Получение деталей из пластмассы

при выдержке 6-8 мин. или штампуют через картонные прокладки.

Для разделительных операций используют оборудование:

парнодисковые ножницы, кривошипные прессы. Основным инструментом

являются штампы, к которым предъявляют повышенные требования по

точности в сравнении со штампами для металлов.

Отделка изделий и обработка резанием

З а ч и с т к а - это отделочная операция, применяемая для

удаления облоя (грата) и литников после горячего формования детали.

Различают слесарную, дробеструйную зачистку и другие способы.

Слесарная зачистка выполняется в условиях мелкосерийного

производства или когда другими способами невозможно обработать

деталь. Она выполняется с помощью инструментов: напильника,

скальпеля, надфиля, кусачек и др. Деталь закрепляют на поворотных

тисках. Д р о б е с т р у й н а я о б р а б о т к а применяется

для удаления грата толщиной до 0,2 мм путем обдувки деталей дробью

из неабразивных материалов (кусочки капроновой лески). Скорость

обдувки 3000-4200 м/мин.

Галтовка применяется для массового удаления грата после

горячего формования или шлифования и полирования изделий небольшого

размера. Галтовку выполняют в горизонтальных или наклонных

барабанах, которые заполняют изделиями и вспомогательными

материалами и приводят во вращение. Вспомогательными материалами

являются стальные шарики, шпильки, дробь или шары из плавленной

окиси алюминия. Грат снимается в результате ударов и трения и

удаляется из барабанов через сетчатые стенки или дно. Шлифование

или полирование в галтовочных барабанах выполняют с помощью

кусочков пемзы, восковых шаров или деревянных блоков, пропитанных

полировальной пастой. Продолжительность галтовки 0,5-1,5 часа.

Р а з р е з к у применяют для раскроя листовых материалов. Для

реактопластов используют карборундовые круги средней твердости на

вулканитовой связке с размером зерна 0,25-0,50 мм; скорость

разрезки 1500-2400 м/мин. Круги обладают значительно большей

износоустойчивостью, чем отрезные фрезы или циркульные пилы.

Для разрезки термопластов рекомендуют использовать абразивные

круги, облицованные по боковым сторонам рифленой металлической

пленкой, которая уменьшает трение круга о стенки пропила и хорошо

рассеивает тепло в окружающую среду.

Для разрезки листовых пластмасс используют в условиях

мелкосерийного производства разнообразное металлорежущее

оборудование - ножницы, фрезерные ленточно-отрезные станки и др.; в

условиях серийного и массового производства - специальные станки.

Точение реактопластов выполняют при глубине резания 0,5-3мм,

подаче 0,05-0,50 мм/об, скорости 20-800 м/ мин в зависимости от

марки и вида обработки (черновое, чистовое); термопласты

обрабатывают при глубине резания 0,5-4 мм, подаче 0,02-0,5 мм/об,

скорости 50-1000 м/мин в зависимости от марки и вида обработки

(черновое, чистовое).

Сверление производят при подаче 0,05-0,6 мм/об и скорости 10-

80 м/мин в зависимости от марки материала.

Фрезерование реактопластов производят при глубине резания 1-7

мм, подаче 0,05-0,8 мм/зуб и скорости - 100-500 м/мин; термопласты

фрезеруют при глубине резания 1-10 мм, подаче 0,03-0,30 мм/зуб,

скорости 100-1000 м/мин в зависимости от марки материала и вида

обработки (черновая, чистовая).

Нарезание резьб на всех пластмассах может быть выполнено в

соответствии с обрабатываемостью резанием; наибольшая трудность

возникает при нарезании резьб на волокнистых и слоистых пластмассах

из-за их расслоения (срыва ниток, скалывания и др.). Наиболее

надежным и высокопроизводительным является шлифование резьб

абразивным кругом, заправленным на угол профиля резьбы. Например,

для стеклопластов используют круги КЗ6СМ1 со скоростью вращения 20-

25 м/сек, скорость вращения детали 15-20 м/мин.

Шлифование выполняют карборундовыми кругами средней твердости

на керамической или бакелитовой связке с размером зерен 0,8-0,5 мм

для черновой и 0,25-0,16 мм для чистовой обработки. Часто применяют

и шлифовальную шкурку с той же зернистостью.

Полирование применяют для получения после механообработки

поверхности высокого качества. Полирование производят мягкими

кругами толщиной до 120 мм. Круги представляют собой пакет,

составленный из муслиновых дисков различного диаметра 350-450 и 150-

200 мм; применяют и фетровые круги. При обработке часть диска

покрывают абразивной пастой - окисью хрома, другая часть остается

свободной от пасты и служит для протирки изделий.

Точение, сверление, фрезерование и др. выполняют на

быстроходных станках, применяемых в металло- и деревообработке. В

условиях массового производства изготовляют специальные станки,

оснащенные зажимными приспособлениями и устройствами для

улавливания и отсоса стружки и пыли. Инструменты - резцы, сверла,

фрезы изготовляют из различных инструментальных сталей, особенно

эффективно использование твердосплавных и алмазных инструментов.

Качество механообработки обеспечивается при работе

острозаточенным инструментом. Для повышения качества обработки

применяют алмазные инструменты. Достигаемая точность обработки

термо- и реактопластов определяется способом обработки:

1. Наружное и внутреннее шлифование, двукратное развертывание

- 6-7 квалитет; 2. Однократное развертывание, чистовое точение - 7-

8 квалитет; 3. Сверление, чистовое точение и фрезерование - 8-10

квалитет; 4. Черновое точение - 11 квалитет; 5. Черновое

фрезерование - 12-13 квалитет.

Шероховатость поверхности зависит в основном от

обрабатываемого материала, при точении реактопластов получают Rа=10-

2,5 мкм; термопластов - Rа=2,5-0,63 мкм; при фрезеровании

реактопластов Rа=5-1,25 мкм, термопластов Rа=5-0,63 мкм.

5. Выбор способа изготовления изделия.

В зависимости от типа производства (массовое, серийное,

единичное) и требований к качеству изделия выбирают способ

изготовления изделия - горячее формование или механообработку.

Выбор способа горячнго формования изделия из полимера при

заданных показателях качества зависит от текучести (вязкости или

молекулярной массы) и скорости сдвига материала. На рис.23

представлены основные способы формования изделий в зависимости от

вязкости и скорости сдвига материала. Из рисунка следует, что

прессование используют для материалов с малыми скоростями сдвига

при заданной большой вязкости, литье под давлением - для материалов

с большими скоростями сдвига и малой вязкости материала.

Обычно в справочной литературе по выбору материалов и

переработке их в изделия указаны возможные способы их переработки.

Алгоритм выбора способа формования и изготовления изделия

представлен на рис.9.

6. Технологические требования к конструкции

Конструкция пластмассовой детали должна отвечать требованиям,

определяемым свойствами применяемого материала, особенностями

процесса изготовления, сборки и эксплуатации и др. Конструкция

детали должна быть более простой; чем проще деталь, тем дешевле

оснастка, выше производительность труда, точность, ниже ее

стоимость.

Габаритные размеры деталей определяются способом изготовления,

материалом детали, мощностью оборудования, типом прессформы.

Правила конструирования деталей направлены на обеспечение

рациональных условий течения материала в форме, повышение точности

изготовления, уменьшение внутренних напряжений и коробления.

Требования к конструкции детали на основе этих соображений

следующие.

1. Форма детали должна обеспечивать возможность применения

неразъемных матриц и пуансонов (в разъемных матрицах и пуансонах

трудоемкость и стоимость изготовления значительно увеличены).

Конфигурация детали не должна препятствовать свободному течению

материала.

Ответственные размеры не должны попадать в плоскость разъема,

это снижает их точность на толщину облоя. Для легкого отделения

облоя линия разъема должна быть на участках простой конфигурации

контура изделия.

2. Технологические уклоны необходимы для облегчения удаления

деталей из формы и их назначают на стенках параллельных направлению

усилия замыкания формы или направлению извлечения детали из

подвижных формирующих знаков (рис.24,а); в некоторых случаях

конструкция детали не требует дополнительных уклонов.

Уклоны на деталях не назначают:

а) на плоских монолитных толщиной 5-6 мм и менее,

б) на тонкостенных (трубчатых) высотой 10-15 мм,

в) на наружных поверхностях полых деталей с дном высотой до 30

мм,

г) на конусных,

д) на сферических.

Величина уклона внутренних поверхностей больше уклона наружных

поверхностей.

Величина уклона определяет в значительной мере точность

изготовления изделий и назначается в зависимости от высоты детали и

находится в пределах от 15 до 1 градусов для наружных поверхностей

и от 30 до 2 градусов - для внутренних поверхностей.

3. Толщина стенки и дна должна быть равномерной.

Разнотолщинность деталей вызывает неравномерную усадку, приводящую

к образованию трещин, вздутий и короблению из-за неравномерности

отверждения материала в форме и охлаждения вне формы.

Толщина стенки зависит от текучести материала, высоты детали и

с увеличением текучести материала можно уменьшить толщину, а с

увеличением высоты детали толщина стенки детали должна быть больше.

Не следует назначать толщину стенки более 10-12 мм; минимальную

толщину определяют по эмпирической формуле:

а) для реактопластов - S=2h/(Z-20)+1/Lg(a) (мм);

б) для термопластов - S=0.8([pic]-2.1)

(мм);

где h - высота стенки в мм, Z - величина текучести по Рашигу в

мм, a - ударная вязкость в кгс/см в кв.

При невозможности обеспечения по конструктивным соображениям

равностенности, допускаемая разностенность должна составлять: при

прессовании не более 2:1, при литье под давлением деталей простой

конфигурации не более 2,5:1. В этом случае должны соблюдать

плавность перехода от одного к другому сечению. Переходы от

большего сечения к меньшему рекомендуется выполнять с помощью

уклонов (рис.24,б,в), радиусов закруглений, а в цилиндрических

деталях с помощью конусности.

4. Ребра жесткости применяют для увеличения жесткости и

прочности, усиления особо нагруженных мест по технологическим

соображениям (предохранение от коробления, уменьшения времени

выдержки и др.). Ребра жесткости не должны доходить до опорной

поверхности на 0,5-0,8 мм. Оптимальная толщина ребра жесткости 0,6-

0,8 толщины стенки. Рекомендуемые соотношения элементов ребер

жесткости приведены на рис.24,в. Нужно стремиться к диагональному

или диаметральному расположению ребер жесткости. Форма ребра не

должна препятствовать усадке.

5. Торцы для упрочнения деталей выполняют в виде буртиков

различных конструкций. Толщина буртиков не должна превышать 1,5-2

толщины стенки. Примеры оформления торцев представлены на рис.24,г.

6. Радиусы закруглений (рис.24,д) назначают на внутренних и

наружных сторонах детали, они способствуют устранению или

уменьшению внутренних напряжений, уменьшению величины колебания

усадки.

Величина радиуса зависит от материала, толщины стенки и

регламентируется ГОСТ 10948-84. Минимальная величина радиуса для

реактопластов и термопластов - 0,5 мм.

7. Отверстия. Расположение на поверхности, разновидности

(сквозные, глухие, ступенчатые и др.), конфигурация (круглые,

овальные, прямоугольные и дрю) отверстий определят в значительной

мере величину внутренних напряжений, усадку, точность отверстий и

межосевых расстояний.

Конфигурация отверстий должна быть наиболее простой формы:

поперечные сечения, применяемые в производстве, представлены на

рис.24,ж (более простые круглые, овальные - наиболее трудоемки),

продольное сечение представлено на рис. 24,з,и.

Расстояние между соседними сквозными отверстиями и краем

детали рекомендуется не менее одного диаметра отверстия.

Минимальное расстояние (рис.24,к) между отверстиями b1=(S/D+1)*D, а

минимальное расстояние от края отверстия до края детали b2

выбирается в зависимости от диаметра отверстия в пределах от 0,5 до

1 диаметра отверстия (рис.24,к).

Размеры отверстий. Диаметр D отверстия назначается от 1,2 мм

по ГОСТ 11289-85. Длина отверстия L зависит от метода формования и

вида отверстия (сквозное, глухое): прямое прессование L((1,5-8)D,

пресслитье и литье под давлением L(10D - для сквозных отверстий;

прямое прессование L( 25D, пресслитье и литье под давлением L(4D-

для глухих отверстий.

8. Опорные поверхности применяют для обеспечения хорошего

прилегания сопрягаемых поверхностей. Их оформляют в виде выступов,

буртиков, бобышек (рис.24,л).

9. Резьба может быть получена прессованием и литьем под

давлением. Минимальный диаметр резьбы из термопластов - 2,5 мм, из

реактопластов (пресспорошков и волокнистых материалов) - 3 мм.

Геометрические параметры метрической резьбы определяют по ГОСТ

11709-86.

Не рекомендуется изготовлять прессованием прямоугольную резьбу

и резьбы с шагом менее 0,7 мм.

При наличие разных диаметров резьбы в детали рекомендуют брать

одинаковый шаг у всех резьб с целью одновременного удаления

резьбовых знаков.

Особенности конструкции резьбы. Из-за меньшей, чем у металлов,

прочности для всех видов резьб обязательно наличие у конца резьбы

кольцевой канавки или фаски длиной около одного шага резьбы

(рис.24,м).

10. Армирование применяют для увеличения прочности детали,

облегчения сборки. В качестве арматуры применяют детали из

металлов, керамики, стекла. Для металлической арматуры используют:

сталь, латунь, бронзу. С целью надежного закрепления в деталях к

конструкции арматуры предъявляют требования: 1) невозможность

поворота вокруг оси, 2) невозможность сдвига вдоль оси.

На рис.24,н представлены различные виды арматуры: втулочная,

штифтовая, плоская, проволочная. Надежное крепление втулочной

арматуры осуществляется выполнением канавки и накатки на наружной

поверхности, плоской - вырезками или отверстием, проволочной -

изгибом или расплющиванием. Геометрические параметры этих элементов

определяют по справочнику. При установке массивной арматуры

(втулочной, штифтовой, плоской и др.) следует иметь ввиду, что

возможно вспучивание материала при недостаточном расстоянии от

арматуры до поверхности детали; минимальное расстояние 2 мм ( при

диаметре арматуры 5 мм), то-есть 0,4 диаметра или ширины арматуры.

Задания для самоконтроля

1. Что такое пластмасса?

2. Понятие о процессе и назначении переработки пластмасс.

3. Задачи, решаемые при переработке пластмасс и основное

содержание каждой задачи.

4. Структура полимера и основные свойства материала:

твердость, прочность, деформируемость, растворимость в

растворителях.

5. Что такое олигомеры и с какой целью их используют?

6. По какому признаку разделяют полимеры на термо- и

реактопласты?

7.Особенности макроструктуры полимерных материалов.

8.Основные реакции синтеза (отверждение олигомеров, сшивания

полимеров) полимеров и их особенности.

9.Особенности строения аморфных и кристаллизующихся полимеров.

10.Основные физические состояния полимеров, технологические и

эксплуатационные свойства полимеров.

11.Особенности термохимической кривой аморфных линейных и

густосетчатых полимеров.

12.Перечислить и характеризовать основные технологические

свойства полимеров.

13.Вязкостные свойства расплава полимеров и возможные способы

переработки их в изделия.

14.Деструкция полимеров: причины, протекающие процессы и

явления, виды и их характеристика.

15.Виды пластмасс в зависимости от назначения и характеристика

основных свойств каждого вида.

16.Основные химические процессы, протекающие при формовании

полимеров.

17.Особенности кристаллизации полимеров в зависимости от

состояния по отношению к деформации.

18.Можно ли с помощью отжига изменить неоднородную структуру

полимера? Если да, то какие параметры изделия можно улучшить?

19.Можно ли полностью или частично каким-либо способом

исключить ориентацию макромолекул полимера?

20.Основные способы и операции переработки полимеров, сущность

и содержание их.

21.Основное назначение подготовки полимеров к переработке.

Влияет ли и если да, то как сушка и влажность на качество изделия?

22.Назначение таблетирования и предварительного нагрева

пластмасс перед формованием изделий.

23.Основной показатель, определяющий качество аморфных и

кристаллизующихся полимеров. Для каких полимеров характерна в

процессе переработки слоевая структура?

24.Особенности формования и качества изделий из аморфных

полимеров.

25.Особенности формования и качества изделий из

кристаллизующихся полимеров.

26.Температурно-временная область переработки полимеров и

назначение марочного ассортимента полимеров.

27.Особенности литья под давлением и перерабатываемые

материалы в зависимости от их технологических свойств.

28.Особенности прессования и перерабатываемые материалы в

зависимости от технологических свойств.

29.Особенности, назначение и применяемые при заливке

полимерные материалы.

30.Режимы переработки пластмасс. Возможно ли управлять

качеством изделия с помощью изменеия параметров режимов переработки

пластмасс?

31.Назначение, способы и особенности механообработки и

качества изделий из пластмасс.

32.Технологические требования к конструкции изделий из

пластмасс.

ЛИТЕРАТУРА

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.Б. Свойства и переработка

термопластов: Справочное пособие.-Л.: Химия, 1983 - 288 с., ил.

3. Основы конструирования и расчета деталей из пластмасс и

технологической оснастки для их изготовления. Мирзоев Р.Г., Кугушев

И.Д., Брагинский В.А. и др.-Л.: Машиностроение, 1972 - 416 с., ил.

4. Салазкин К.А., Шерышев М.А. Машины для формования изделий

из листовых термопластов. М.: Машиностроение, 1977, 158 с.

5. Технология материалов в приборостроении. Под ред.

А.Н.Малова. М.: Машиностроение, 1969, 442 с.

6. В.П.Штучный. Обработка пластмасс резанием. М.,

Машиностроение, 1974, 144 с.

7. Энциклопедия полимеров, т.т. 1,2,3. М., Химия, 1972 - 1977.

Подписи к рисункам

Рис.1. Форма макромолекул полимеров: а - линейная

неразветвленная, б - разветвленная, в - сшитая лестничная, г -

сшитая сетчатая, д - сшитая паркетная, е - сшитая трехмерная

объемная.

Рис.2. Схематичное представление структуры расплава полимера,

имеющего доменно-фибриллярное строение.

Рис.3. Схематичное представление строения ламели

кристаллического полимера: 1 - кристаллит, 2 - петля, 3 - проходной

участок макромолекулы.

Рис.4. Термомеханические кривые аморфного (1) и

кристаллического (2) реактопластов; ( - деформация.

Рис.5. Термомеханические кривые термореактивных материалов с

быстроотверждающимися (1) и медленноотверждающимися (2) связующим;

( - деформация.

Рис.6. Зависимость вязкости ( (кривая 1) и напряжения сдвига (

(кривая 2) от скорости сдвига ( и скоростные интервалы переработки

для различных способов.

Рис.7. Виды сферолитов: а - радиальный, б - кольцевой.

Рис.8. Порядок составления поискового образа пластмассы: Ппр-

прямое прессование, Лпр - литьевое прессование, ЛПД - литье под

давлением, ДФ - дутьевое прессование, МО - механическая обработка.

Рис.9. Выбор способа изготовления: МП - массив марок и их

эксплуатационных свойств, ТП - требуемые параметры эксплуатационных

свойств, Кэ - коэффициент закрепления, ПТР - показатель текучести

расплава, ЛПД - литье под давлением, ДФ - дутьевое формование, ФВ -

формование волокон.

Рис.10. Выбор марки пластмассы при литье под давлением.

Рис.11. Основные способы и операции при переработке пластмасс

в приборостроении.

Рис.12. Влияние скорости охлаждения Vохл при кристаллизации

на структурообразование: а - изменение Vохл и размера зерен

d по толщине литьевых изделий, 1 - То=473 К, 2 - То=458 К, Тф=353

К, 3 - То=458 К, Тф=293 К; б - влияние Vохл на форму и размеры

структурных образований, 1 - ламелярные кристаллы, П - неразвитые

сферолиты, Ш - сферолиты.

Рис.13. Влияние напряжения сдвига ( на ориентацию l( : 1 -

изотропные и неразвитые сферолиты, п - деформированные сферолиты, Ш

- сноповидные образования; Vохл (в К/с), 1-100-150, 2 - 20-50.

Рис.14. Структурные слои в поперечном сечении литьевых

изделий: 1 - поверхностная оболочка (в процессе заполнения), 2 -

средний слой (выдержка под давлением), 3 - центр (охлаждение без

давления).

Рис.15. Температурно-временная область переработки полимера.

Рис.16. Схема литья под давлением пластмасс: 1 - схема

распределения давления в прессформе, П - схема распределения

температуры при литье термопласта, Ш - схема распределения

температуры при литье реактопласта.

Рис.17. Возможные варианты расположения литников и образование

мест “спая” при изготовлении детали типа “планка”.

Рис.18. Схемы движения расплава полимера в различных

литниковых системах при изготовлении различных типов деталей.

Рис.19. Схема прессования: а - прямого (еомпрессионного), б -

литьевого.

Рис.20. Места образования облоя (показано стрелкой) при прямом

прессовании: а - вдоль образующей, б - перпендикулярно образующей,

в - пленка в отверстии, г - обволакивание арматуры.

Рис.21. Способы намотки: а - тангенциальная намотка, б -

продольно поперечная, в - тангенциально-спиральная, г - спиральная,

д - намотка с переменным углом, е - планарная намотка.

Рис.22. Типы оправок при намотке: а - неразборная, б -

разборная из металлических элементов, в - выплавляемая из легких

сплавов, г - размываемая, д - разборная с раздвижными элементами.

Рис.23. Скоростные интервалы различных способов горячего

формования; ( - вязкость, ( - скорость сдвига.

Рис.24. Технологические требования к конструкции элементов

деталей.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5