close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

- Sumitomo (SHI) Demag Russia

код для вставкиСкачать
ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
Литье под давлением реактопластов:
специфика и перспективы
Для организации изготовления корпусных деталей своего электромонтажного оборудования
компания Siemens незадолго до конца прошлого столетия приступила к созданию собственного
производства изделий из стекловолокнистых пастообразных премиксов типа BMC на основе
олигоэфирного связующего на площадке в г. Регенсбурге. Для реализации этого проекта сначала
были выбраны машины серии Fahr-Bucher, которые в то время считались одними из лучших среди
оборудования для переработки реактопластов. Во время расширения своего производства в 2006 и
2011 гг. компания Siemens нашла в лице компании Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH
(г. Швайг) достойную альтернативу ставшему уже неплатежеспособным прежнему поставщику
оборудования. Это позволило обеспечить возможность прямого переноса проверенных на практике
процессов на новые установки.
С. Ранер, Rahner Reports
О
сновными видами продукции предприятия
компании Siemens в г. Регенсбурге (Германия)
являются автоматические выключатели, срабатывающие при возникновении тока перегрузки или
тока утечки, а также линейные защитные автоматы. Как
в обычных зданиях, так и в промышленном секторе, например, в распределительных шкафах машин, эти электромонтажные системы защищают жизнь людей, предотвращают опасность возникновения пожаров из-за
неисправностей электрооборудования и предохраняют электрические кабели от повреждений, причинами
которых могут стать перегрузки или короткие замыкания. Соблюдение жестких требований стандартов в
процессе изготовления этих систем гарантирует надежное разъединение электрических контуров.
Внутреннюю начинку защитного автомата, как правило, образуют металлические штампованные или изготовленные методом гибки стальные или медные детали, а также пластиковые детали из полибутилентерефталата, поликарбоната или полиэфирсульфона. Они
заключаются в корпуса, изготовленные из устойчивых
к воздействию высоких температур и характеризующихся высокой стабильностью формы реактопластов
или термопластов, образуя вместе с ними согласованные между собой системы обеспечения безопасности.
«Мы частично закупаем необходимые комплектующие для своих изделий», – говорит заведующим производством Стефан Шлаус (Stephan Schlauss). – «Однако в области переработки полимерных материалов
доля изделий собственного производства достаточно
велика и составляет около 50 %. При этом мы выпускаем больше литьевых изделий из термопластов чем из
реактопластов, переработка которых литьем под давлением существенно отличается и требует гораздо более
строгого соблюдения температурно-временного режима подготовки материала, впрыска и выдержки в литьевой форме во избежание его преждевременного отверждения. И вообще на рынке существует мало предпри-
28
ятий, специализирующихся на переработке реактопластов литьем под давлением».
Реактопласты – экономически выгодная
альтернатива
Герберт Шнеебергер (Herbert Schneeberger), выполняющий на заводе в г. Регенсбурге обязанности технолога по производству полимерных изделий, рассказал
о сферах применения деталей из реактопластов: «Для
изготовления крышек и корпусов наших линейных защитных автоматов мы используем в основном реактопласты. В отдельных случаях могут применяться и термопласты, однако они должны обладать достаточно высокой теплостойкостью, что обусловливает повышенную стоимость этих материалов. По этой причине мы
часто отдаем предпочтение именно реактопластам».
Наряду с переработкой сыпучих реактопластов на
Регенбургском предприятии осуществляются целенаправленные инвестиции в развитие технологии литья
под давлением изделий из пастообразных премиксов
Фото 1. Герберт Шнеебергер, технолог по производству полимерных
изделий на заводе компании Siemens в г. Регенсбурге, доволен
качеством литьевых изделий из BMC (все фото: Rahner Reports)
2014 / № 7
ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
типа ВМС (Bulk Moulding Compound). В настоящее время на собственном литьевом оборудовании перерабатываются ежегодно около 800 т этих высоконаполненных
стеклянными волокнами и гидроксидом алюминия ненасыщенных олигоэфирных связующих. «При использовании ВМС мы видим большие преимущества с точки зрения обеспечения стабильности размеров изготавливаемых изделий. Наш поставщик материалов учитывает формулируемые нами при разработке новых видов продукции требования и превращает их в реальность путем целенаправленного создания соответствующих премиксов.
Поскольку этот материал в отвержденном виде не поглощает влагу, изготовленные из него изделия на протяжении длительного времени сохраняют свои размеры, а также не подвержены изменению механических и электрических свойств. В общем и целом изделия из BMC подкупают благоприятным соотношением показателей цены и эффективности их производства и эксплуатации», – констатирует Герберт Шнеебергер (фото 1).
Успешный перенос технологии на оборудование
компании Demag
В 1988 г. высокая стабильность размеров продукции
сыграла роль решающего аргумента за то, чтобы приступить к освоению технологии переработки BMC. В 2006 г.,
когда впервые возникла необходимость в расширении
производственных мощностей, компании Siemens пришлось расстаться с прежним производителем оборудования, который к тому времени прекратил изготовление
машин для переработки BMC, и заняться поиском нового
партнера. «Особенно важной задачей для нас было приобретение такой системы подачи пастообразного материала, которая была бы аналогична уже проверенной в наших
условиях системе», – сообщил Герберт Шнеебергер. – «От
одного из своих поставщиков мы получили информацию,
о том, что он эксплуатирует машины компании Demag и
в полной мере удовлетворен работой этого оборудования. В результате мы приняли решение также обратиться к этой компании». После этого компания, носившая в
то время еще название Demag Plastics Group, поставила
компании Siemens систему, которая, по словам Герберта
Шнеебергера, «один в один походила на использовавшуюся ранее». Благодаря этому компании Siemens удалось
Фото 2. В 2011 г. завод компании Siemens в г. Регенсбурге увеличил
свои производственные мощности за счет ввода в эксплуатацию двух
базирующихся на литьевых машинах серии Systec установок для
переработки пастообразных премиксов
www.polymerbranch.com
29
ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
а
б
Фото 3. Изготовленная из BMC методом литья под давлением часть
корпуса линейного защитного автомата до (а) и после (б) удаления грата
привести в полное соответствие с предыдущей концепцией не только известную технологию Polystopfer,
но и геометрические характеристики и размеры шнека для транспортировки пастообразных премиксов, а
также геометрические параметры сопла узла впрыска.
«В конце концов на новом оборудовании на всех этапах
процесса – начиная от подачи материала и заканчивая
впрыском – нам удалось добиться точно таких же параметров, как и на ранее эксплуатировавшихся машинах. Это было очень важным преимуществом для нас,
так как мы смогли все апробированные до этого времени процессы и технологические параметры напрямую
и без значительных затруднений перенести на новую
литьевую машину с усилием смыкания 2000 кН», – отметил Герберт Шнеебергер.
Учитывая все эти обстоятельства, во время очередного увеличения производственных мощностей в
2011 г. компания Siemens уже без колебаний снова обратилась к компании, сменившей к тому времени свое
название на Sumitomo (SHI) Demag. Новые гидравлические установки относятся к серии Systec и работают
с усилием смыкания 1600 кН (фото 2). «В первую очередь мы начали производить по технологии литья под
давлением изделия из пастообразных премиксов, которые прежде изготавливались прессованием из сыпучих
реактопластов. В дополнение к этому мы использовали
новые машины как средство выравнивания мощностей
ранее установленного оборудования, которое периодически приходится останавливать для проведения сервисного обслуживания», – так объясняет Герберт Шнеебергер основания движущие мотивы для новых инвестиций. На обtих литьевых машинах модели Systec-160
в шестигнездных литьевых формах в трехсменном режиме работы до шести дней в неделю изготавливаются
крышки и корпуса для линейных защитных автоматов.
Обе машины оснащены линейными роботами, которые
извлекают готовые изделия из литьевой формы и укладывают их на ленточный транспортер. С него корпуса
и крышки напрямую попадают в дробеструйный аппарат непрерывного действия, где с них путем обработки полиамидными гранулами удаляется грат.
Фото 4.
Выборочный
визуальный
контроль изделий
из BMC до
поступления их
в установку для
удаления грата
вается усилие запирания формы, а ее окончательное
заполнение обеспечивается за счет подпитки», – описывает технологический процесс Герберт Шнеебергер
(фото 5) и продолжает – «Благодаря этому уровень
образования грата остается достаточно низким». Чем
меньше толщина грата, тем ниже затраты на материал
и дополнительную обработку отливок. Решающее значение при этом приобретает качество литьевой формы. «По этой причине почти все необходимые для переработки реактопластов литьевые формы мы изготавливаем самостоятельно и предусматриваем соответствующие инвестиции в их обслуживание и поддержание в надлежащем состоянии», – подчеркивает
Герберт Шнеебергер.
При создании литьевых форм для изготовления изделий новых видов в оформляющую полость дополнительно встраиваются датчики давления. Результаты анализа изменения давления внутри литьевой формы на протяжении рабочего цикла используются впо-
Образование грата как критерий качества
литьевой формы
«Благодаря четко согласованному технологическому процессу удается удерживать в допустимых границах образование грата на отливках (фото 3 и 4). Впрыск
материала осуществляется в закрытую отвакуумированную литьевую форму. При этом на очень короткое
время уменьшается (для облегчения удаления некоторого количества летучих), а затем снова восстанавли-
30
Фото 5. Система Polystopfer для подачи материала (справа), а также
мощные отсасывающие системы над нагнетающим устройством
и зоной литьевой формы являются наиболее характерными
признаками, отличающими установки для переработки
термореактивных премиксов от литьевых машин для переработки
термопластов
2014 / № 7
ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
следствии при изготовлении новых форм для производства изделий этого же вида. «Поскольку мы заранее знаем, какие настройки необходимо выполнить, то
при изготовлении дополнительных литьевых форм уже
можно отказаться от использования интегрированных
датчиков внутреннего давления без ущерба для качества производимых изделий», – констатирует Герберт
Шнеебергер. Компания Siemens в области переработки
пастообразных премиксов выигрывает, прежде всего,
за счет использования всей цепочки видов деятельности, создающих добавленную стоимость. Все рабочие
этапы изготовления продукции, начиная от разработки, конструирования и изготовления литьевых форм
вплоть до литья под давлением и сборки изделий, выполняются на заводе в Регенсбурге.
Особенности переработки BMC
Процесс литьевой переработки термореактивных
премиксов по ряду аспектов существенно отличается от литья под давлением термопластичных материалов. Одной из важных конструктивных особенностей литьевой машины, предназначенной для этих
целей, является специально разработанное устройство для подачи поставляемой в мешках и напоминающей квашеную капусту массы (фото 5). Изготовленные компанией Sumitomo (SHI) Demag шнековые
нагнетающие устройства модели Poly 100 с гидравлическим приводом подают пастообразную массу
к шнеку, осуществляющему транспортировку мате-
www.polymerbranch.com
Фото 6. В системе Polystopfer пастообразный премикс с помощью
нагнетающего шнека подается в узел пластикации и подводится
к шнеку для транспортировки и последующего впрыска
риала и его последующий впрыск в нагретую форму
(фото 6). При открытой крышке обслуживающий персонал получает удобный доступ к резервному контейнеру емкостью 100 л.
На предприятии компании Siemens обслуживающий установку рабочий при каждой загрузке вручную загружает примерно три мешка (около 36 кг) пастообразного премикса (фото 7). Это позволяет исключить перебои в процессе литья под давлением.
Оптические датчики контролируют уровень остатка материала. Как только возникает необходимость
31
ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
Фото 7.
Вместимость
системы
Polystopfer равна
приблизительно
объему
содержимого
трех мешков
пастообразного
премикса, которые
загружаются
вручную
дозирования материала на литьевой машине, нагнетающий шнек начинает вращаться. За счет этого перед шнеком создается определенный напор, величина которого регистрируется датчиками и регулируется путем изменения частоты вращения шнека.
При этом влажный пастообразный премикс с помощью поворотного рычага направляется через боковую загрузочную шахту в охлажденный цилиндр
шнека, транспортирующего премикс. Для того, чтобы процесс отверждения BMC начинался только в
литьевой форме, необходимо термостатировать цилиндр и зону сопла, поддерживая их температуру на
уровне примерно 35–40 °C. Нагрев и термостатирование литьевой формы при температуре 160–170 °C
осуществляется с помощью электронагревательных
патронов или колец. Только при соприкосновении
с нагретой поверхностью литьевой формы пастообразый премикс переходит в вязкотекучее состояние и распространяется внутри оформляющей полости литьевой формы, где протекает химическая
реакция отверждения олигофирного связующего
BMC. Достоинствами этого вида термореактивного связующего, отверждающегося по радикалоцепному механизму химической реакции, являются минимальное количество летучих и малая продолжительность периода отверждения (время цикла не
превышает полминуты).
Цель достигнута
Еще одной важной особенностью оборудования
для переработки олигоэфирных BMC является наличие отсасывающих систем над зонами подачи материала и литьевой формы. Исходный пастообразный премикс содержит стирол, который, с одной стороны, выполняет роль активного разбавителя, улучшающего текучесть материала, а с другой стороны, в качестве необходимого компонента участвует в процессе отверждения. В целях минимизации попадания выделяющегося стирола в окружающее рабочее пространство на
32
Фото 8. Смонтированная над литьевой формой система отсасывания
обеспечивает удаление как летучих, так и других препятствующих
полноценному заполнению литьевой формы газов
предприятии компании Siemens смонтированы мощные отсасывающие системы. «Мы обеспечиваем отсасывание газов над нагнетающим устройством и над
литьевой формой, а также систематически контролируем содержание стирола в воздушном пространстве
производственного помещения, поддерживая его всегда ниже допустимой нормы», – сообщает Герберт Шнеебергер. Описанные выше системы вакуумирования и
обезвоздушивания гнезд литьевой формы и пространства над формой (фото 8) приобретают еще более важное значение, если принять во внимание, что в процессе отверждения, хотя и в небольшом количестве, также
выделяются газообразные летучие. Кроме того, другие
газы, например, содержащий загрязняющие вещества
воздух или опережающий стирольный газовый фронт,
могут создавать препятствия для полного заполнения
гнезд литьевой формы.
«Самая важная наша задача заключается в обеспечении стабильно высокого качества продукции. При
этом приходится учитывать, что взаимодействие между человеком, машиной и литьевой формой при переработке термореактивных премиксов в значительно большей степени подвержено различным влияниям, чем в случае работы с термопластами», – резюмирует Герберт Шнеебергер, одновременно подчеркивая
всю сложность переработки полимерных материалов
этой группы.
Injection Moulding of Thermosets: Specifics and Prospects
S. Rahner
With a view to manufacturing its housing components, which are used in
the area of electrical installation, Siemens started to set up its own BMC
manufacturing facility at its Regensburg plant shortly before the turn of
the millennium. Initially, the first choice was Fahr-Bucher, generally
considered the leading brand in the area of mechanical engineering
involving thermosetting plastics. In connection with the capacity
expansions to be realised in 2006 and 2011, Siemens had found a perfect
alternative to the original supplier, who had become insolvent by then, in
Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH, Schwaig. From material
charging all the way to the injection nozzle, Sumitomo (SHI) Demag was
able to offer the same technology, which meant that the processes that
had become established by then could be transferred directly to the new
installations.
2014 / № 7
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа