Tem de proiectare

S se proiecteze tehnologia de fabricaie prin injectare a elementului Capac cu filet interior partial n condiiile unei producii de 30 000 de buci /lun.

Figura 1. Capac

Material: PVC;Culoare: verde

Cuprins

1. Descrierea constructiv funcional a reperului 4

2. Calculul masei reperului 5

3. Alegerea mainii de injectare 5

4. Calculul duratei totale a ciclului de injectare 7

5. Calculul numrului de cuiburi 7

6. Dimensionarea cuiburilor n funcie de contracia materialelor plastice 8

7. Alegerea sistemului de injectare 10

7.1. Dimensionarea canalelor de distribuie 10

7.2. Dimensionarea digului 12

8. Calcule de rezisten 13

8.1. Calculul presiunii interioare de injectare i a forei de nchidere a matriei 13

8.2. Verificarea suprafeei de nchidere a matriei 14

8.3. Dimensionarea plcilor de formare 15

8.4. Verificarea rigiditii plcilor de formare 17

8.5. Dimensionarea poansoanelor 17

8.6. Deformarea poansoanelor 18

8.7. Dimensionarea i deformarea plcilor matriei 21

9. Alegerea sistemului de rcire 23

9.1. Alegerea sistemului de rcire pentru placa de formare i poanson 23

9.2. Transferul de cldur ntre materialul plastic i matri 23

9.3. Transferul de cldur ntre matri i mediul de rcire 24

9.4. Transferul de cldur n interiorul matriei 25

9.5. Determinarea timpului de rcire prin calcul 26

10. Alegerea sistemului de aruncare 27

11. Alegerea sistemului de centrare i conducere 29

12. Schia matriei 31

12.1. Descriere i funcionare 31

13. Alegerea materialelor folosite la confecionarea reperelor care compun matria 33

14. Bibliografie 34

Cap. 1. Descrierea Constructiv Functionala a recipientuluiReperul prezentat face parte dintr-un ansamblu avnd rolul de capac. Reperul capacului are o form cilindrica de dimensiune medie, avnd praticat la interior un filet partial cu pasul de 8 mm. Restul dimensiunilor constructive sunt prezentate n desen.Capacul este confecionat din material PVC de culoare verde avnd urmtoarele proprieti:Tabelul 2MaterialSimbolDensitate[g/cm3]DuritateRockwelAbsorbia deap i aer[%]Rezistena latraciune[N/mm2]

Policlorurde vinilPVC-R1,351,45-0,60,7725

Avind n vedere dimensiunile constructive i materialul folosit pentru obinerea reperului se folosete metoda injectrii. Aceast metod const n aducerea unui compozit macromolecular n stare plastic i introducerea acestuia sub presiune ntr-o matri de formare.

Figura.2 Reper

Cap. 2. Calculul Masei RecipientuluiPentru determinarea numrului de cuiburi i pentru a putea alege sistemul de injectare este necesar s se determine masa reperului capac. unde: este densitatea PVC ului, n [g/cm3], = 1,4 g/cm3;V volumul reperului = 452.4 [cm3].m = V = 1,16 452.4 = 524.7 g

Cap.3. Alegerea Mainii de injectare

La alegerea mainii de injectare, n prim faz, se are n vedere ca volumul maxim de injectare al mainii s fie de cel puin (10...15) ori mai mare dect volumul reperului care se dorete a fi obinut. Dac, parcurgnd etapele urmtoare de proiectare, calculele efectuate conduc la valori neacoperitoare pentru caracteristici ca de exemplu fora de nchidere, presiunea de injectare, dimensiunile maxime i minime ale matrielor care se pot monta pe platourile de prindere ale mainii, etc., se alege o alt main de injectare, cu caracteristici superioare.

Vmin > 10 V = 4254 cm3

Se alege maina de injectat Krauss Maffei C3, cu urmtoarele caracteristici tehnice:

Tabelul 3

CaracteristicaUMValoarea

Diametrul melc-piston standardmm50

Volumul maxim de injectarecm35000

Presiunea de injectare maximMPa3000

Fora de nchiderekN4500

Viteza de injectarecm/s3016

Capacitatea de plastifiereg/s98

Dimensiunile de gabarit ale platourilor de prinderemm720/720

Distana dintre platourile de prindere, max/minmm550/240

Dimensiunea maxim a matriei (orizontal/vertical)mm500/600

CAP. 4 CALCULUL DURATEI TOTALE A CICLULUI DE INJECTARE ALEGEREA MASINII DE INJECTARE

Timpul total de injectare se determin cu relaia:tT = tu + tr + tp, undetu timpul de umplere;tr timpul de rcire (incluznd stadiul de compresie, rcire i postinjectare);tp timpul pentru pauz.Caracteristicile mainii alese sunt: ciclul n gol, cu curs minim a platanului, tp = 6 s; viteza de deplasare a materialului, q1 = 135 cm3/sTimpul de injectare ti se calculeaz cu relaia:

ti = = = 3.35 s

Timpul de meninere a presiunii n matri (tm) se stabilete la valoarea de 5 secunde, prin comparaie cu injectarea altor piese asemntoare. Timpul de rcire (tr) se alege prin observarea injectrii unor piese asemntoare; valoarea aleas este de 20 secunde.Timpul total de injectare devine astfel:tT = ti + tm + tr + tp = 34.35 s, ceea ce corespunde unei producii orare de 105 piese sau 55 kg/h.

CAP. 5 CALCULUL NUMARULUI DE CUIBURINumrul de cuiburi al matriei de injectat se determin cu relaia:

[buc], unde: G = 98 g/s capacitatea de plastifiere real a mainii de injectare; masa m a piesei este masa net a piesei nmulit cu factorul de corecie 1,05, adic m = 1,05 524.7 = 550,9 g durata complet a ciclului de injectare tT = 34,35 s n= = 1.69 cuiburiSe va proiecta o matri cu 2 cuiburi.Numrul economic de cuiburi ne se calculeaz cu relaia:

, unde: N = masa piesei injectate in g ; durata complet a ciclului de injectare tT = 34,35 s = 0,572 min; K = 13,50 lei/h (retribuia orar a operatorului, inclusiv asigurri sociale, impozit i cheltuielile comune ale seciei de fabricaie); C = 72 lei (costul execuiei unui cuib).

Dup nlocuiri, rezult: = = 0.97 1 cuib.

CAP. 6 DIMENSIONAREA CUIBURILOR IN FUNCTIE DE CONTRACTIA MATERIALELOR PLASTICE

Dimensiunile elementelor active trebuie s asigure dimensiunile prescrise ale piesei injectate, dup rcirea ei complet.Pentru a se evita apariia rebuturilor este necesar ca dimensionarea elementelor active ale matriei de injectat s se fac n strns concordan cu toleranele prescrise pentru dimensiunile respective ale piesei, avnd n vedere i mrimea contraciei piesei.Fenomenul de contracie se manifest prin aceea c, dimensiunile piesei, msurate dup (1224) ore de la injectare sunt mai mici dect dimensiunile corespunztoare ale elementelor active (cuiburi i poansoane) ale matriei, chiar n situaia n care construcia tehnologic a matriei de injectat este corect, maina de injectare este n bun stare defuncionare i corect reglat, iar parametrii tehnologici de injectare sunt corect stabilii i respectai ntocmai n exploatare.

Valorile contraciilor teoretice sunt date n literatura de specialitate pentru fiecare material n parte. n tabel sunt prezentate, n procente, contraciile pentru materialele folosite n mod curent la injectarea produselor

Notand o dimensiune nominala cu h si toleranta ei cu dimensiune efectiva a piesei va fi h . In mod similar, notand dimensiunea nominala corespunzatoare cuibului cu H si tolerenta ei cu dimensiunea efectiva a cuibului va fi H. Dimensiunea maxima a piesei H+ se va realiza cu dimensiunea maxima a cuibului (H+) atunci cand contractia este minima ( ) respectiv dimensiunea minima a piesei (h+) va rezulta cu dimensiunea minima a cuibului (H- atunci cand contractia este maxima (.

Pentru stabilirea dimensiunii cuiburilor se va ine cont de contracia materialului. Presupunem c valoarea limit maxim admis a uneia din dimensiunile cavitii este mai mare dect cea a corpului cu contracie minim rezultat din cavitatea cu toleran maxim i c valoarea minim admis este mai mica dect cea corespunztoare corpului cu contracia maxim rezultat din cavitatea cu toleran minim. n aceast situaie vom avea:

Smax, Smin, Smed contracia maxim, minima i medie a materialului piesei.

In care : abaterea superioara si inferioara a dimensiunii cuibului - abaterea superioara sau inferioara a dimensiunii piesei H dimensiunea cavitatii cuibului h dimensiunea exterioara sau interioara a piesei de injectat

Relatiile de mai sus ne dau valorile maxime , respectiv minime a cotei H , valori care formeaza de fapt campul de tolerantaIn interiorul caruia poate varia dimensiunea. Aceste relatii se folosesc in cadrul dimesniunilor tolerate ale pieselor ce rezulta prin injectie.Tot pentru dimensiuni tolerate , dar pentru miezuri, se pot deduce relatiile:

In cazul dimensiunilor netolerate, se folosesc aceleasi relatii insa ==0. Stiind ca : = Din insumarea relatiilor : Pentru alezaje :H=h(1+) [mm] Pentru miezuri:= h(1-) [mm]

Model calcul

Valoarea contraciei minime pentru PVC este Cmin = 0,1% iar a celei maxime este Cmax = 0,5%.

- contracia medieNotnd cu:h dimensiunea piesei; - tolerana piesei;H - dimensiunea nominal corespondent a cuibului; - tolerana cuibului.

;

.

Rezultatele dimensionrii cuiburilor matriei sunt prezentate n urmtorul tabel:

CAP. 7 ALEGEREA SISTEMULUI DE INJECTARE

Deoarece configuraia reperului este simpl iar dimensiunile reduse, pentru alimentarea cuiburilor se alege un sistem de injectare prin canale de distribuie.7.1. Dimensionarea canalelor de distribuie

Figura 2Se opteaz pentru canale de distribuie cu seciune circular al cror diametru se determin cu relaia: D = smax + 1,5 [mm],unde smax reprezint grosimea maxim a peretelui piesei injectate (smax = 5 mm).Prin nlocuire se obine: D = 5 + 1,5 = 6,5 mm.Traseul canalelor de distribuie este urmtorul:

Figura 3

Se poate determina, n acest moment, lungimea canalului de distribuie:L = Lc + nLr, unde: Lc este lungimea canalului central, n [mm]; Lr este lungimea unei ramificaii de la canalul central ctre cuib, n [mm]; n este numrul de cuiburi.L = 215 + 616 = 311 mm = 31,1 cmDebitul topiturii de metal plastic injectat prin canalul de distribuie se calculeaz cu relaia:Q = S v [cm3/s], unde: S este aria seciunii de curgere, n [cm2], exprimat n funcie de diametrul canalului de distribuie D;

cm2; v este viteza de injectare, n [cm/s], din cartea mainii de injectat (v = 3016 cm/s)Dup nlocuire, debitul va fi:Q = S v = 0,3316 3016 = 100,03 cm3/s.Pierderile de presiune n canalul de seciune circular se determin cu relaia:

[daN/cm2], unde: K este constant, K = 0,9; L este lungimea canalului n [cm]; Q este debitul de material prin seciunea canalului, n [cm3/s]; R este raza canalului circular, n [cm]sau dup nlocuiri

= 5,194 MPaVscozitatea dinamic a topiturii se determin cu relaia:

, unde: este efortul unitar de forfecare [MPa];

daN/cm2 = 39,812 MPa este viteza de forfecare (reopanta) [s-1];

s-1 n coeficient pentru materiale plastice, n = 0,5

daN s/cm2

7.2. Dimensionarea digului

Pentru dig se alege varianta constructiv dig circular care asigur separarea complet a reelei de piesa injectat.

Figura 4

Pentru forma constructiv aleas, se aleg urmtoarele valori pentru: lungimea digului, L = 2 mm; diametrul alezajului, d = 3 mm.

CAP. 8 CALCULE DE REZISTENTA 8.1. Calculul presiunii interioare de injectare i a forei de nchidere a matriei

Presiunea interioar din cuibul matriei se exprim conform relaiei:

,unde pe este presiunea exterioar a mainii de injectat, pe = 2205 daN/cm2pi = 0,5 2205 = 1102,5 daN/cm2Pentru a calcula fora de nchidere a matriei este necesar s se determine aria efectiv a proieciei piesei i a reelei de injectare pe planul de separaie al matriei.Aefpr = n Aefp + Aefr, unde: n este numrul de cuiburi Aefp este aria efectiv a proieciei piesei Aefr este aria efectiv a proieciei reelei de injectare

Figura 5

Aefp = (37 x 46) + [(46 x 54) (37 x 46)] + [(62 x 53) (45 x 54)] = 3286 mm2 = 32,86 cm2;

Aefr = 2A1 + 6A2 + A3 = 8A1 + 6A22 + A3 = 8 + 6 (12,5 6,5)+(207,5 6,5)== 1968,9 mm2 = 19,69 cm2;Aefpr = n Aefp + Aefr = 19,69 + 6 32,86 = 216,85 cm2.Fora interioar maxim de injectare se deterimin cu relaia:Fmax = 0,5 pe Aefpr = 0,5 2205 216,85 = 239077,12 daN = 2390,77 kN;Fora de nchidere a matriei se determin cu relaia:Fi = 1,1Fmax = 262984,8 daN = 2629,84 kN.Fora de nchidere calculat este mai mic dect fora de nchidere asigurat de maina de injectare aleas Fim = 4500 kN (Fi = 2629,84 kN < Fim = 4500 kN).

8.2. Verificarea suprafeei de nchidere a matrieiPentru parcurgerea acestei etape se reprezint la scar placa n care se afl cuiburile matriei astfel nct s se poat calcula aria efectiv a suprafeei totale a plcii (AefSt), aria efectiv a proieciei piesei injectate sau a pieselor i a reelei de injectare pe planul de separaie al matriei (Aefpr) i aria efectiv a suprafeei de nchidere (AefSi).

Figura 6

Aria efectiv a suprafeei de nchidere se determin conform relaiei:AefSi = AefSt - Aefpr = 400 x 204 - 21697,8 = 59915,2 mm2 = 599,15 cm2;Aria suprafeei de nchidere n funcie de fora de nchidere a matriei se determin conform relaiei:

cm2 , unde: Fi este fora de nchidere a matriei [daN] a = 1200 daN/cm2 este rezistena admisibil la compresiune a oelului OL60 din care este confecionat placa n care se afl cuiburile matriei

cm2Se observ c este satisfcut condiia AefSie = 599,15 cm2 > ASi = 219,15 cm2.Aria efectiv a suprafeei de nchidere a matriei este mult mai mare dect aria calculat datorit numrului mare de cuiburi i modului de dispunere a acestora.

8.3. Dimensionarea plcilor de formare

Plcile de formare dreptunghiulare ale matrielor de injectare se consider a fi plci cu perei groi, prevzute la interior cu caviti necirculare. Dimensiunile interioare i exterioare ale plcii de formare dreptunghiulare se determin constructiv i apoi se verific prin calcul la solicitarea compus de ntindere i ncovoiere. Pentru simplificarea calculului, peretele plcii de formare se consider ca o grind uniform ncrcat, ncastrat la capete. Se consider seciunile periculoase, respectiv seciunea (I-I) i seciunea (II-II), dispuse la distane egale de colurile interioare ale plcii de formare. Figura 7Pentru plcile de formare dreptunghiulare supuse la solicitarea compus de ntindere i ncovoiere, se utilizeaz relaiile :

, unde:F este fora care solicit peretele la ntindere, n [daN];ASp este aria seciunii peretelui, n [cm2];Mmax este momentul de ncovoiere maxim, n [daNcm];W este modulul de rezisten, n [cm3].nlocuind, se obine: pentru seciunea (I-I):

[daN/cm2] pentru seciunea (II-II):

[daN/cm2]unde:- pi este presiunea interioar de injectare, n [daN/cm2];- S1,2 sunt ariile proieciilor cavitilor de formare pe peretele B i respectiv A, n [cm2];- h este nlimea plcii de formare, n [cm];- 1,2 sunt grosimile pereilor plcii de formare n seciunile (I-I) i respectiv (II-II), n [cm];- L este distana ntre reazeme n seciunea (I-I), n [cm];- l este distana ntre reazeme n seciunea (II-II), n [cm].Rezistenele calculate trebuie s fie mai mici dect rezistena admisibil a pentru oelul din care este confecionat placa de formare. Verificarea rigiditii plcilor de formare se face, de regul, la matriele de injectat avnd dimensiuni mari, n care se injecteaz piese plane cu seciune mare.Verificarea rigiditii se face prin calculul sgeii efective, care trebuie s fie mai mic dect sgeata admisibil. n cazul plcilor de formare dreptunghiulare, calculul rigiditii se face numai pentru unul din pereii plcii i anume pentru peretele care are lungimea cea mai mare. Considernd peretele cu lungimea maxim o bar simplu rezemat la capete, ncrcat cu o sarcin uniform distribuit, sgeata maxim la mijlocul barei se determin cu relaia:

[cm] unde:pi este presiunea interioar de injectare, n [daN/cm2];L - distana maxim ntre reazeme, n [cm];E - modulul de elasticitate longitudinal, n [daN/cm2];h - nlimea plcii de formare, n [cm];I - momentul de inerie care se determin cu relaia:

[cm4]

Se observ c = 2188, 43 daN/cm2 < a = 2500 daN/cm2 ; = 2396,22 daN/cm2 < a = 5000 daN/cm2.

8.4. Verificarea rigiditii plcilor de formare

Verificarea rigiditii se face prin calculul sgeii efective, care trebuie s fie mai mic dect sgeata admisibil. n cazul plcilor de formare dreptunghiulare, calculul rigiditii se face numai pentru unul din pereii plcii i anume pentru peretele care are lungimea cea mai mare.Considernd peretele cu lungimea maxim o bar simplu rezemat la capete, ncrcat cu o sarcin uniform distribuit, sgeata maxim la mijlocul barei se determin cu relaia:

, unde:- pi este presiunea interioar de injectare, n [daN/cm2];- L este distana maxim ntre reazeme, n [cm];- E este modulul de elasticitate longitudinal, n [daN/cm2];- h este nlimea plcii de formare, n [cm];

- I este momentul de inerie cm

8.5. Dimensionarea poansoanelor

Poansoanele matrielor de injectat au forme i seciuni diferite n funcie de forma i geometria pieselor injectate, iar diferenele de presiune care iau natere pe suprafaa poansonului n timpul procesului de umplere, determin ncovoierea acestuia ceea ce va conduce la apariia unor suprafee excentrice n piesa injectat.Dimensionarea poansoanelor se face avnd n vedere urmtoarele ipoteze simplificatoare:- se face abstracie de conicitatea poansoanelor introducndu-se dimensiuni medii (- fixarea poansoanelor se consider rigid;- n cazul poansoanelor cu alezaje de rcire, acestea se consider perforate;- masa proprie a poansoanelor nu se ia n considerare;- nu se ia n considerare efectul de amplificare al presiunii n zona lrgit a cuibului dinspre partea injectat ca urmare a ncovoierii poansonului;- nu se ia n considerare efectul de consolidare a fundului neperforat.Dimensionarea se face considernd poansonul ca o bar solicitat la ncovoiere, avnd n vedere tipurile de ncrcare .Momentul de ncovoiere este:

;Wef este modulul de rezisten la ncovoiere,

cm3;

daN/cm2 < a = 4000 daN/cm2 (efortul unitar admisibil la ncovoiere, pentru materialul din care este confectionat poansonul, OSC 8).

8.6. Deformarea poansoanelor

Considernd poansonul ca o bar n calculul deformaiei maxime a unui poanson aflat n consol, se pornete de la faptul c deformaia total se compune din deformaia datorat solicitrii la ncovoiere i deformaia datorat sarcinilor transversale :f = fi + ff [cm], unde:fi -este deformaia datorat solicitrii la ncovoiere, n [cm];ff- deformaia datorat sarcinilor transversale, n [cm].Deformaia total a unui poanson se calculeaz cu relaiaft = k1 k2 f [cm], unde:k1, k2 sunt factori de calcul;f - deformaia calculat Factorul k1 ia n considerare efectele presiunii materialului plastic din jurul poansoanelor, ca urmare a apariiei contrapresiunii, care se opune deformrii poansonului. Acest factor este o msur a raportului dintre presiunea efectiv i pierderea de presiune considerat .

unde: Pef este presiunea efectiv, adic presiunea rmas ca urmare a existenei contrapresiunii pe partea opus poansonului;Pc - contrapresiunea de pe faa opus poansonului.

Figura 8Pentru poansoane cu seciune dreptunghiular, factorul k1 se calculeaz cu relaia :

Figura 9

unde:L1 este limea poansonului;L2 - nlimea poansonului.Factorii a1 i a2 se calculeaz cu relaiile:

;

, unde:Lc este perimetrul seciunii poansonului, Lc=2 (L1 + L2) = 2 (4,5 + 5,4) = 19,8 cm; H - nlimea poansonului.

Factorul k2 ia n considerare presiunea necesar pentru umplerea matriei. Presiunea de injectare, necesar pentru umplerea cuiburilor unei matrie printr-un canal cu seciune dreptunghiular, respect, n aceleai condiii de injectare (material, temperatur, viteza frontului de curgere),

, unde:s este grosimea peretelui reperului.Presiunea de injectare solicit diferit poansonul, n funcie de grosimea peretelui reperului. Diferenierea este luat n considerare cu ajutorul factorului k2 care se calculeaz cu relaia:

unde:p este presiunea real necesar umplerii matriei;pc - contrapresiunea de pe faa opus poansonului.Pentru calculul factorului k2, cercetrile experimentale au condus la obinerea relaiei

unde:s - este grosimea de perete a piesei injectate, n [mm];a - viscozitatea aparent, n [Nm/s];

- debitul de material, n [cm3/s];L - limea de curgere a canalului, L = 2 (L1 + L2 + 2 s) = 21,4 cm pentru poansoane dreptunghiulare n [mm].

Cercetrile experimentale au fcut posibil trasarea unor diagrame care permit s se determine cu uurin ncovoierea total n funcie de dimensiunea exterioar a poansonului pentru diferite lungimi ale poansonului i grosimii de perete ale reperului injectat. Din diagram, ft = 0,014. Figura 10

8.7. Dimensionarea i deformarea plcilor matriei

Plcile matrielor de injectat sunt solicitate la ncovoiere i forfecare ca urmare a presiunii exercitate de materialul plastic asupra cuiburilor i a modului de rezemare.

Figura 111 platou mobil; 2, 8 plci de prindere; 3 bar distanier; 4 plac de sprijin; 5, 7 plci de formare; 6 poanson; 9 platou fix

Dup ce dimensionarea s-a facut constructiv, se determin deformarea plcii de sprijin (4) i a plcii de prindere (8) aflate indirect sub aciunea presiunii exercitate asupra poansonului (6) i a plcilor de formare (5) i (7).

Placa de sprijin (4) se consider ca fiind fixat rigid pe contur i ncrcat cu sarcin uniform distribuit. Sgeata produs ca urmare a deformrii se determin cu relaia:

, unde:

pi = 1102,5 daN/cm2; h = 10 cm; s = 7,4 cm; E = 2,1106 daN/cm2.

mm

Placa de prindere (8), fixat pe platoul (9) prevzut cu alezaj de centrare, de diametru D, se consider a fi o plac ncastrat pe contur i ncrcat cu sarcin uniform distribuit. n urma solicitrii de ncovoiere i forfecare, sgeata se determin cu relaia:

, unde:

pi = 110,5 daN/cm2; D = 5 cm; s = 1 cm; E = 2,1106 daN/cm2.

mm

Valorile deformaiilor sunt acceptabile.

CAP. 9 ALEGEREA SISTEMULUI DE RACIRE

9.1. Alegerea sistemului de rcire pentru placa de formare i poanson

Diametrul poansoanelor fiind relativ mic, doar placa de formare va fi prevzut cu sistem de rcire. Dimensionarea constructiv impune ca diametrul canalelor de rcire s fie d = 11 mm iar traseul canalelor s aib forma i dimensiunile din figura de mai jos.

Figura 12

9.2. Transferul de cldur ntre materialul plastic i matri

Cantitatea de cldur Q cedat de materialul plastic din cuibul matriei corpului matriei se determin cu relaia:Q = m (H2 H1), unde: m = masa pieselor injectate, inclusiv reeaua de injectare se determin ca fiind

, n care: mp este masa unei piese, mp = 89,75 g; L lungimea canalului de distribuie, L = 311 mm = 31,1 cm; D diametrul canalului de distribuie, D = 6,5 mm = 0,65 cm;

kg

entalpia materialului plastic la intrarea n matri, H2, n [kcal/kg], se determin din nomograma variaiei entalpiei PVC n funcie de temperatur, avnd n vedere c temperatura materialului plastic la intrarea n matri este Ti = (260 290)C, H2 = 65 kcal/kg; entalpia materialului plastic la demulare, H1, n [kcal/kg], se determin din nomograma variaiei entalpiei PVC n funcie de temperatur, avnd n vedere c temperatura n matri, la demulare, este Tr = (80 110)C, H1 = 18 kcal/kg.Dup nlocuiri, Q = m (H2 H1) = 0,55294 (65 - 18)= 25,99 kcal

9.3. Transferul de cldur ntre matri i mediul de rcire

Transferul termic de la matri la mediul de rcire se face prin convecie i se poate exprima cu relaia:QT = T ST (TpT TT), unde: T este coeficientul de transfer de cldur al mediului de rcire [W/m2K]; ST este suprafaa activ a canalelor de rcire [m2]; TpT este temperatura canalului de rcire la perete [K]; TT este temperatura mediului de rcire [K].Pentru calculul coeficientului de transfer de cldur al mediului de rcire, se va stabili mai nti natura regimului de curgere, calculndu-se numrul lui Reynolds cu ajutorul relaiei:

unde: viteza medie de rcire wT = 2600 m/h > 2300 m/h; diametrul canalului de rcire dc = 0,65 cm; vscozitatea cinematic a apei utilizat ca mediu de rcire T = 1,1910-2 St.Deoarece Re = 3944,9 regimul de curgere este turbulent iar coeficientul de transfer de cldur al mediului de rcire se va determina cu relaia:

,unde: T este conductibilitatea termic a apei utilizat ca mediu de rcire, T = 0,58 W/mK; dc = 6,510-3 m, diametrul canalului de rcire; criteriul lui Peclet se calculeaz cu relaia:Pe = Re Pr = 3944,9 15,42 = 60830,358 , n care: - Re = 3944,9 numrul lui Reynolds; Pr numrul lui Prandl se determin ca fiind:

unde: Cp , cldura specific a apei, Cp = 75,2 J/molK ;

, viscozitatea cinematic a apei, = 1,19 10-2 St;- KT, conductivitatea termic, KT = 0,58 J/msK.Dup nlocuiri, QT = T ST (TpT TT) = 13,824 103 0,0202 (303 333) = - 8387,04 cal = - 8,387 kcal, unde: W/(m2K), coeficientul de transfer de cldur al mediului de rcire; ST suprafaa activ a canalelor de rcire se calculeaz n funcie de lungimea canalelor Lcr i diametrul acestora dc:Lcr = 4 180 + 3 90 = 990 mmST = Lcr dc = 990 6,5 = 0,0202 m2TpT = 300C = 303 K temperatura canalului de rcire la pereteTT = 600C = 333 K temperatura mediului de rcire

9.4. Transferul de cldur n interiorul matriei

Cantitatea de cldur QE, transferat de la matri la mediul nconjurtor (platourile mainii i aer) se determin cu relaia:

unde:- suprafaa liber a matriei n contact cu aerul nconjurtor, SM , se determin avnd n vedere c cele trei dimensiuni de gabarit ale matriei sunt , SM=2 (L l) + 2 (L H) + 2 (l H) = 356480 [mm2]= 0,356 [m2]- coeficientul de emisie, e = (6 7) 103m2, e = 6,5 103 m2;- constanta Stefan-Boltzman, C0 = 5,6697 W/m2K4;- temperatura la suprafaa matriei, TMs = 300C, TMs = 303 K.

nlocuind valorile:Q + QE + QT = 25,99 8,387 1,105 = 16,515 kcal

9.5. Determinarea timpului de rcire prin calcul

Grosimea peretelui reperului injectat este s = 4 mm, astfel nct timpul de rcire se poate determina prin calcul folosind relaia:

unde: coeficientul A, se alege din tabelul 9.4, A = 0,61, n funcie de raportul,

, n care:- T0 , temperatura iniial de prelucrare a materialului plastic (figura 3.19 ), T0=2000C ;- TM , temperatura medie a matriei (figura 3.19) , TM=30oC ;- TP , temperatura maxim n mijlocul piesei injectate la aruncare, TP=70oC ;- TA , temperatura medie la aruncarea din matri a piesei injectate, TA=40oC,- s , grosimea peretelui piesei injectate [cm], s = 0,4 cm;- a , coeficient de difuzivitate termic (tabelul 9.5) , a=4,810-4 [s/cm] .

CAP. 10 ALEGEREA SISTEMULUI DE ARUNCAREPentru a putea alege sistemul de aruncare se calculeaz fora de demulare. Deoarece piesa este de form paralelipipedic nchisa cu miez de aerisire (figura 7.3,b din [1]) fora de demulare se determin cu relaia :

n care :- termenul (kC) se elimin ;- contracia liniar, C1 = 0,3%;- coeficientul de frecare dintre material i miez, = 0,1;- modulul de elasticitate al materialului plastic la temperatura de demulare,E = 23 103 daN/cm2 (tabelul 2.7);- grosimea peretelui, a = 0,5 cm ;- lungimea piesei, l = 7,4 cm ;- depresiunea din matrita, pmax = 100 daN/cm2;

FD < F2 fora de deschidere a mainii (4500 kN)

Se alege un sistem de aruncare cu plac dezbrctoare. Tija arunctoare (11) este acionat de tamponul mainii de injectare i prin intermediul plcilor (7) i (8) determin deplasarea tijelor intermediare (12). Acestea acioneaz placa dezbrctoare (2) care vine n contact cu suprafaa frontal a piesei pe care o extrage de pe poansonul (3) n timpul cursei de aruncare. Coloanele (13) i bucele de ghidare (14) ghideaz placa dezbrctoare n timpul cursei de aruncare i retragere. La nchiderea matriei, placa dezbrctoare este readus n poziia iniial datorit contactului cu partea fix a matriei de injectat.

Figura 13. Sistem de aruncare cu plac dezbrctoare:a, b - poziii de aruncare; 1 - buc de ghidare 2 - plac dezbrctoare; 3 - poanson; 4 - plac intermediar; 5 - plac; 6 - plac mobil; 7 - plac fixare tije eliminatoare; 8 - plac fixare tij arunctoare; 9 - urub; 10 - buc; 11 - tij arunctoare; 12 - tij intermediar; 13 - coloan de ghidare; 14 - element de reinere; 15 - buc de ghidare; 16 - piese.

CAP. 11 ALEGEREA SISTEMULUI DE CENTRARE SI CONDUCERE

Pentru centrarea prii fixe i a celei mobile a matriei n raport cu platoul fix i mobil al mainii de injectat se aleg soluiile c`onstructive prezentate n figurile 14 i 15 .Pentru centrarea i ghidarea plcilor matriei de injectat se folosesc tifturi cilindrice i coloane de ghidare. Soluia constructiv aleas este prezentat n figura 16.

Fig. 14 Centrarea matriei n partea fix: Fig. 15 Centrarea matriei n partea mobil:1 - platoul fix al matriei; 2 - inel de centrare; 1 - platoul mobil al matriei; 2 - buc de 3 - plac de prindere a matriei. ghidarere; 3 - tij arunctoare; 4 - urub.

Pentru centrarea i ghidarea plcilor matriei de injectat se folosesc tifturi cilindrice i coloane de ghidare. Soluia constructiv aleas este prezentat n figura 16.

Figura 16. Soluie constructiv de centrare1 - tift de centrare; 2 - buc de ghidare; 3 - plac de formare; 4 - plac de formare; 5 - coloan de ghidare; 6 - urub de prindere; A - partea fix a matriei; B - partea mobil a matriei.

Plasarea sistemului de ghidare se face pe diagonala matriei. n figura 17 se prezint poziia tifturilor de centrare i a uruburilor de prindere.

Figura 17

CAP. 12 SCHITA MATRITEI

12.1. Descriere i funcionare

Matria de injectat reperul cutie, care cuprinde majoritatea elementelor componente ntlnite la construcia matrielor de injectat, este o matri complex, cu 6 cuiburi, cu sistem de injectare cu canale de distribuie i cu sistem de rcire.Matria are dou plane de separaie, (I-I) i (II-II). Dup injectare, matria se deschide n planul de separaie (I-I). n timpul acestei faze, datorit contraciei pe miezul (6), produsul este extras din locaul de formare (2). Concomitent, elementul de reinere (18) extrage culeea din duza (24). Desprinderea produsului de pe miezul (6) are loc n timpul deschiderii matriei n planului de separaie (II-II) i este efectuat de placa extractoare (5), n urma tamponrii tijei centrale (14) n opritorul mainei de injectat. Legtura ntre tija central (14) i placa extractoare (5) se face prin intermediul plcilor (10) i (11) i a tijelor intermediare (15). Miezul (6) este fixat ntre plcile (19) i (7). Deschiderea matriei n planul de separaie (II-II) poate fi reglat prin modificarea poziiei surubului tampon de la opritorul mainei de injectat.

Figura 18

CAP. 13 ALEGEREA MATERIALELOR FOLOSITE LA CONFECTIONAREA REPERELOR CARE COMPUN MATRITA

Oelurile utilizate la confecionarea elementelor matrielor de injectat trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:- prelucrabilitate bun;- calitate bun a suprafeei;- tratamente termine simple;- deformaii reduse.n tabelul 4 sunt prezentate materialele din care sunt confecionate elementele constructive ale matriei din figura 18.Tabelul 4Poz.Denumirea elementului matrieiMaterialSTAS

1Plac de prindere fixOL 60500/2 86

2Loca de formare OLC15880 86

3Plac de formare OSC81700 86

4Plac intermediar I OLC45880 86

5Plac eliminatoare OLC45880 86

6Poanson OSC81700 86

7Plac intermediar II OL60500/2 86

8Plac intermediar III OL60500/2 86

9Plac de prindere mobil OL60500/2 86

10Plac port arunctoare OLC45880 86

12Plac arunctoare OLC45880 86

12urub M5x10 GR.6.8.-

13Buc de centrare OSC81700 86

14Tij central OLC45880 86

15Tij extractoare OLC45880 86

16Coloan de ghidare OLC15880 86

17urub M10x25 GR.6.8-

18Tij de reinere OLC45880 86

19Plac intermediar IV OL60500/2 86

20Buc de ghidare OSC81700 86

21urub M10x40 GR.6.8-

22Buc de ghidare OSC81700 86

23urub M6x12 GR.6.8-

24Duz OSC81700 86

25Inel de centrare OLC45880 86

26Buc de ghidare OSC81700 86

Bibliografie1. Agassant, E. B. - La mise en forme de matieres plastiques. Technique et documentation, Paris, 1989.2. Fetecu, C., 2007, Injectarea materialelor plastice. Editia a doua. Editura Didactica si Pedagogica R. A. Bucureti, 518 pag., ISBN 978-973-30-1971-8.3. Fetecu, C., Lacatus, M., 2004, Asigurarea calitatii reperelor obtinute prin injectarea maselor plastice. Editura Fundatiei Universitatii Dunrea de Jos din Galai, 75 pag., ISBN 973-627-114-5.4. Fetecu, C., 2001, Tehnologii de fabricatie a ambalajelor. Editura OIDICM, Bucureti, 317 pag., ISBN 973-8001-25-0.5. . Fetecu, C., Stan, F., Frumusanu, G., Cernega, O., 1999, Masini si utilaje pentru prelucrarea maselor plastice. Editura OIDICM, Bucureti, 227 pag., ISBN 973-9187-75-7.6. ere I. 1999, Matrie de injectat. Editura Imprimeriei de Vest, Oradea, 1999.7. ere I. 2001, Materiale termoplaste pentru injectare. Tehnologie. ncercri. Editura Imprimeriei de Vest, Oradea, 2001.8. ere, I. 1996, Injectarea materialelor termoplastice. Editura Imprimeriei de Vest, Oradea, 1996.9. ere, I. 1998, Matrie de injectat n exemple. Editura imprimeriei de Vest, Oradea, 1998.

11