кя 8, 745 (1970); Завгородний В. К., Калинчев Э. Л., Марам Е. И., Литьевые машины для термопластов и реактопластов, М., 1968; Woebcken W., в кн.: Kunststoff —

Handbuch, Bd 10, Munch., 1968, S. 689; S с h a a f W., Hahnemann A., Verarbeitung von Plasten, Lpz., 1968; 3 а в г o-родний В. К., Механизация и автоматизац