16.7.8. Центробежное литьё термопластов

Способ центробежного литья заключается в следующем: материал в виде крошки или порошка загружают в плотно закрывающуюся форму, которую потом нагревают до температуры литья. Для полного расплавления материала форму выдерживают и термошкафу, после чего устанавливают в самоцентрирующийся трёхкулачковый патрон токарного станка и приводят его во вращение со скоростью от 800 до 1500 об/мин. Центробежные силы плотно прижимают залитый материал к внутренней поверхности формы. Вращение формы прекращают после полного затвердевания материала. После охлаждения готовую деталь извлекают из формы и заливают новую порцию расплавленного материала.

Центробежное литьё применяют для получения крупногабаритных и толстенных деталей из термопластов (кольца, шкивы, зубчатые колёса и т.п.).

16.7.9. Получение деталей из композиционных пластиков

С технологической точки зрения удобно использовать отдельные пластмассы, находящиеся в жидком состоянии при нормальной температуре. В первую очередь это относится к производству крупногабаритных деталей из композиционных пластиков. Пластики состоят из связующей смолы, наполнителя и в некоторых случаях отвердителя и ускорителя отверждения. В качестве связующего предпочтительнее использовать полиэфирные и эпоксидные смолы. Эти смолы характеризуются высокой адгезией к наполнителю и способностью отверждаться при нормальной температуре за счёт добавления к ним отвердителей и ускорителей отверждения (перекиси бензола, нафтената, кобальта, полиэтиленполиамина и др.).

Высокая прочность композиционных пластиков зависит от применяемых наполнителей (стеклоткани и стекловолокна, хлопчатобумажных тканей и волокон, металлической сетки и проволоки, углеродных и борных волокон и т.п.). Тип наполнителя зависит от требуемых свойств создаваемого материала. В отдельных случаях в состав пластиков вводят пластификаторы и красители.

К основным способам изготовления деталей из композиционных пластиков относятся: контактная формовка, автоклавная формовка, стирометод, вихревое напыление, центробежная формовка, намотка и др.

Контактной формовкой изготовляют крупногабаритные детали с наполнителями из стеклотканей, стекломатов и т.д. Применяют формы из дерева, гипса и лёгких сплавов. Форма должна точно воспроизводить наружный и внутренний контур детали.

Перед формовкой на рабочие поверхности формы наносят разделительный слой (поливиниловый спирт, нитролаки, целлофановую плёнку и др.), предотвращающий прилипание связующего к поверхности формы. По разделительному слою наносят слой связующего, затем слой предварительно раскроенной ткани, которую тщательно прикатывают резиновым роликом к поверхности формы. Этим достигаются плотное прилегание ткани к поверхности формы, удаление пузырьков воздуха и равномерное пропитывание ткани связующим. Затем снова наносят связующее, ткань и т.д. до получения заданной толщины. Отверждение происходит при нормальной температуре в течение 5 – 50 ч, в зависимости от вида связующего. Время отверждения сокращают увеличением температуры до 60 – 120 ^о С. После отверждения готовую деталь извлекают из формы и в случае необходимости подвергают дальнейшей обработке (обрезке кромок, окраске и т.д.).

Особенность контактной формовки – простота оснастки и возможность получения деталей любых размеров и форм. Однако этот метод малопроизводителен, качество получаемых деталей не достаточно высокое из-за неравномерной укладки наполнителя и связующего. К нему предъявляют определённые требования по технике безопасности. Поэтому контактную формовку применяют в опытном и малосерийном производствах.

Автоклавную формовку применяют при выпуске деталей большими сериями. Форму с деталью накрывают резиновым чехлом и помещают в герметический резервуар (автоклав). С помощью пара или воды в автоклаве создают определённое давление.

Стирометодом изготавливают крупногабаритные детали из композиционных пластиков с замкнутым полым профилем (полые рамы, диски, кронштейны и т.д.). На тонкостенный поливинилхлоридный чехол, размеры которого соответствуют размерам изготовляемой детали, наматывают волокно. Заготовку укладывают в разогретую до температуры 100 – 120 ^о С пресс-форму. Под действием давления воздуха, разогретого внутри шланга, заготовка растягивается до размеров полости пресс-формы. В пространство между чехлом и пресс-формой за счёт создания вакуума засасывается связующее. Проведённые способы формовки используют в основном для изготовления деталей из пластиков с длинноволокнистыми наполнителями. При применении измельчённых наполнителей процесс изготовления деталей удаётся механизировать. Наполнитель и связующее подают под давлением сжатого воздуха.

Вихревым напылением изготовляют крупногабаритные детали из стеклопластиков (кузова легковых и грузовых автомобилей, корпуса лодок, ёмкости и др.). Стекловолокно и смолу с отвердителем и ускорителем отверждения наносят на форму специальным пульверизатором. Смола смачивает стекловолокно в вихревом потоке, образованном сжатым воздухом. Стекловолокно со связующим, нанесённые на форму, вручную уплотняют роликом.

Высокой степенью механизации отличается напыление с помощью передвижной установки, в которой смонтированы режущее устройство для стекловолокна, вентилятор для подачи сжатого воздуха, распылитель и ёмкости для связующего, отвердителя и ускорителя. Стекловолокно разрезают на отдельные куски длиной 10 – 90 мм. Распылитель имеет три сопла: центральное для подачи стекловолокна и два боковых (одно служит для подачи связующего и отвердителя, другое – связующего и ускорителя отверждения). Смешение компонентов происходит на поверхности формы или перед нею в потоке сжатого воздуха.

Центробежной формовкой получают детали больших габаритных размеров, имеющие форму тел вращения, толщиной 2 – 15 мм, диаметром до 1 м и высотой до 3 м.

Стекловолокно и связующее равномерно подают по вращающуюся форму. После формовки в форму помещают резиновый мешок, с помощью которого создаётся давление на заготовку. В таком состоянии происходит отверждение композиции при определённой температуре.

Намоткой получают трубы и сложные по форме оболочки из композиционных пластиков. Основным элементом технологической оснастки является металлическая оправка, на которую перед намоткой укладывают плёнку, облегчающую снятие изделия. При намотке оправка совершает вращательное и возвратно-поступательное движение. Волокно или тканевую ленту смачивают связующим. Отформованную заготовку покрывают защитной целлофановой плёнкой и отправляют в камеру для отверждения. Основной недостаток производства крупногабаритных деталей из пластиков – невысокая производительность труда, повышение которого возможно за счёт механизации технологического процесса.