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

ный подъем пуансона. Кроме того, работу следует вести только с сухим полимерным сырьем.

Как и при пресслитье, для облегчения удаления гото­ вой детали из формы поверхность ее рабочей емкости следует смазать или кремнийорганической жидкостью, или парафином.

При изготовлении деталей прямым прессованием определяют температуру и давление прессования, усад­ ку материала и продолжительность его отверждения. Чтобы найти рабочую температуру, при любом значении давления (в пределах от 1800 до 2000 njcM2) и при раз­ личных значениях температур (от 140 до 210° С) прес­ суют детали, у которых механически определяют сопро­ тивление на изгиб. За рабочую температуру прини­ мают такую, при которой получают наиболее прочные образцы.

Опять-таки при различных давлениях, в тех же пре­ делах, но уже при выбранной вновь температуре прес­ суют детали и определяют сопротивление на изгиб. Искомым будет такое давление, при котором прочность детали наибольшая.

Для определения усадки находят объемы готовой детали и рабочей емкости формы материала. Разность этих объемов, выраженная в процентах к объему гото­ вой детали, и будет усадкой, получающейся при отверж­ дении и охлаждении отвержденной детали в рабочей емкости формы (но никак не уменьшение объема сырого прессматериала до величины объема детали).

Продолжительность отверждения определяют так же, как и при изготовлении детали пресслитьем.

Продолжительность отверждения, температуру и дав­ ление можно определять на любой форме. Усадку сле­ дует определять на форме, предназначенной для изго­ товления цилиндрика высотой около 10 мм и диаметром

57

•около 20 мм.. Рабочая емкость такой формы должна быть в три раза больше изготавливаемой детали.

При прессовании деталей из пластмасс в большом количестве следует точно соблюдать дозировку. Для этого из картона или из плотной бумаги делают мерку, имеющую объем, соответствующий объему материала, который нужно засыпать в форму.

При ремонте текстильного оборудования прямым прессованием изготавливают детали из фенол-формаль- дегидных прессматериалов, волокнита и аминопласта, которые необходимо защищать от влаги. Для этого ука­ занные материалы хранят в полиэтиленовых или поли­ винилхлоридных мешках. Иногда перед работой сырье все же приходится подсушивать в сушильном шкафу при температуре около 50° С в течение часа.

При работе с фенол-формальдегидными прессматериалами и аминопластом образуется много пыли. Кроме того, для этих материалов характерна высокая усадка. Чтобы не делать большой рабочую емкость формы и из­ бежать пыления, материалы необходимо таблетировать. Таблетки прессуют на гидравлическом прессе при дав­ лении около 1000 н/см2 и комнатной температуре. Ис­ пользование таблеток упрощает дальнейшую дозировку материалов во время работы.

Формы, прежде чем закладывать в них таблетки, следует сначала прогреть до рабочей температуры и только после этого начинать прессование. Иначе мате­ риал не успеет осесть и пуансон трудно будет вставить. Продолжительность прогрева т составляет несколько се­ кунд; определяют ее по формуле: ах

• 5,79-g

= 1 - 0, 6 е

где t0 — температура внешней среды (принимается рав­ ной 20° С);

•58

tc — рабочая температура прессования в °С;

а — коэффициент температуропроводности материа­ ла (а = 0,5 • 10_3 м2ч) ;

R — радиус таблетки в см.

При работе с этими фенол-формальдегидными прессматериалами, волокнитом и аминопластом особых видов брака, отличающих эти материалы от других, не бывает.

Несмотря на правильно разработанный технологиче­ ский процесс изготовления детали из полимерного ма­ териала и правильное его исполнение, часто получить готовую деталь с неискаженными конечными надмолеку­ лярными структурами не удается, так как для этого нужно медленно отверждать деталь, подобрав соответ­ ствующее количество отвердителя, или медленно охлаж­ дать ее при работе с термопластичным материалом, что снижает производительность и может быть причиной повышения себестоимости детали. Восстановить деталь, придать ей свойства, соответствующие материалу с не­ искаженными надмолекулярными структурами, можно при проведении термообработки. Для этого деталь, из­ готовленную из термопласта, нагревают до температуры, близкой к точке перехода в вязко-текучее состояние (на несколько градусов ниже ее) и выдерживают при ней около 1 ч. Продолжительность прогрева 1 мм толщины детали приблизительно равна 3 мин. Затем деталь ох­ лаждают. Скорость охлаждения должна быть не свыше 10—15 град!мин. Чем она меньше, тем лучше будет деталь.

Если деталь изготовлена из термореактивного мате­ риала, то температура термообработки принимается на несколько градусов ниже верхней температурной грани­ цы работы этого материала в конструкции. Порядок термообработки такой же, как и для детали из термо­ пластичных материалов.

59

Л итейная оснастка

На текстильной фабрике детали из полимерных мате­ риалов изготовляют литьем под давлением в переносной форме, так как применение стационарных форм не­ выгодно.

Переносная форма состоит из основания, матрицы и сменных литников. Основание цельное; оно предназна­ чено для монтажа в нем матрицы и скрепляет все узлы формы. Матрица может представлять собой одну де­ таль, если изготавливаемая деталь имеет простой про­ филь, или состоять из нескольких, если профиль слож­ ный. Когда деталь остыла и ее нужно вынуть, сложная матрица разнимается на несколько частей. Внутри мат­ рицы имеется свободное пространство — рабочая ем­ кость формы. Эта емкость соединяется с ее наружной поверхностью литником, через который в форму зали­ вают расплавленный материал из плавильной емкости аппарата. Если деталь имеет большой объем или ее про­ филь сложный, в матрице ставится несколько литников, соединенных общим каналом. Несколько литников обес­ печивают равномерное распределение материала по все­ му объему рабочей емкости.

Вверхней части формы имеется несколько отверстий, предназначенных для выхода воздуха, вытесняемого из рабочей емкости расплавленным материалом. Диаметр отверстия примерно в три раза меньше диаметра лит­ ника, но не меньше 0,5 мм. Количество отверстий по возможности должно быть равно количеству литников.

Вусловиях фабрики при изготовлении деталей слож­ ного профиля или больших размеров трудно подогреть форму. Тогда в ее основании необходимо преду­ смотреть размещение электрических спиралей, подо­ гревающих матрицу. Их удобно располагать в сквозных

61

отверстиях матрицы или обоймы, изолировав фарфоро­ выми бусами.

Температуру формы измеряют хромель-коппелевой или хромель-алюмелевой термопарой, которая соединена с потенциометром ПГТ, необходимым для замера э.д.с. Для размещения рабочего спая в геометрическом центре

аппарата и рабочей емкостью формы небольшой, удель­ ное давление, при котором производится литье, не пре­ вышает 700—800 н/см2. При работе с самыми вязкими материалами оно может достигать 9000—10 000 н/см2. Проектируя форму, необходимо точно знать наибольшую вязкость материалов, которые могут быть применены для изготовления детали, по соответствующим справоч­ никам определить необходимое для работы с этими ма­ териалами удельное давление и рассчитать толщину де­ талей формы, которые испытывают это давление.

При расчете прочности деталей необходимо помнить, что расплавленные полимерные материалы не подчи­ няются закону Паскаля. Наибольшее давление испыты­

62

вают те участки формы,, плоскость которых перпендику­ лярна к направлению струйки материала, выходящей из литника. Так как эти участки находятся в самых жестких условиях, все расчеты на прочность выполняют только для них. При определении опасных участков не­ обходимо установить расположение внутри матрицы ра­ бочей емкости, направление струйки расплавленного материала, расположение литника. Для площади, пер­ пендикулярной направлению струйки входящего в фор­ му материала, рассчитывают удельное давление на осно­ вании величины давления в плавильной емкости (это давление известно из данных технологического процесса, разработанного для соответствующего полимерного ма­ териала). При расчете учитывают только величину дав­ ления в плавильной емкости, так как оно выше давления внутри формы. Так обеспечивается запас прочности, не­ обходимый для конструкции. Затем определяют толщи­ ну стенки опасного участка соответствующей детали формы. На основании полученной величины конструк­ тивно определяют профиль и остальные размеры детали-

Диаметр литника определяют по результатам опытов,, выполненных при подборе технологического процесса изготовления детали из тех полимерных материалов, для которых предназначается форма. Чтобы получать высококачественные полимерные детали из самых раз­ личных полимерных материалов, надо для этих мате­ риалов иметь соответствующие литники. Сменные лит­ ники должны быть расположены в специальном гнезде матрицы так, чтобы их можно было легко менять. Они должны быть вставлены в матрицу, чтобы обеспечить герметичность по скользящей посадке.

Объем рабочей емкости формы равен объему детали плюс величина усадки.

6 3

При проектировании формы необходимо считаться с некоторыми условиями ее изготовления. Чистоты по­ верхности детали из полимерных материалов достигают только при соответствующей чистоте поверхности рабо­ чей емкости формы. Необходимо поэтому изготавливать последнюю по десятому классу чистоты. Кроме того, так как необходимо обеспечить герметичность рабочей емко­ сти, следует добиться, чтобы в матрице не было даже самых мелких щелей и неплотностей. Детали сложной матрицы изготовляют по второму или третьему классу точности.

Для защиты от коррозии и механических повреждений поверхность рабочей емкости следует покрыть твердым хромом. Хорошие результаты получаются при электропо­ лировке поверхности и последующем ее хромировании.

Все детали формы обычно изготавливают из инстру­ ментальной стали У-8 или У-10. Закалки или другого вида термообработки, повышающего твердость металла, для деталей литьевых форм не требуется.

Оснастка для прямого прессования

Детали из полимерных материалов прямым прессо­ ванием изготовляют в соответствующей форме, пока­ занной на рис. 14. Так же, как и в форме для литья под давлением, в ней имеется пространство, куда помещает­ ся полимерный материал. В литературе иногда эту ем­ кость называют оформляющей. В нее вставляют пуансон так, чтобы он обеспечивал герметичность рабочей емко­ сти. Пуансон передает давление от пресса на полимер­ ный материал. Нижнюю поверхность его иногда делают профильной в соответствии с профилем верхней части изготавливаемой детали. Чтобы облегчить удаление го­ товой детали из формы, дно рабочей емкости матрицы

64-