Для качественного изготовления различных изделий из пластика важно создать правильный температурный режим, в противном случае произведенные детали будут иметь дефекты. В данной теме мы рассмотрим правила предварительного нагрева полимерного сырья и температуры, при которых должна проходит формовка изделий.
Данный вид подготовки материала к обработке необходим не только для улучшения податливости материала к обработке, но и для сокращения времени пользования формующего оборудования. Заготовка должна прогреваться в конвективной печи с хорошо циркулирующим воздухом, а температурная подача должна быть умеренной. Также поверхность заготовочного материала должна предохраняться от непосредственного температурного воздействия. При соблюдении всех этих условий изготовленное изделие будет обладать длительным сроком службы и высокой прочностью. В процессе прогрева не должно быть сквозняков, а термическая подача должна равномерно воздействовать на все участки материала и края включительно.
Нагрев заготовки должен быть равномерным. В процессе нагревания материал должен за короткое время достичь состояния деформации. На данном этапе обязательно следует учитывать особенности полимера и диапазон температурного действия, при котором происходит пластификация материала. Узнать диапазон пластификации определенного пластика можно в специальных таблицах.
Как показывает практика, температуры нагрева зависят еще и от толщины стенок заготовки. При нагреве толстостенных заготовок высокими температурами поверхность материала прогревается слишком быстро, что приводит к деструкциям и другим необратимым изменениям. Также верхний слой может набрать нужную температуру, а внутри материала она будет значительно ниже, что приводит к «заморозке» напряжений и ухудшениям стабильности изделий в дальнейшем по причине большого напряжения на поверхностном слое.
Выбор оптимальных термических показателей зависит от термодинамических характеристик пластика и выбранной методики нагрева. Рассчитать точные параметры нагрева очень сложно и дорого. Здесь нужно определять не только термодинамические свойства обрабатываемого материала, но и формовочного устройства и оборудования в целом. Легче и проще рассчитать эти параметры экспериментальным методом. Чтобы определить поверхностное распределение температуры можно применить инфракрасные термометры (бесконтактный способ) или специальные индикаторы.
Применяя такие вспомогательные инструменты еще можно вычислить распределение тепловой энергии при нагреве за счет излучателя.
В данном случае заготовку размещают меж двумя нагревателями. При этом между нагревательными устройствами и заготовкой находится фторопластовый материал, выполняющий роль разделительной пленки. Для плотного контакта используют прижим. Заготовка будет находиться в таком положении, пока не достигнет термического состояния соответствующего температурной подаче нагревателей. Температура должна распределяться равномерно по нагревателям иначе на заготовку будет воздействовать чрезмерная нагрузка.
Проводится в специальных термических шкафах с хорошо циркулирующим воздухом. Такая методика отлично подходит для нагрева толстостенных материалов из PETG, которые формуют с помощью вытяжки.
В данном случае нагрев производится от источников электромагнитного излучения воздействующего на поверхность, поглощающую эту энергию в виде теплового потока.
Полимерные листы поглощают в основном инфракрасный поток лучей. На качество поглощения тепла влияют такие характеристики как толщина материала, его цвет и длина излучаемой волны. Когда весь поток лучей поглощает поверхностный слой заготовки тепловая энергия не доходит до внутренних участков материала.Волны, имеющие длину от 1 до 1,4 мкм, проникают в полимер лишь на несколько миллиметров. А излучения длиной выше 2,5 мкм сначала воздействуют лишь на поверхностный слой полимера, поэтому для нагрева плотных заготовок придется затратить немало времени.
Инфракрасные нагреватели стандартной сборки обычно способны вырабатывать лучи всего ИК диапазона. А уже зависимо от классификации отличаются по своим максимумам в подаче волн разных спектров.
Керамические ИК излучатели обладают широким спектром излучения, и производимое ими тепло хорошо поглощается полимерными материалами. Приборы, вырабатывающие видимый спектр излучений выделяются только одним максимальным диапазоном в промежутке от 0,5 до 2 мкм. При таком интервале лучи проникают очень глубоко. Нагрев материала по всей толщине осуществляется не только благодаря тепловой проводимости, но и за счет прямого проникновения излучений внутрь.
При повышении температуры энергетический максимум смещается к более коротким волнам. Тепло проникающее в полимер еще зависит и от температуры излучающего устройства, что существенно сокращает время, затрачиваемое на цикл производства.
Но, следует учитывать и тот фактор, что способность тепловой передачи имеет свои пределы и зависит от типа пластика и его способности поглощать тепло. По этой причине излучатели, вырабатывающие видимый спектр лучей не всегда подходят для таких задач. Они могут перегревать поверхность, а внутренние слои не нагревать вовсе.
В итоге, слишком сильный нагрев приведет к повреждениям поверхностного слоя заготовки и снизит эксплуатационные сроки изделия, ухудшив стабильность материала и однородность его расцветки.
Термическая формовка пластиков требует тщательного подхода. От температуры прогрева и нагревания зависит качество изготавливаемых изделий и ресурсные затраты на производственный цикл формования. Выбор нагрева должен соответствовать требованиям имеющегося оборудования и типу обрабатываемого материала.
