Термопластичните пелети често се пълнят с 30% стъклени влакна или минерален пълнител-състав, който се държи като фина шкурка при топлина и натиск. Тъй като това съединение се притиска и срязва върху повърхността на инструмента, стандартната нагревателна плоча от закалена стомана постепенно ще загуби своята прецизна плоскост поради абразивно износване. След като започне разграждането на повърхността, обикновено следва отклонение на толерантността на частта и поведение на залепване.
поради тази причина,повърхностна твърдост нагревателна плоча абразивни полимериподборът е основен проектен фактор в системите за формоване на полимери с-силно износване, особено когато пълните-стъкло или минерални-смоли се обработват непрекъснато.
Абразивно взаимодействие между напълнени полимери и повърхности на плоча
По време на формоването полимерната стопилка се изтласква през нагрятата плоча под значително налягане. Подсилващите пълнители в материала действат като твърди неравности, вградени в по-мека матрица.
Механизъм за износване на повърхности на плоча
Ако твърдостта на повърхността е недостатъчна, настъпва прогресивно увреждане:
Микро-надраскване на повърхността на плочата
Локализирано отстраняване на материал и изглаждане на повърхността
Загуба на плоскост в нагревателната зона
Повишено залепване на части поради увеличаване на грапавостта на повърхността
С течение на времето тези ефекти намаляват както точността на размерите, така и консистенцията на термичния контакт.
Минимални изисквания за твърдост на повърхността
За обработка на абразивни полимери повърхностна твърдост най-малко60 HRC (Rockwell C)обикновено се изисква да се поддържа приемлива устойчивост на износване.
При това ниво на твърдост, повърхността е способна да устои на рязане и изораване от вградени стъклени или минерални пълнители, което значително удължава експлоатационния живот.
Плочата се нуждае от броня не само за структурна защита, но и за запазване на нейната термична и геометрична цялост при повтарящи се механични натоварвания.
Инженерни методи за постигане на висока повърхностна твърдост
Използват се няколко стратегии за инженеринг на повърхността за постигане на необходимата твърдост в системите с нагревателни плочи.
Азотиране на инструментална стомана
Азотирането е термохимичен дифузионен процес, който въвежда азот в стоманената повърхност, образувайки закален слой от съединение.
Дълбочина на корпуса: обикновено 0,1–0,5 mm
Твърдост на повърхността: обикновено над 60 HRC еквивалент
Предимства: добра устойчивост на износване с минимално изкривяване на размерите
Азотираните слоеве осигуряват издръжлива повърхност, -устойчива на умора, подходяща за непрекъснат термичен цикъл.
Твърдо хромирано покритие
Твърдото хромирано покритие осигурява плътно, устойчиво{0}}на износване метално покритие.
Диапазон на дебелината: приблизително 0,025–0,1 mm
Твърдост на повърхността: обикновено надвишава 70 HRC
Предимства: ниско триене и добри свойства на освобождаване
Твърдият хром обикновено се прилага в среда, изискваща както устойчивост на абразия, така и ниска повърхностна адхезия.
Чрез-закалени инструментални стомани
Високо{0}}легираните стомани като H13 често се използват в конструкцията на плочи.
Еднаква твърдост през цялото напречно-сечение
Добра устойчивост на термична умора
Стабилни механични характеристики при повтарящи се цикли на нагряване
Въпреки че не е покритие, чрез-втвърдяването осигурява базова издръжливост при абразивни приложения.
PVD покрития за изключителна устойчивост на износване
За силно абразивни състави често се прилагат покрития с физическо отлагане на пари (PVD).
Типична дебелина: няколко микрона
Твърдост: често надвишава 80 HRC еквивалент
Често срещани материали: титанов нитрид (TiN), хромов нитрид (CrN)
Въпреки тяхната тънкост, PVD покритията осигуряват изключителна повърхностна твърдост и ниски характеристики на триене, като значително намаляват степента на износване.
Значение на целостта на покритието
Твърдостта сама по себе си не е достатъчна, ако качеството на покритието е компрометирано.
Критични изисквания за покритие
За да осигурите-дългосрочна ефективност:
Покритието трябва да е еднакво по дебелина
Адхезията към основата трябва да е здрава и без{0}}дефекти
Трябва да се премахнат дупки или микро{0}}пукнатини
Непрекъснатостта на повърхността трябва да се поддържа през термичните цикли
Единична пробив в твърдия слой може да разкрие подлежащия субстрат, създавайки локализирана начална точка на износване, която ускорява разграждането.
Въздействие върху качеството на частта и стабилността на процеса
Износването на повърхността на нагревателните плочи пряко влияе върху качеството на формованите части.
Размери и повърхностни ефекти
С напредване на износването:
Формованите части могат да се отклоняват от допустимите отклонения на размерите
Качеството на повърхността може да се влоши
Силите на изтласкване могат да се увеличат поради сцепление
Еднородността на топлинния контакт може да бъде намалена
Тези ефекти се засилват с течение на времето, увеличавайки процентите на скрап и честотата на поддръжка.
Съображения за термична и механична стабилност
Повърхностните обработки трябва да останат стабилни при условия на термичен цикъл, типични за системите за нагряване на пресоване.
Устойчивост на термичен цикъл
Покритията и втвърдените слоеве трябва:
Поддържайте адхезията по време на повтарящи се цикли на нагряване и охлаждане
Устойчиви на напрежения при несъответствие при термично разширение
Запазва твърдостта при работни температурни диапазони
Неизправност в който и да е от тези аспекти може да доведе до разслояване или микро{0}}напукване.
Стратегия за избор на материал за абразивни приложения
Изборът на повърхностна обработка зависи от вида на пълнителя и натоварването.
Насоки,-базирани на приложение
Умерено натоварване със стъклени влакна: често са достатъчни азотирани повърхности
Високо минерално или високо съдържание на стъкло: препоръчва се твърд хром или H13 стомана
Среди с екстремно износване: предпочитат се PVD покрития
Тежестта на абразивността на пълнителя директно определя необходимата граница на твърдост.
Заключение
Избирането на правилната твърдост на повърхността за нагревателна плоча, използвана при формоване на полимер с абразив-пълнеж, е от съществено значение за поддържане на точността на размерите, качеството на повърхността и експлоатационната дълготрайност. Минимална твърдост от 60 HRC, постигната чрез азотиране, твърдо хромиране, чрез-закалени инструментални стомани или PVD покрития, осигурява ефективна устойчивост срещу износване от стъклени- и минерални-съединения.
Ефективенповърхностна твърдост нагревателна плоча абразивни полимерипроектирането започва с гарантиране, че повърхността е по-твърда от абразивните частици, с които контактува, като по този начин се запазва както геометрията на инструмента, така и целостта на продукта. В-системите за термично формоване с високо износване издръжливостта се определя не само от основния материал, а от инженерната броня на повърхността му.
