Изготавление изделий из пласмассы
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 |Температура |Выдержка под |Давление, Мпа |
|марка |прессования, С |давлением, мин/мм|при прессовании |
| |без |с | |обычном |литьевом|
| |подогре|подогрев| | | |
| |ва |ом до | | | |
| | |80-100 С| | | |
|1 |2 |3 |4 |5 |6 |
|К-15-2, |160-170|175-185 |0.8-1 |- |- |
|К-17-2, | | | | | |
|К-18-2, | | | | | |
|К-20-2, | | | | | |
|К-110-2, | | | | | |
|монолит-1,7| | | | | |
|К-211-2, |15-160 |165 |1-2.5 |25-35 |40-60 |
|К-21-22, | | | | | |
|К-220-23 | | | | | |
|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.
4.3. Способы механической обработки
Общие сведения. Механическую обработку деталей из пластмасс
применяют с целью: 1 - изготовления более точных, чем при
прессовании или литье деталей; 2 - изготовления деталей из листовых
пластиков, так как эти материалы поставляют в виде листов, плит,
труб и фасонных профилей; 3 - удаления литников, облоя, грата,
пленки в отверстиях и т.п. - отделки (на отдельных заводах
трудоемкость этих операций около 80% общей трудоемкости
изготовления пластмассовой детали); 4 - более экономичного
изготовления деталей сложной конфигурации; 5 - изготовления деталей
в условиях единичного и мелкосерийного производства.
Механообработка пластмасс по сравнению с обработкой резанием
металлов имеет специфические особенности из-за ее низкой
теплопроводности, вязкости, абразивных свойств, которые определяют
характерные требования, предъявляемые к конструкции и геометрии
режущего инструмента, к конструкции и оснастке станков.
При механообработке пластмасс различают следующие способы: а)
разделительную штамповку, б) обработку пластмасс резанием.
Разделительную штамповку применяют для изготовления деталей из
листовых материалов. При этом выполняют следующие операции:
вырубку, пробивку, отрезку, разрезку, обрезку, зачистку. Наиболее
распространены операции вырубки, пробивки, разрезки, зачистки.
Обработку пластмасс резанием применяют для отделки (удаления
литников, облоя, пленки и др.) после горячего формообразования
деталей и как самостоятельный способ изготовления деталей из
поделочных пластмасс. При этом выполняют следующие операции:
разрезку, точение, фрезерование, сверление, нарезание резьб,
шлифование, полирование.
4.3.1. Особенности механической обработки
При разделительной штамповке, наряду с известными
особенностями для штамповки металлов, имеют место особенности,
связанные с резкой анизотропией механических свойств пластмасс в
плоскости листа и перпендикулярно ей: расслоение, трещины, ореолы и
изменение цвета. Эти особенности вызваны значительными напряжениями
сжатия и изгиба, достигающими предела прочности. Расслоение
материала по толщине характерно для слоистых пластиков (гетинакса,
стеклотекстолита и др.) и возникает по периметру разделения на
расстоянии до 3-5 S от поверхности разделения; трещины возникают
чаще всего со стороны пуансона у поверхности - поверхностные
трещины, сплошные трещины возникают при недостаточном расстоянии
между отверстиями; ореолы - вспучивание и изменение цвета материала
вдоль периметра отверстия, вызванное расслоением материала.
Особенности о б р а б о т к и металлов р е з а н и е м
полностью относятся и к обработке пластмасс. Однако особенность
строения и состава накладывают дополнительные особенности.
Относительная низкая плотность, невысокая прочность и
твердость пластмасс обусловливают малое сопротивление пластмасс
сжатию и срезу при обработке резанием, и усилия резания оказываются
значительно меньшими, чем при обработке металлов. Поэтому
появляется возможность применять для обработки пластмасс высокие
режимы резания.
При обработке реактопластов образуется стружка надлома, легко
рассыпающаяся, а при резании термопластов в большинстве случаев
образуется непрерывная сливная стружка. При резании пластмасс
возникают сравнительно высокие температуры (до 500 С) на трущихся
поверхностях инструмента, а на деталях возникают прижоги. Это
объясняется тем, что теплопроводность пластмасс в несколько раз
меньше, чем у металлов.
После механообработки в поверхностных слоях детали возникают
остаточные напряжения, которые складываясь с монтажными
напряжениями (например, при затяжке болтов, винтов), часто приводят
к появлению мелких поверхностных трещин. Для уменьшения остаточных
напряжений при обработке реактопластов применяют различные
технологические приемы: сжатие материала в зоне сверления, попутное
фрезерование, многооперационное сверление с минимальным припуском
на последнем переходе; для термопластов - умеренный нагрев.
4.3.2. Характеристика способов механической обработки
Разделительная штамповка. Схема выполнения и сущность
разделительных операций подобна соответствующим операциям листовой
штамповки металлов (вырубки, пробивки, резки и др.). Однако с целью
уменьшения расслоения, трещин и др. в зоне разделения рекомендуют
заготовку прижимать с давлением до 0,8 (в разделяемого материала.
На ряде заводов для снижения брака по трещинам и расслоению
применяют штамповку-пробивку гетинакса незакрепленным пуансоном
(для печатных плат). При этом пуансон движется относительно детали
в одном направлении. Для вырубки (пробивки) листовых пластиков
применяют штамповку с ультразвуковыми колебаниями пуансона. С той
же целью платы перед штамповкой нагревают в термостатах до 80-90 С
при выдержке 6-8 мин. или штампуют через картонные прокладки.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
|