Характеристика способов горячего формования - Изготовление деталей из пластмасс
Литье под давлением применяют для изготовления деталей из термо - и реактопластов.
При литье под давлением (рис.16) материал в гранулированном или порошкообразном виде поступает в пластикационный цилиндр литьевой машины, где прогревается и перемешивается вращающимся шнеком (в шнековых машинах). В поршневых машинах пластикация осуществляется только в результате прогрева. При переработке термопластов цилиндр нагревают до 200-350 С, при переработке реактопластов до 80-120 С. Пластифицированный материал при поступательном движении шнека или плунжера нагнетается в литьевую форму, где термопласты охлаждаются до 20-120 С (в зависимости от марки), а реактопласты нагреваются до 160-200 С. В прессформе материал выдерживают под давлением для уплотнения, что значительно снижает усадку при охлаждении вне формы.
Объем изделий ограничивается объемом материала, который может быть вытеснен червяком или поршнем при наибольшем ходе.
В разновидности метода, называемом ИНТРУЗИЕЙ, возможно на той же машине изготовить изделия значительно большего (в 2-3 раза) объема. При обычном режиме литья под давлением материал пластицируется вращающимся червяком, а нагнетается в форму невращающимя червяком при поступательном его движении. При интрузии пластикационный цилиндр снабжается соплом с широким каналом, позволяющим материалу перетекать в форму при вращении червяка до начала его поступательного двидения. Общая длительность цикла не увеличивается благодаря частичному совмещению отдельных переходов. Метод отличается высокой производительностью.
Литье под давлением термопластов и реактопластов имеет некоторую специфику. При литье под давлением термопластов молекулы материала ориентируются в направлении течения, что сопровождается упрочнением материала в направлении течения. Поток расплава термопласта в форме расширяется и перпендикулярно направлению течения в нем возникают ориентационные напряжения - этоя является еще одной причиной возникновения остаточных напряжений - различие в скоростях и степени охлаждения материала в поверхностных и внутренних слоях.
Ориентационные напряжения в готовом изделии уменьшить не удается, уменьшение их достигается путем подбора рабочих элементов конструкции прессформы. При литье деталей из линейных полимеров следует учмтывать ориентацию молекул и место спаев потоков материала в зависимости от варианта расположения литника (рис.17), где свойства детали отличаются. При действии сжимающих эксплуатационных нагрузок следует использовать вариант по рис.17, а, при действии изгибающих нагрузок, перпендикулярных длине - по рис. 17, г. На рис.18 представлены схемы движения расплава и места спаев полимера при различных литниковых системах. В местах спая обычно получают ухудшенные механические и многие другие свойства.
Термические напряжения можно снизить либо уменьшением перепада температур между материалом и прессформой, либо при последующем нагреве готовых изделий.
В ходе процесса под действием высоких температур и механических напряжений может происходить деструкция материала. Усадка в прессформе частично компенсируется ее подпиткой расплавом, находящимся под давлением при охлаждении формы, поэтому основная усадка происходит после извлечения из формы изделия. Ориентация макромолекул при литье обусловливает и анизотропию усадки вдоль и поперек направления течения расплава.
Режимы переработки некоторых термопластов представлены в таблице 3.
Таблица 3. Режимы литья под давлением термопластичных пластмасс
Материал |
Предварительная обработка |
Температура, С |
Давление, МПа |
Выдержка под давлением в прессформе, С |
Термообработка | |
В камере сжатия |
Пресс-формы | |||||
Полистирол блочный эмульсионный |
Таблетирование и сушка при 160-180 С в течение 30-60 мин. |
190-215 |
25-40 |
80-150 |
30-60 |
Медленный нагрев до 65-80 С и выдержка 1-3 ч |
Полиамид 68(П54, П548) |
Сушка при 70 С в течение 30-50 ч |
190-265 |
50-130 |
20-175 |
15 |
- |
Полипропилен |
- |
180-250 |
120-150 |
80-120 |
- |
Медленное охлаждение |
При литье под давлением реактопластов должны строго регулировать температуру. При превышении оптимальной температуры происходит отверждение материала до заполнения формы. При пониженной температуре реактопласт плавится долго. Качество изделий не уступает по физико-механическим характеристикам изделиям, формованным другими методами.
Реактопласты льют под давлением реже, чем термопласты. Однако этот метод прогрессивен. Благодаря интенсивному перемешиванию материала в процессе подогрева скорость и степень отверждения материала при литье под давлением выше, чем при прессовании. Наиболее эффективен метод при изготовлении толстостенных изделий.
Прессование. Этот метод применяют преимущественно для формования реактопластов. В производстве используют две разновидности прессования: 1) прямое (открытое, компрессионное) прессование и 2) литьевое (трансферное) прессование (пресслитье).
При прямом прессовании (рис.19,а) в загрузочную камеру матрицы раскрытой прессформы загружается материал. При закрытии формы материал пластифицируется за счет нагрева от рабочих частей, заполняет оформляющую полость и отверждается. После разъема формы изделие из формы выталкивается.
Прямому прессованию отдают предпочтение при изготовлении точных простых деталей, переработке высоконаполненных материалов, производстве деталей максимально чистого цвета и деталей весом более 1 кг. По поверхности разъема при прямом прессовании возникает облой (рис. 20). Прямое прессование малопроизводительный способ производства.
Прямое прессование выполняется на гидравлических прессах, управление прессов полуавтоматическое; автоматически и точно регулируется температура с точностью 2 С и время выдержки с помощью установки "МАРС-200Р".
Режимы прямого прессования для некоторых реактопластов представлены в таблице 4.
Таблица 4. Режимы прессования термореактивных пластмасс
Материал и марка |
Температура прессования, С |
Выдержка под давлением, мин/мм |
Давление, Мпа При прессовании | ||
Без подогрева |
С подогревом до 80-100 С |
Обычном |
Литьевом | ||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
К-15-2, К-17-2, К-18-2, К-20-2, К-110-2, монолит-1,7 |
160-170 |
175-185 |
0.8 -1 |
- |
- |
К-211-2, К-21-22, К-220-23 |
15-160 |
165 |
1-2.5 |
25-35 |
40-60 |
К-211-3 |
- |
180-190 |
1.5 -2.5 | ||
Аминопласт |
135-145 |
165 |
1-1.5 |
25-35 |
- |
Литьевое прессование (рис. 19, б). При литьевом прессовании загрузочная камера отделена от формующей полости. Прессматериал кладут в загрузочную камеру, где пластифицируется при сжатии под действием теплп. Пластифицированный материал из загрузочной камеры перетекает в рабочую полость формы. Протекание по узкому каналу способствует однородному и полному нагреву и отверждению всей массы материала в форме. Это способствует сокращению выдержки материала в форме, уменьшению и даже полному избавлению от облоя.
Пресслитью отдают предпочтение при изготовлении толстостенных деталей, деталей с металлической арматурой, сложной конфигурацией, с тонкими стенками. Детали отличаются высокой размерной точностью.
Режимы пресслитья представлены в таблице 4.
Недостатком пресслитья является повышенный расход материала по сравнению с обычным прессованием, так как в загрузочной камере остается часть необратимого материала.
Заливка - это процесс, применяемый для изготовления изделий из компаундов или герметизации и изоляции компаундами изделий электронной и радиопромышленности.
Компаунды - это полимерные композиции на основе полимерного связующего с добавками пластификаторов, наполнителей, отвердителей и др. Компаунды представляют собой твердые или воскообразные массы, которые перед употреблением нагревают для перевода в жидкое состояние.
В зависимости от вязкости компаунда заливку осуществляют без давления или при небольшом давлении до 0,5 Мпа. В простейшем случае изготовления детали или герметизации и изоляции изделия компаунд из любой емкости заливают до краев формы или кожуха прибора.
Режимы отверждения (в зависимости от марки): температура от 20 до 180 С, время 1-18 часов.
Для более простой автоматизации процесса заливки иногда применяют засыпку таблетированного материала в форму, который при нагревании формы расплавляется и заполняет ее. Для автоматизации этого процесса в условиях крупносерийного производства применяют литье под давлением.
Намотка. Намотку применяют для изготовления изделий типа тел вращения. Исходными материалами для намотки являются нити (преимущественно стеклянные) и жидкотекучие полимерные материалы.
Способом намотки изготовляют цилиндрические оболочки, колпаки-обтекатели, трубчатые и другие изделия.
В процессах намотки используют высокопроизводительные намоточные станки и оправки, на которые наматывают нити с нанесенным на них полимерным материалом.
В практике изготовления изделий из стеклопластиков применяют два способа намотки: мокрый и сухой. При первом способе непосредственно перед намоткой на оправку производится пропитка стеклянного или другого волокна. При втором способе используют препрег - предварительно пропитанный связующий материалом стеклоармирующую нить. Второй - сухой способ, который обеспечивает более высокую производительность трудаЮ позволяет использовать широкую номенклатуру связующих и армирующих материалов, обеспечивает высокое качество изделий и поэтому его широко применяют в производстве. Первый - мокрый способ используют для изготовления изделий сложной конфигурации в единичном производстве. Связующими в процессе намотки являются полиэфирные и эпоксидные смолы.
Процесс изготовления намоткой состоит из следующих операций: 1 - подготовка технологической оснастки, включающая сборку оправки, установку ее на станок и подготовку станка, подготовку разделительного слоя, его нанесения на оправку и сушку; 2 - намотка, включающая установку кассет с препрегом на станок, послойную намотку с прикаткой; 3 - термообработка изделия (полимеризация связующего); 4 - разборка оправки; 5 - механическая обработка; 6 - контроль изделия и упаковка.
Основные способы намотки
- 1. Тангенциальная намотка (рис.21,а) характерна постоянным шагом намотки в одну или послойно в одну и другую стороны; недостатки - низкая прочность в осевом направлении; преимущества - простое оборудование, высокая прочность в тангенциальном направлении; малые начальные напряжения. 2. Продольно-поперечная намотка (рис.21,б) характерна укладкой слоев армирования в продольном и поперечном направлении; надостатки - возможна намотка трубчатых деталей и конических деталей только с небольшим уклоном; преимущества - сравнительно простое оборудование, высокая производительность, оптимальная анизотропия свойств. 3. Сочетание намотки по спирали с тангенциальной (рис.21,в) характерно намоткой двойного спирального слоя с последующей намоткой тангенциального слоя; недостатки - сложное оборудование, низкая производительность, большие отходы; преимущества - возможно армирование в различных направлениях. 4. Спиральная намотка (рис.21,г) характерна намоткой только спиральных слоев с корректировкой углов укладки по зонам; недостатки - сложное програмное оборудование, низкая производительность, сложные оправки. 5. Намотка с переменным углом армирования (рис.21,д) характерна намоткой по спирали с переменным по длине оправки углом армирования и корректировкой этого угла от слоя к слою; недостатки - сложное программное оборудование, низкая производительность; преимущества - возможна намотка конусов без отходов. 6. Планарная намотка (рис.21,е) характерна планарной намоткой от полюса к полюсу; недостатки - низка тангенциальная прочность, значительная неравномерность прочности полюсов; преимущества - можно использовать упрощенное оборудование, максимальная прочность вдоль оси.
Типы применяемых оправок для намотки:
- 1. Неразборные (рис.21,а) - применяют для цилиндрических деталей. 2. Разборные из металлических элементов (рис.22,б) - применяют для деталей с поднутрениями. 3. Выплавляемые из легкоплавких сплавов (рис.22,в) - применяют для сложных деталей. 4. Размаваемые (рис.22,г) - применяют для деталей замкнутой формы. 5. Разборные с разрушаемыми элементами (рис.22,д) - применяют для сложных деталей в единичном производстве.
Режимы переработки полимеров. Из ранее сказанного следует, что к параметрам режимов обработки относят температуру расплава и инструмента, давление формования, время заполнения и время выдержки под давлением, а также разность температур между соседними зонами пластикационного цилиндра.
Рациональные режимы получения изделий выбирают в зависимости от условий их эксплуатации. Направленное изменение параметров переработки позволяет получить требуемую структуру и свойства изделий. Так с увеличением указанных параметров режимов переработки возможно управлять усадкой, стабильностью размеров и формы, стойкостью к растрескиванию, теплостойкостью, морозостойкостью аморфных и кристаллизующихся полимеров.
Выбранные технологические параметры переработки уточняют по отдельным показателям качества изделий. Уточнение производят на основе зависимости между технологическими параметрами и микроструктурой изделий, определяющей качество. Для аморфных полимеров определяют ориентацию, и в случае превышения расчетной величины технологические параметры корректируют в направлении снижения ориентации. Для кристаллизующихся полимеров рассчитывают макроструктуру (размеры отдельных слоев и зон) при выбранных технологических параметрах. Формирующуюся структуру по относительной площади слоев и зон сравнивают со структурой, обеспечивающей требуемое качество. В случае отклонения параметров формирующейся макроструктуры от параметров качественных изделий технологические параметры корректируют.
При изготовлении изделий возможен брак (пузыри, утяжины, коробление, уменьшение размеров и т. п.). В этом случае также корректируют технологические параметры переработки.
Выбранные параметры затем корректируют с целью получения наибольшей производительности при обеспечении качества изделий.
Режимы переработки некоторых марок термопластов представлены в табл. 3, реактопластов - в табл. 4.
Похожие статьи
-
В зависимости от типа производства (массовое, серийное, единичное) и требований к качеству изделия выбирают способ изготовления изделия - горячее...
-
Физико-химические основы переработки пластмасс - Изготовление деталей из пластмасс
В основе процессов переработки пластмасс находятся физические и физико-химические процессы структурообразования и формования: 1) нагревание, плавление,...
-
Способы механической обработки - Изготовление деталей из пластмасс
Общие сведения. Механическую обработку деталей из пластмасс применяют с целью: 1 - изготовления более точных, чем при прессовании или литье деталей; 2 -...
-
Особенности формования аморфных полимеров - Изготовление деталей из пластмасс
Аморфные полимеры при изготовлении из них расплава изделий переходят в твердое состояние без изменения фазового (аморфного) состояния. Параметром...
-
Подготовка полимеров к переработке - Изготовление деталей из пластмасс
Технологические свойства, процессы переработки и качество готовой продукции существенно зависят отвлажности и температуры полимера. Придание материалу...
-
Особенности формования кристаллизующихся полимеров - Изготовление деталей из пластмасс
При формовании изделия, расплав полимера кристаллизуется в результате теплопередачи его тепла более холодным стенкам прессформы. Скорость охлаждения в...
-
Пластмассы. Основные характеристики пластмасс - Пластмассы. Их свойства и области применения
Пластические массы (пластмассы, пластики) -- материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления...
-
К технологическим свойствам пластмасс относят: текучесть, влажность, время отверждения, дисперсность, усадку, таблетируемость, объемные характеристики....
-
Признаки выбора Основными признаками выбора пластмасс являются эксплуатационные и технологические свойства. Для ускорения процесса выбора материала...
-
Пластические массы, Классификация пластмасс - Изготовление деталей из пластмасс
Классификация пластмасс Признаками классификации пластмасс являются: назначение, вид наполнителя, эксплуатационные свойства и другие признаки....
-
Свойства полимеров - Изготовление деталей из пластмасс
Все свойства полимеров зависят от их химического состава и молекулярной массы. Прочность, твердость, температура перехода, диэлектрическая проницаемость,...
-
Характеристики методов получения заготовок Вопросы по теме: Производство заготовок литьем. Производство заготовок пластическим деформированием. Получение...
-
Возможные способы получения заготовки Виды обработка металлов давлением Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида: 1)...
-
Температурно-временная область переработки полимеров - Изготовление деталей из пластмасс
Эту область необходимо выбирать с таким расчетом, чтобы процесс переработки был стабильным и изделия получали со стабильными показателями качества. Эти...
-
Марочный ассортимент полимеров - Изготовление деталей из пластмасс
Марочный ассортимент полимеров создан с целью быстрого выбора вида и марки полимера для изготовления высококачественных изделий. Марочный ассортимент...
-
Введение - Изготовление деталей из пластмасс
Пластмассы - материалы на основе органических природных, синтетических или органических полимеров, из которых можно после нагрева и приложения давления...
-
Стальной аппарат с мешалкой. Он состоит из корпуса и перемешивающего устройства с приводом. Корпус! включает в себя: цилиндрическую обечайку с приварным...
-
Специальные способы литья под давлением - Характеристика литья под давлением
Литье под давлением с использованием вакуума. Для осуществления данного способа литья используют разные методы вакуумирования полости пресс-формы и...
-
Т. к. партия изготовляемых деталей составляет 400шт. Производство не крупносерийное; материал детали не литейная сталь, в исключительных случаях...
-
Особенности механической обработки - Изготовление деталей из пластмасс
При разделительной штамповке, наряду с известными особенностями для штамповки металлов, имеют место особенности, связанные с резкой анизотропией...
-
Для литья под давлением обычно используют не первичные, а вторичные сплавы, что обусловлено экономическими соображениями. Наилучшими литейными свойствами...
-
Технология горячеканального литья - Специальные методы литья пластмасс
Благодаря целому ряду технологических и экономических преимуществ горячеканальные системы (ГКС) получили широкое применение для литья пластиковых деталей...
-
Основные положения к выбору способа литья - Технология конструкционных материалов
При выборе способа литья для получения заготовки в первую очередь должен быть рассмотрен вопрос экономии металла. Металлоемкость можно снизить...
-
В современном литейном производстве все более широкое применение получают специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям,...
-
Для повседневного платья на первом плане функциональные и эргономические требования, такие как воздухопроницаемость, гигроскопичность, и несминаемость, а...
-
Способы изготовления отливок. Изготовление отливок в песчаных формах - Способы изготовления отливок
Для изготовления отливок служит литейная форма, которая представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой...
-
Конструктивные формы и способы изготовления вертикальных резервуаров Вертикальные цилиндрические резервуары предназначены для хранения нефтепродуктов...
-
Наименование детали - фланец. Назначение детали - деталь служит для образования разъемных соединений труб. Обозначение материала детали - сталь 45 ГОСТ...
-
Способы пайки. - Технологии изготовления кремниевых полупроводниковых приборов
Способы пайки классифицируют в зависимости от используемых источников нагрева. Наиболее распространены в промышленности пайка в печах, индукционная,...
-
ЛИТЕРАТУРА - Изготовление деталей из пластмасс
1. Бортников В. Г. Основы технологии и переработки пластических масс. Учебное пособие для вузов. Д. Химия, 1983, 304 с. 2. Калинчев Э. Л., Саковцева М....
-
Влажно-тепловая обработка полотен, купонов и деталей - Разработка детского платья
Влажно-тепловая обработка (В. Т.О.) трикотаж имеет большое значение для придания устойчивости линейного размера купона и полотна и изготавливаемых из них...
-
Нефтехимическая промышленность в Республике Беларусь относится к категории стратегических для страны отраслей экономики. Она включает - нефтедобывающий...
-
Заготовки из порошковых материалов получают прессованием (холодным, горячим), изостатическим формованием, прокаткой и другими способами. При Холодном...
-
Технологическая часть, Выбор способа изготовления отливки - Проект цеха стального литья на 10000 т
Произведем анализ конструкции отливки "Кронштейн передней рессоры задний". Отливка по конструкции несложная, компактная. Толщина стенок по всей длине...
-
Стержневая смесь, Модельный комплект - Способы изготовления отливок
Стержневые смеси соответствуют условиям технологического процесса изготовления литейных стержней, которые испытывают тепловые и механические воздействия....
-
Основными промышленными методами получения порошков на основе титана и циркония являются следующие: А) метод металлотермического восстановления; Б)...
-
Сборка литейной формы Включает: установку нижней полуформы; установку стержней, устойчивое положение которых обеспечивается стержневыми знаками; контроль...
-
Качество выполняемых швов зависит от применяемого оборудования и правильности его наладки на выполнение конкретной операции в соответствии с применяемыми...
-
Производство ювелирных украшений в нашей стране осуществляется двумя способами: вручную и с применением специального оборудования И Промышленных...
-
В дополнение к количественным параметрам в некоторых случаях целесообразно нормировать направление неровностей, например в связи с направлением...
Характеристика способов горячего формования - Изготовление деталей из пластмасс