1.3 Номенклатура продукции и мощность производства
Номенклатура выпускаемой продукции определена исходя из данных маркетингового исследования, проведённого ОАО “БЗЗД” приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1.
Номенклатура выпускаемых изделий
| Изделие | Материал | Код | Назначение |
| Стакан | Полипропилен 21030 белый | 90.9.532.876.5 | Химкомбинат(производство волокна) |
| Ведро на 5л. | Полипропилен 21030 белый | 90.9.531.056.5 | Хранение пищевых продуктов |
| Ящик для овощей | Полиэтилен 277-73 белый | 90.6.533.156.1 | Хранение овощей и фруктов |
Мощность участка по переработке термопластов составляет 400т/год.
При уменьшении спроса на данную продукцию, предприятие может освоить производство новых изделий. Распределение годовой программы по видам сырья приведено в таблице 1.2.
Таблица 1.2.
Распределение годовой программы по видам исходного сырья
| Наименование материала | Годовая программа, т/год |
| Полипропилен 21030 белый | 350 |
| Полиэтилен 277-73 белый | 50 |
| Итого | 400 |
1.4 Режим работы участка
Работа на проектируемом участке планируется в три смены по 8 часов. Количество рабочих дней в году - 250. Номинальные фонды времени работы оборудования приняты по государственным нормам технологического проектирования предприятия машиностроения, приборостроения и металлообработки.
Потери времени для оборудования приняты исходя из продолжительности и периодичности планово-предупредительных работ, технологических переналадок, а также внутрисменных потерь, связанных с технологическим обслуживанием оборудования и организационными мероприятиями [1].
2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕТОДА ПЕРЕРАБОТКИ
2.1 Характеристика способов изготовления изделий
Основными методами (способами) переработки полимерных материалов в изделия являются: литьё под давлением; полимеризация в форме; ротационное формование; литьё вспененных изделий; прессование пенопластов; получение профильных изделий, экструзия; формование волокна; изготовление плёнок поливом; окунание; прессование; выдувание; каландрование; пневмо - и вакуумформование.
В связи с тем, что основная номенклатура изделий технического и бытового назначения изготавливается из термопластичных материалов, то наиболее приемлемыми способами формования изделий являются: литьё под давлением, прессование, пневмо - и вакуумформование.
Рассмотрим данные методы изготовления изделий.
2.1.1 Литье под давлением
Литьё под давлением – это основной метод переработки полимерных материалов и получения изделий, заключающийся в пластикации, гомогенизации полимерного материала в материальном цилиндре и впрыске его в предварительно замкнутую форму, которая охлаждается для термопластов и нагревается для реактопластов.
Литьём под давлением изготавливают изделия из термопластичных и термореактивных пластмасс разнообразной конфигурации и массы, различающиеся от десятых долей грамма до многих десятков килограмм, по толщине стенок – от десятых долей миллиметра до нескольких десятков сантиметров. Причём изделия имеют высокую точность и стабильность размеров.
При литье термопластов расплав, заполнивший форму, затвердевает при охлаждении, после чего форма раскрывается и изделие выталкивается.
При формовании реактопластов полимерную композицию впрыскивают в форму, которую затем нагревают до температуры отверждения материала. После этого форму открывают, и изделие также извлекается.
Переработка пластмасс в изделия сводится к созданию конструкции , обеспечивающей заданный комплекс эксплуатационных свойств, путем переводу полимерного материала в состояние, в котором он легко приобретает требуемую форму с его последующей фиксацией (сохранением).
Литье под давлением имеет ряд преимуществ по сравнению с прессованием и экструзией: хорошая пластикация и гомогенизация продукта; точное дозирование полимерного материала; легко автоматизируемый процесс.
Среди недостатков следует отметить: анизотропию свойств, при литье; различную усадку для материалов.
2.1.2 Прессование
Прессование – это технологический процесс, сущность которого заключается в пластической деформации полимерного материала при одновременном действии на него тепла и давлении с последующей фиксации формы.
В настоящее время методом прессования перерабатываются только реактопласты.
Данным методом изготавливают: слоистые листовые пластики, дозирующие таблетки из пресс-порошков.
Существует компрессионное (прямое) и трансферное (литьевое) прессование.
Компрессионное прессование – процесс, при котором материал загружается непосредственно в формующую полость пресс-формы, где происходит его формование.
Этот способ отличается невысокой производительностью, однако, им можно перерабатывать все реактопластов.
Трансферное прессование это способ, при котором предварительно подогретый и пластицируемый полимерный материал впрыскивается из загрузочной камеры через литниковые каналы в полость пресс-формы.
Преимущества данного метода - изготовление деталей сложной формы с арматурой; равномерное отверждение изделия.
Недостатками метода являются: сложность автоматизации процесса.
2.1.3 Пневмо - и вакуумформование
Пневмо - и вакуумформование - это процесс формования изделия из листового полимерного материала, переведенного нагревом в высокоэластическое состояние и придание требуемой конфигурации за счет разности давлений под и над листовой заготовкой, создаваемой сжатым воздухом или вакуумом.
Это относительно дешевый способ получения крупногабаритных изделий ( ванны, корпуса, упаковка для пищевых продуктов).
Преимущество данного метода: малая стоимость и металлоемкость оборудования; хорошо поддается автоматизацию.
Недостатками метода являются: низкая производительность из-за продолжительности цикла формования; сложность нагрева, формования и обрезки листов свыше 3 мм; большое количество отходов до 40%.
2.2 Выбор метода переработки
При выборе метода переработки будем исходить из проведённого литературного обзора и на основе комплексного анализа следующих показателей:
вид перерабатываемого материала;
требования ассортиментной программы (по форме изделия; по предельным значениям толщин стенок; по соотношению габаритных размеров изделия);
серийность производства;
требования к качеству изделий.
В нашем случае более подходящим методом переработки полимеров является литьё под давлением, так как прессованием перерабатывают, как правило, реактопласты.
Кроме того, литьём под давлением перерабатываются все без исключения термопластичные материалы, вид и марки которых выбираются в зависимости от назначения изделий, прочности, теплостойкости, и других свойств. В настоящее время, более 30% объёма термопластов перерабатывается этим методом, и объемы производства изделий из термопластов методом литья под давлением имеют тенденцию к увеличению. При литье под давлением обеспечивается точность размеров изделий, более высокая чистота их поверхности и меньший расход сырья, чем при получении изделий другими методами (выдуванием, вакуумным и пневматическим формованием).
Стоимость литьевых машин сравнительно небольшая.
Таким образом, с учетом проведенных маркетинговых исследований для проектируемого цеха наиболее удобным и выгодным методом переработки термопластов является литьё под давлением, так как он более полно отвечает требованиям задания на проектирование по видам перерабатываемого материала, требованиям ассортиментной программы, серийности производства и качеству изделий.
2.3 Технологические особенности литья под давлением
Технологический процесс литья изделий из термопластичных полимеров состоит из следующих операций: плавление, гомогенизация и дозирование полимера; смыкание формы; подвод узла впрыска к форме; впрыск расплава; выдержка под давлением и отвод узла впрыска; охлаждение изделия; раскрытие формы и извлечение изделия.
Операции впрыска расплава и выдержки его под давлением сопровождаются тем, что цилиндр литьевой машины уже подведён к литьевой форме и сопло соединено с литниковым каналом формы. Шнек под действием поршня узла впрыска перемещается к форме, и расплав впрыскивается в формующую полость. Для исключения вытекания расплава из формы даётся выдержка под давлением. Во время охлаждения изделия, когда расплав в литнике достаточно охлаждён, узел впрыска отводится от формы и начинается дозирование новой порции расплава, шнек останавливается. После окончания охлаждения формы, происходит её раскрытие и изделие удаляется. Такова общая последовательность технологических операций.
Большинство термопластов не нуждается в предварительной обработке перед загрузкой в литьевую машину, если не считать окрашивания в нужный цвет. Полиамиды и поликарбонат, способные при хранении увлажняться, подвергаются сушке. Повышенная увлажненность материалов приводит к образованию пузырей, утяжин, серебристости на поверхности изделий. Подсушивание проводят непосредственно перед переработкой.
Литники, бракованные изделия и другие отходы переработки термопластов подлежат предварительной разборке, очистке и дроблению. После этого они могут быть использованы в качестве добавок к свежему материалу.
Нагревательный цилиндр является основным технологическим узлом машины, определяющим её производительность и качество изделий. К нагревательному цилиндру предъявляют следующие требования: