Файл: Детали из стеклопластика в судовом машиностроении..pdf

начала выдержки на режиме на контактной поверхности пресс-формы, °С; а — коэффициент температуропроводности пресс-материала, м2/ч;

и величина Q3 сравнительно невелика, этой составляющей можно пренебречь.

После преобразования из уравнения (19) получим величину за­ паздывания разогрева серединного слоя детали до температуры ^пр:

Приняв tnp — t = 5° С, tnp — t0 = 30° С (взяты из эксперимента), получаем для рассматриваемого примера по формуле (21) т = 100 — 150 мин, т. е. в 3—4 раза меньше, чем по общепринятой формуле (17). Для удобства расчетов формулу (21) представим в виде

где

яОпр — 0

£ ________4 Опр ^о)

я 2а

При прессовании крупногабаритных деталей продолжительность выдержки на режиме рекомендуется рассчитывать по формуле (22).

Таким образом, технология горячего прессования включает кон­ троль основных параметров технологического процесса (исходных материалов, параметров пропитки и прессования), выполнение ко­ торого является обязательным.

§ 4

Виды технологической оснастки

Основным видом технологической оснастки для изготовления изделий из стеклопластиков горячего прессования служат прессформы. Конструкция пресс-форм определяется методом прессования, конфигурацией и конструкцией прессуемых деталей, объемом произ­ водства. Последний фактор является весьма существенным, поскольку оказывает влияние на стоимость изделий.

Детали пресс-формы с точки зрения выполняемых функций мо>Нно разделить на две группы: детали технологического назначения, непосредственно участвующие в формообразовании изделия; детали конструктивного назначения, выполняющие вспомогательные опе­ рации по взаимной фиксации деталей пресс-формы, ее раскрыванию, обогреву и охлаждению и т. д.

Условия работы пресс-форм довольно тяжелы. Детали прессформ технологического назначения работают при больших на­ грузках, длительном нагреве при температуре 160— 170° С и воз­ действии коррозирующих элементов, содержащихся в пресс-мате­ риале.

В связи с этим материалы, применяемые для изготовления этих деталей пресс-форм, должны иметь хорошую обрабатываемость, минимальные деформации при термической обработке, высокую твер­ дость термически обработанных поверхностей и достаточную вяз­ кость, высокую износо- и коррозионностойкость, хорошую тепло­ стойкость и механическую прочность.

Этим требованиям в большей степени удовлетворяют инструмен­ тальные легированные стали. Однако учитывая мелкосерийный ха­ рактер производства деталей судового машиностроения, исчисляе­ мый иногда несколькими сотнями отпрессовок, целесообразно при­ менять более дешевые и хорошо обрабатываемые углеродистые и кон­ струкционные легированные стали. При объеме производства, не превышающем нескольких десятков изделий, матрицу и пуансон пресс-формы из экономических соображений следует изготавливать из алюминиевого сплава АЛ-2. Для деталей конструктивного назна­ чения хорошо себя зарекомендовали в качестве материала углеро­

дистые стали.

При проектировании пресс-форм большое значение имеет анализ технологичности конструкции изделия, подлежащего прессованию. Основные требования по технологичности конструкций, предъяв­ ляемые к пресс-форме, состоят в простоте изготовления деталей прессформы и удобстве ее сборки. Не менее важным является учет марки пресс-материала и режима прессования, наличие прессового обору­ дования и определение количества отпрессовок. В связи с этим кон­ структору в первую очередь приходится решать следующие вопросы: размещение и крепление пресс-формы на прессе; определение опти­ мального с точки зрения технологичности прессования положения изделия в пресс-форме и способ его извлечения; размещение деталей нагрева и охлаждения, контрольно-измерительной аппаратуры для контроля технологического процесса; выбор конструктивных эле­ ментов деталей пресс-формы, позволяющих осуществить простой метод изготовления и удобную сборку.

Для производства гребных винтов, рабочих колес, крылаток насосов, лопастей винтов, спрямляющих аппаратов, обтекателей, колпаков и сферических корпусов, как правило, применяют стацио­ нарные пресс-формы, значительно облегчающие труд прессовщика, которые несколько дороже съемных пресс-форм, но обладают более высокой стойкостью.

34

При определении положения изделия в пресс-форме следует ру­ ководствоваться следующим: цельные винты, рабочие колеса, кры­ латки насосов располагать плоскостью диска перпендикулярно направлению прессования и засасывающей поверхностью в сторону матрицы; отдельные лопасти винтов, спрямляющих аппаратов и т. п. располагать плоскостью наибольшей проекции перпендикулярно направлению прессования (размеры детали в форме должны иметь

указанных в соответствующих технических условиях на изделия. Формующие элементы деталей пресс-форм обрабатываются по

3—4-му классам точности (ОСТ 1013 и ОСТ 1014).

При выполнении сопряжений деталей пресс-форм необходимо соблюдать следующие правила: неподвижные соединения пуансона с держателем, формующих знаков с пуансоном и матрицей, направ­ ляющих колонок и втулок по отверстиям в плитах должны быть вы­ полнены по тугой или напряженной посадке (ОСТ 1012); подвижные соединения направляющих колонок с втулками — по ходовой посадке

(ОСТ 1013).

Для снижения колебаний основных геометрических элементов изделий размеры деталей, влияющих на точность сборки прессформы, следует выполнять в пределах допуска 0,03—0,05 мм. Не­ параллельность отдельных деталей пресс-формы (планки, плиты и т. п.) не должна превышать 0,05 мм.

Качество изделий во многом определяется также чистотой об­ работки оформляющих поверхностей. Установлено, что для получения необходимой шероховатости поверхности изделий необходимо

детали пресс-формы, непосредственно соприкасающиеся с прессматериалом и участвующие в формообразовании изделия, обрабаты­ вать с чистотой на 1—2 класса выше по сравнению с деталью. Так для матрицы и пуансона шероховатость формующих поверхностей должна соответствовать 8— 10-му классам чистоты по ГОСТ 2789_59

Оформляющие поверхности пресс-форм на обтекатели и подобные детали имеют по сравнению с пресс-формами на лопасти винтов рабочие колеса и др. более простую геометрию, позволяющую произ­ водить доводочные операции (шлифование и полирование) с примене­ нием станочного оборудования, что дает возможность несколько повысить требования к чистоте до 10—-12-го класса.

Шероховатость поверхностей деталей, соприкасающихся с прессматериалом, но непосредственно не участвующих в формообразовании изделия (боковые поверхности пуансонов и матриц), а также сопря­ гающихся поверхностей направляющих элементов и деталей (на­ правляющие колонки, втулки) должна быть не ниже 8-го класса.

Условия переработки пресс-материала предусматривают его на­ грев в^ пресс-форме. Для нагрева пресс-формы используется электри­ ческий способ, как наиболее^ экономичный, удобный и надежный в работе. Однако из-за сложной криволинейной поверхности таких дета­ лей, как лопасти, затруднительно обеспечить равномерное темпера­ турное поле, исключающее перегревы отдельных участков прессформы, что заставляет относить нагревательные элементы на не­ которое расстояние от изделий, размещать их в отдельных плитах.

1 ребуемую мощность электрического обогрева пресс-формы можно определить по графикам (рис. 9). Предварительно задавшись вре­ менем нагрева пресс-формы (т, ч) и зная ее массу (М, т), определяют

Технологический процесс изготовления деталей предусматривает извлечение их после охлаждения пресс-формы до 30—40° С. Это вызвано стремлением свести к минимуму тепловые деформации и возможное растрескивание изделий при остывании.

Обычно в нагревательных плитах одновременно размещают и ка­

в и н т о в , р а б о ч и х к о л е с и к р ы л а т о к н а с о с о в . В настоящее время производство цельнопластмассовых винтов, ра­ бочих колес и крылаток насосов ограничивается по следующим при­ чинам. недостаточные размеры и мощность прессового оборудования, не позволяющие отпрессовать детали диаметром более 1,2— 1,5 м; технологическая невозможность прессования изделий в цельнопласт­ массовом исполнении, имеющих перекрывающиеся лопасти (в нор­ мальной проекции); снижение, местной прочности в корневых се­ чениях лопастей из-за неизбежности резкого изгиба стекловолокна

о/-* '

по радиусам перехода от пера к ступице; трудность получения ка­ чественных изделий с большими значениями шаговых углов из-за смещения заготовок.

Трудность выполнения криволинейной поверхности, с одной стороны, и стремление упростить конструкцию пресс-формы, с дру-

Рис. 9. Определение удельной мощности в зависимости от массы прессформы и заданного времени нагрева: а — сталь; б — силумин.

гой, вызывают необходимость выполнять пуансон и матрицу для удобства извлечения готового изделия в виде отдельных вкладышей, а пресс-форму изготовлять открытого типа.

Представленная на рис. 10 типовая конструкция пресс-формы для цельнопластмассового гребного винта состоит из матрицы и пуан­ сона, оформляющих засасывающую и нагнетательную поверхности лопастей и боковую поверхность ступицы. Торцы ступицы оформля-

37