Формування деталей з полімерів у в'язкорідкому стані

У в'язкорідкому стані формують деталі способом гарячого пресування, литтям під тиском, екструзією тощо.

Гарячим пресуванням виготовляють деталі переважно з реактопластів, зв'язувальна речовина яких під дією теплоти пе­реходить у в'язкорідкий стан, а під кінець технологічного цик­лу твердне, утворюючи просторову структуру. Охолодження де­талі відбувається поза пресформою.

Прес-форма є штамповим інструментом, що скла­дається з двох головних частин — матриці, закріпленої на столі гідравлічного преса, і пуансона, закріпленого на повзу­ні. У порожнину розкритої прес-форми насипають задану дозу полімерної суміші у вигляді порошку, гранул або таблеток. Щоб скоротити тривалість технологічного циклу, полі­мерну суміш перед завантаженням у прес-форму нагрівають до температури 80...150 °С. Тиск 15...80 МПа на полімерну суміш створює пуансон, опускаючись у нижнє положення.

Прес-форми виготовляють з інструментальних сталей, їх формоутворювальні поверхні полірують і хромують, щоб забез­печити високу якість отримуваних деталей.

Гарячим пресуванням виробляють деталі середньої складності з феноло- і амінопластів, зокрема корпуси телевізорів, радіо­приймачів, телефонів.

Литтям під тиском виготовляють деталі складної конфі­гурації з термо- і рідше з реактопластів, які перебуваючи у в'яз­корідкому стані, заповнюють робочу порожнину прес-форми і гверднуть там під тиском.

Завдяки нагріванню полімерної суміші до температур 150...300 °С і значному тиску добре заповнюється порожнина прес-форми й тому формуються деталі з високою якістю поверхні та точними розмірами.

Екструзія — це поширений й високопродуктивний спосіб витискання полімерного матеріалу (переважно термопласту) у в'язкорідкому стані крізь отвір, що відповідає поперечному пе­рерізові виробу.

Полімерний матеріал у вигляді гранул або порош­ку завантажують у бункер шнекової машини неперервної дії — екструдера. Бункер сполучений з порожни-ною робочого цилін­дра, в якому обертається шнек. Шнек пересуває полімерний матеріал уздовж осі циліндра, перемішує його й ущільнює. За­вдяки теплоті, що передається від електронагрівача і теплоті, що виникає внаслідок тертя, полімер переходить у в'язкорідкий стан і витискається назовні крізь калібрувальний отвір го­ловки. Далі виріб охолод­жують у водяній ванні й ріжуть на заготовки заданої довжини або змотують у бухти. Щоб змінити профіль виробу, необхідно замінити головку і оправку. Екструзією виробляють фасонні прутки з однаковою формою поперечного перерізу по всій довжині, а також труби, листи; наносять ізоляцію на електропровідний дріт.

У високоеластичному стані виготовляють деталі з термопластів способом штампування.

Штампування — це спосіб виготовлення тиском деталей об'ємної конфігурації з листових термопластів, доведених на­гріванням до високоеластичного стану й охолоджених у штампі.

Тема 4.2. Композиційні матеріали.

Композитними називають штучно створювані матеріали, що складаються з двох або більше хімічно різних компонентів, істотно відмінних за властивостями й розділених добре вираже­ною міжкомпонентною границею. Будь-який композитний ма­теріал (КМ) складається з неперервної в усьому його об'ємі мат­риці та зміцнювального компонента (арматури), розміщеного в ній за заданою закономірністю.

Матриця — це порівняно пластичний матеріал, вона надій­но з'єднана зі зміцнювальним компонентом, надає готовому виробу потрібної форми, міцності та жорсткості й захищає зміц­нювальний компонент від можливих пошкоджень.

Матеріал матриці визначає загальну назву КМ, з огляду на що розрізняють композитні матеріали з металевою матрицею або металеві композитні матеріали (МКМ), з полімерною ма­трицею — полімерні композитні матеріали (ПКМ) та з керамі­чною матрицею — керамічні композитні матеріали (ККМ).

Зміцнювальний компонент повинен мати високу міцність і жорсткість, малу густину, добру хімічну тривкість й темпера­турну стійкість, а також, максимально досяжну технологічність. Для армування композитних матеріалів застосовують порош­кові компоненти, волоконні та шаруваті компоненти.

Порошкові зміцнювальні компоненти — це зазвичай тверді важкоплавкі дрібні частинки карбідів, оксидів, нітридів, що не розчиняються у матриці в усьому інтервалі температур експлуатації КМ. Зі зменшенням їх розмірів і відстаней між ними підвищується міцність композитного матеріалу.

До волоконних компонентів належать непе­рервні та короткі волокна неорганічного й органічного поход­ження, металевий дріт і сітки на їх основі. Волокна в МКМ гальмують поширення тріщини в напрямку, перпендикуляр-но­му до них, і практично виключають раптове руйнування кон­струкції. Міцність волокноподібних кристалів залежить від глад­кості їх поверхні та площі поперечного перерізу. Чим рівніша поверхня волокна, тим менше мікродефектів на його поверхні і воно міцні­ше.

Як пластинчастий (шаруватий) зміцнювальний компонент використову­ють, наприклад, тканину, шпон, папір.