Файл: Саваренский В.В. Изготовление деталей из полимерных материалов в текстильной промышленности.pdf

крывают, а закрывают его, когда в отверстии формы покажется материал. Далее опускают стол, вынимают ■форму, раскрывают ее, и после охлаждения до 40—60° С вынимают готовую деталь.

При большой загрузке пресса, чтобы облегчить под­ держание температуры и давления в нужных пределах, следует включать нагрев через потенциометр, связанный с. термопарой, находящейся в выпускном кране плавиль­ ной емкости. Потенциометр будет поддерживать по­ стоянную температуру автоматически.

Форму необходимо нагревать в печи или сушильном шкафу, обязательно контролируя ее температуру с по­ мощью термопары, вставленной в ее матрицу. Иногда в плавильную емкость вставляют манометр, предваритель­ но защитив его входную трубку от расплавленного ма­ териала. Расположение и способ присоединения мано­ метра определяются конструктивными особенностями

пресса.

Проектирование и изготовление прессов для литья полимеров текстильные фабрики должны осуществлять своими силами. Для этого необходимо знать объем са­ мой большой детали, которую понадобится изготавли­ вать, производительность участка литья, продолжитель­ ность заполнения формы при изготовлении наибольшей детали и допустимую продолжительность выдержки са­ мого устойчивого к окислительной деструкции материа­ ла, который предполагается перерабатывать. При под­ счете количества деталей, которые можно изготовить при загрузке пресса за один раз, величину продолжительно­ сти выдержки материала в расплавленном состоянии де­ лят на продолжительность заполнения формы. Если эту величину умножить затем на объем наибольшей детали, то получим объем плавильной емкости. Так как при ра­ боте указанный объем используется на 80—85%, его

80

Нагреватель цилиндра подбирают и рассчитывают по правилам, изложенным в справочной теплотехнической

литературе.

Порядок изготовления детали на литьевой машине такой же, как на прессе, только весь процесс автомати­ зирован. Машины целесообразно использовать на боль­ ших предприятиях, где детали могут изготавливаться сериями.

ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЗА ПРОЦЕССОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ФАБРИЧНОЙ ЛАБОРАТОРИИ

При работе с вторичным сырьем различных компози­ ций, полученных при введении в смолу наполнителей, и экспериментальных материалов технологические пара­ метры определяют по изменению их вязкости в расплав­ ленном состоянии при различных температурах и давле­

ниях.

Вязкость расплавленного полимерного материала можно определить двумя способами: ротационным и ка­ пиллярным. Ротационным способом вязкость определяют на пластометре Канавца (рис. 18) по изменению напря­ жения сдвига в процессе формования образца. Иссле­ дуемый материал располагают в матрице, которая вра­ щается от специального привода, допускающего плавное изменение числа оборотов. В этом положении образец плотно закрыт пуансоном и находится под определен­ ным давлением при определенной температуре (давле­ ние и температура могут плавно изменяться в широких пределах). Вращение матрицы через исследуемый мате­ риал передается на пуансон, который стремится повер­ нуться на некоторый угол. В неотвержденном материале

82

Изменяя температуру и давление, подбирают такие их значения, при которых исследуемый материал от­ верждается наиболее быстро и полно.

По опытным данным можно построить кривые зави­ симости напряжения сдвига, характеризуемого моментом вращения пуансона, от градиента скорости вращения матрицы. С помощью же таких кривых можно опреде­ лить участок значений давления, при котором вязкость подчиняется закономерностям Бингама. При формова­ нии детали из материала с такой вязкостью получается деталь, имеющая наименьшие внутренние напряжения и наибольшую прочность.

Пуансон опирается на плавающую опору, состоящую из системы дифференциалов, поставленных так, что по­ тери на трение в различных деталях взаимно компенси­ руются. Для замера угла закручивания пуансона на его верхнем конце имеется прилив, соединенный системой рычагов с маятником, который своим весом уравновеши­ вает усилие, воспринимаемое от матрицы и характери­ зующее направление сдвига в исследуемом материале. При изменении усилия сдвига изменится положение маятника, что будет зарегистрировано записывающей системой.

С помощью особого устройства можно быстро при­ соединить поршень, давящий на пуансон, к штоку, а к последнему специальный захват, которым вытягивают из обоймы матрицу, что необходимо для быстрого удале­ ния образца и прочистки рабочей емкости.

При выполнении исследования в обойму вставляют матрицу, нагревают ее до требуемой температуры, регу­ лируют редуктор на нужное число оборотов и загру­ жают определенную навеску исследуемого материала. Затем в матрицу опускают пуансон, присоединенный к штоку гидравлического цилиндра, прикладывают к нему

.84

нужное давление и включают редуктор привода матри­ цы. Записывающая система начинает работать автома­ тически. Когда опыт закончен, поднимают шток вверх,

которое можно плавно регулировать. Поршень вискози­ метра жестко соединен со штоком пресса. На вискози­ метре определяется перепад давления между плавиль­ ной и рабочей емкостями формы. Для этого цилиндр разделен на две части перегородкой со сменным литни-

85-

жом. Верхняя часть выполняет функции плавильной ем­ кости, нижняя — рабочей. Поршень вставлен в верхнюю

•часть. Дном нижней части является подвижный пуансон, соединенный жестко с упругим элементом, прогиб кото­ рого регистрируется индикатором часового типа. Ци­ линдр имеет электрический подогреватель. Температура измеряется хромель-коппелевой термопарой, располо­ женной внутри канальца обоймы с изоляцией из фарфо­

ровой трубки.

При исследовании полимерного материала навеску его (примерно около 20 г) засыпают в цилиндр, нагре­ вают до требуемой температуры и выдерживают около 30 мин для выравнивания температуры по всей массе. После этого с определенной скоростью опускают в ци­ линдр поршень. Он оказывает давление на материал, который начинает протекать через литник в рабочую ем­ кость. Скорость опускания поршня должна быть такой,

ходимое для входа расплавленного материала в литник.

« 6

Сопротивление литника определяют как разность усилий поддержания течения и входа материала в литник. На графике эта величина соответствует разности координат точек II и /.

На этот же график наносят и показания индикатора, соединенного с упругим элементом.

Измерения проводят при различных значениях ско­ рости течения материала, температуры и диаметра лит­ ника. На основании результатов измерений графически определяют для всех значений температуры и давления сопротивления литников, их входовые сопротивления, коэффициент вязкости, градиент скорости и напряжение сдвига. Для работы пригодны те значения температуры и давления, при которых вязкость, входовое сопротивле­ ние, напряжение сдвига и сопротивление в литнике имеют минимальное значение.

При расчете сначала определяют перепад давлений АР между плавильной и рабочей емкостями, который равен разности усилия, соответствующего выходу мате­ риала из литника в форму (точка III), и давления в ра­ бочей емкости в первый момент ее заполнения (точ­ ка IV), деленной на площадь S поперечного сечения литника:

По полученным результатам строят графическую за­ висимость сопротивления литника от его длины, так как литники различаются не только диаметром, но и длиной. Получается прямая, угол наклона которой зависит от скорости течения материала. Так как скорости течения взяты различные, прямых тоже получится несколько, от­ личающихся друг от друга углами наклона. Если их продолжить до пересечения с вертикальной осью графи­

87

ка, то точка пересечения будет соответствовать входо­ вому сопротивлению. Зная входовое сопротивление и от­ ношение сопротивления течению материала в литнике к площади последнего, определяют коэффициент вязкости по формуле

где Р — сопротивление течению полимерного материа­ ла в литнике в н • см/см2;

Рвх— входовое сопротивление в н ■см/см2; г — радиус литника в см;

I — его длина в см;

Q — объемная скорость течения материала в см!сек; Q= iuoP,

где R — радиус цилиндра вискозиметра; о — скорость опускания его поршня. Градиент скорости

г = Ъ *\ сек

Напряжение сдвига

Температуру литья* с большой точностью можно определить по методу, предложенному Р. И. Мамедовым и И. Ф. Канавцем. Он основан на том, что при литьевой температуре у одного образца исследуемого материала поток заполняет рабочую емкость вдоль ее оси через короткий литник, у другого тоже вдоль оси, но входит

* Подразумевается температура, при которой значения разрыв­ ной прочности для всех образцов одинаковы.

88