Файл: Технология металлов и других конструкционных материалов учеб. пособие.pdf

чее масло. Повышения производительности достигают предвари­ тельным подогревом пресс-материала до температуры его затверде­ вания. Для прессования используются гидравлические и механиче­ ские прессы как простого, так и двойного действия. Удельное дав­ ление прессования в зависимости от рода материала изделия 200—600 кГ/см2.

Формование при низком давлении и в вакууме. Для изготов­ ления крупногабаритных деталей из композиций на основе эпоксид­ ных, полиэфирных и фенольных смол, способных затвердевать при

Рис. 295. Прессование под низким давлением:

Синтетическая смола предварительно подвергается частичной полимеризации, достаточной для затвердевания в течение 1—2 ч при введении в нее катализаторов. В качестве пресс-материала обычно используются волокно или ткань (хлопчатобумажная, стек­ лянная, синтетическая и др.), пропитанные смолой.

Формы для формования' изделий при низком давлении (рис. 295, а, б) изготавливают из гипса, бетона, дерева, полимерных материалов и легкоплавких металлов. Формующим силовым эле­ ментом является эластичный баллон 1 из резины или из полимерно­ го материала, в который под давлением 8—12 ати подается воздух, вода или масло. Пресс-форма 3 нагревается до 80°. После затвер­ девания газ или жидкость из баллона выпускается и извлекается изделие 2. При вакуумном формовании (рис. 295, в) форма с ис­ ходным материалом помещается в баллон, из которого затем выка­ чивается воздух. Под действием атмосферного давления баллон прижимает пресс-материал к форме, способствуя получению тре­ буемой конфигурации изделия и его отвердеванию.

Плитовое прессование. Методом плитового формования по­ лучают листы и плиты, а также детали более сложной формы (втул­ ки подшипников скольжения, заготовки шестерен и др.) из пласти­ ков со слоистыми или мелкокусковыми наполнителями. Плитовым

491

методом прессуют текстолит, асбестотекстолит, гетйнакс, лигнофоль (древеснослоистый пластик) и др.

Для изготовления слоистых пластиков наполнители пропиты* ваются связующей смолой и укладываются на плитах или формах, соответствующих конфигурации детали, затем заготовки устанав­ ливают на пресс, нагревают и прессуют. Температура прессова­

вой ткани и бумаги. Для прессования материала на основе стекло­ ткани применяют давление 20—50 кГ/см2. Время прессования 4—5 ч.

Прессование производится на гидравлических прессах различ­ ных конструкций. Наибольшая производительность достигается на этажных прессах, у которых на нескольких плитах одновременно устанавливается много заготовок.

Количество наполнителя зависит от толщины материала и сте­ пени его уплотнения. Содержание смолы в тканевом и бумажном наполнителе составляет 30—55%, в древеснослоистых пластиках — 15—20%.

Литье под давлением. Этим методом в основном формуются изделия из термопластичных материалов (полиэтилена, полиами­ дов, полистирола и др.), но иногда его используют для получения деталей и из термореактивных материалов.

Исходный материал с пластификатором загружается в бункер 1 литьевой машины (рис. 296), из которого он определенными доза­ ми поступает в нагнетательный цилиндр 2. В цилиндре материал нагревается нагревателями 4. Нагнетательным поршнем 3 разогре­ тый материал через переходник 6 подается в пресс-форму 7. Для лучшего перемешивания и прогрева материала в нагнетательном цилиндре имеется обтекатель 5. Термопластичные материалы в на­ гнетательном цилиндре нагреваются до температуры размягчения и течения, а термореактивные — до температуры, несколько мень­ шей температуры отвердевания. Окончательный нагрев происхо­ дит при прохождении через переходник.

492

При конструировании пресс-форм учитывается усадка матери­ ала при затвердевании. У кристаллических полимеров (полиэтиле­ на, полиамидов и полихлорвинила) усадка довольно высока: в за­ висимости от ориентировки кристаллов она может доходить до 2%. Усадка аморфных материалов сравнительно невелика (0,4—0,6%)

иодинакова во всех направлениях.

Втиповой пресс-форме для литья пластмасс под давлением (рис. 297) гнезда для формовки двух деталей образуются двумя

плитами 1 и 2, взаимная центровка которых осуществляется на­ правляющими пальцами 3. Материал поступает через главный пи­

тавливают не только детали различ­ ной конфигурации, но и профильные заготовки, в частности трубы.

При этом применяются специальные приставные головки. Экструзия. Экструзионным формованием изготавливают тру­

бы, листы, пленки и различные профили. Этот метод основан на вы­ давливании полимерного материала из цилиндра (экструдера) че­ рез насадку, имеющую профильное отверстие (рис. 298). Насадки для производства труб имеют дорн, образующий выходное отвер­ стие в виде кольцевой щели.

Исходный материал в виде порошка или гранул с пластифика­ тором загружается в бункер 1, из которого шнеком 3 подается к насадке. Шнек, вращающийся со скоростью 80—100 об/мин, пере­ мешивается и уплотняет материал. Уплотнение происходит за счет

рого к выходу возрастает. Нагрев цилиндра производится паром или горячей водой. Для предотвращения налипания материала на шнек последний охлаждают проточной водой. После выхода из на­ садки прессованный профиль охлаждается воздухом или водой.

Имеются экструдеры, в которых материал нагревается за счет трения о стенки цилиндра, о поверхности шнека и трения друг о друга частиц материала. Скорость вращения шнека в этом случае

около 1000 об/мин.

Различные профили и трубы образуются непосредственно в наса'дках экструдера. Для получения пленок образовавшуюся трубу на выходе из насадки не охлаждают, а раздувают сжатым возду­ хом (0,2—0,3 ати). При этом происходит продольная и поперечная

493

вытяжка материала. Раздутая труба поступает в специальные валки, обжимающие ее в пленку.

Обработка давлением. Давлением обрабатывают листовые пластмассы в холодном и горячем состоянии. Обработка пластмасс давлением в силу особенностей их термомеханических свойств не­ сколько отличается от обработки металлов.

Разделительные операции можно производить как в холодном, так и в горячем состоянии. В зависимости от требований к каче­ ству среза, от конфигурации детали и ее толщины применяют подо­ грев только материала, только инструмента, а также материала и инструмента.

путем. Например, установлено, что оптимальная температура вы­ рубки-пробивки гетинакса 100—125°, текстолитов 80—90°, стеклотекстолитов 70—90°. Винипласт, целлулоид, полиэтилен и анало­ гичные им материалы штампуют без подогрева. Штампы нагрева­ ются до 70—110°.

. Для предотвращения обламывания и образования трещин по линиям среза разделительные операции часто производят с прижи­ мом. Зазоры между пуансоном и матрицей в штампах для вырубкипробивки листовых пластмасс принимаются меньшими, чем при аналогичных операциях обработки металлов. Резка листов пласт­ масс производится на ножницах с параллельными ножами.

Вырубка деталей из пластмасс сопровождается пружинением материала. При этом наружные размеры детали получаются боль­ ше размеров матриц, а размеры отверстий — меньше размеров пуансонов.

При раскрое листового материала следует учитывать меньшую прочность и большую пластичность пластмасс по сравнению с ме­ таллами. Это прежде всего указывается на размерах перемычек. В зависимости от размеров и формы вырубаемых деталей величина перемычек для хрупких пластмасс составляет 1—3 толщины листа, для упругих 1 —1,5 толщины листа.

Гибкой формуются детали в основном из термопластичных материалов, а также из - термореактивных на основе медленно отвердевающих смол. В последнем случае гибка должна быть. произведена до окончательного отвердевания смолы. Перед гибкой материал нагревается: текстолит до 150— стеклопласт до 220—230°, пластифицированный полихлорвинил до 130—150° и т. д. Мелкие детали гнутся в штампах, крупные — вручную по шаблону.

Отбортовка пластмасс производится также, как и листового ме­ талла.

Вытяжку и формовку листовых пластмасс производят двумя способами — при соприкосновении материала с рабочими поверх­ ностями матриц и'пуансонов и без соприкосновения или с частич­ ным соприкосновением. В первом случае схема операции такая же, как и для металлов. Отличие заключается в нагреве материала

494

перед вытяжкой до температур таких же, как и при гибке, а также в величинах технологических параметров (коэффициент вытяжки, скорость обработки и др.).

Вытяжку и формовку производят давлением жидкости или воз­ духа и вакуумом. При гидравлическом формовании (рис. 299) давление жидкости в гидравлической камере 1 равномерно переда­ ется на заготовку, которая принимает форму матрицы 2, закреплен­ ной в подушке 3. Между заготовкой и гидравлической камерой ук­ ладывают эластичную прокладку. Недостатком этого метода яв­ ляется невысокая производительность.

Рис. 299. Гидравлическое формование

При формовании деталей из тонкостенных материалов дав­ ление жидкости может быть заменено давлением воздуха. При ва­ куумном формовании (рис. 300) заготовка предварительно фор­ муется жестким пуансоном. Для такого формования достаточен вакуум до 25 мм рт. ст.

К формообразующим относится операция выдувания (рис. 301), заключающаяся в том, что плоская или объемная заготовка

Рис. 300. Вакуумное формование:

а — предварительная вытяжка пуансоном; 6 — формование сжатым воздухом; 1 — пуансон; 2 — термостат; 3 — нагреватель; 4 — держ атель; 3 — форма; 6 — воздухоотводящий канал, 7— уплотнение; « — сборная кам ер а; 9 — отверстие для выхода воздуха

выдувается воздухом и приобретает конфигурацию внутренней по­ лости пресс-формы. Пресс-дутью подвергаются полиэтилен, поли­ стирол и другие материалы с аналогичными свойствами.

495

Обработка резанием. Характерным для обработки пластмасс резанием является быстрое затупление инструмента, что объясня­ ется малой теплопроводностью полимерных материалов, вызываю­ щей перегрев режущего инструмента, а также различной стойкостью материала инструмента при обработке смол и наполнителей. Из-за водопоглощаемости некоторых материалов нельзя использовать

Рис. 301. Схема выдувания:

а — заготовка в пресс-форме; 6 — изделие готово; / — пресс-форма; 2 — заготовка; 3 — основание

для охлаждения инструмента воду и водные эмульсии. Для обра­ ботки резанием пластмасс применяют инструмент из твердых спла­ вов или быстрорежущей стали. Применять инструмент из углеро­ дистой стали рекомендуется только при обработке материалов без наполнителей.

Невысокая прочность пластмасс при растяжении, особенно при повышенных температурах, обусловливает необходимость очень острой заточки режущего инструмента. При работе затупленным инструментом вырываются частицы материала, в результате чего обрабатываемая поверхность имеет шероховатости. Для повыше­ ния чистоты поверхности обработку ведут на высоких скоростях при малых подачах.

При механической обработке пластмасс образуется много пыли. В результате нагрева из многих материалов выделяются газы, часто вредные для здоровья. Поэтому места механической обработки'полимеров должны быть оборудованы местным отсосом воздуха, а помещение — вытяжной вентиляцией.

496