Билет 20

20.1. Формы и установки для термоформования, холодное формование листовых термопластов.

Для формования изгибом и давлением используется простая оснастка. При изготовлении больших партий изделий необходимо использование термостатируемых инструментов из стали и алюминия. Оснастка для небольших партий изде­лий может изготавливаться из термореактивных полимеров, текстолита и древесины. Важна возможность равномерного нагрева и охлаждения формующего инструмента. В процессе автоматической непрерывной эксплуатации оборудования охлаждение осуще­ствляется водой. Возможно также охлаждение вентиляторами и воздушными душами. В процессе переработки термопластов со значительной усадкой охлаждение должно выполняться равномерно с обеих сторон. Как правило, оснастка односекционная. Вытяжные отверстия должны располагаться на тех участках (углы, кромки), к которым лист или пленка из полимерного материала прикасаются в последнюю очередь.

Машины для термоформования состоят из следующих частей: станины машины; нагревательного и охлаждающего агрегатов; привода; фиксирующей рамы; компрессора или вакуумного агрегата.

Машина приводится в действие: Сжатым воздухом (недорого, но не обеспечивает точности перемещения и пло­хо регулируется); Гидравликой (обеспечение значительных усилий формования, хорошая регулиров­ка скорости, термочувствительность, проблемы с герметичностью); Шпиндельным приводом (использование допустимо только для значительных уси­лий, точный ход перемещений, возможна неравномерная нагрузка стола, шум, значи­тельный расход энергии); Редуктором (равномерное перемещение, хорошая регулируемость, простота в техобслуживании).

Для обеспечения возможности комбинировать технологии машины для термоформования, кроме пуансона, оборудованы еще и верхним штампом. При использовании вакуумных установок необходимо следить за тем, чтобы ско­рость откачки была достаточной для быстрого формования. Такие установки оборудованы вакуумным резервуаром.

Фиксирующие рамы должны быстро регулироваться в соответствии с размером заготовки, должны обладать достаточным усилием смыка­ния, быть простыми в обслуживании (хорошо зарекомендовали себя складные рамы).

Холодное формование листовых термопластов. Основная цель - значительное сокращение продолжительности рабочего цикла за счет отказа от этапов нагрева и охлаждения. Ограниченное холодное формование возможно при перера­ботке вязких полимеров (АБС, ПК, ПЭ, ПП). Учитывая высокие усилия деформации, хо­лодное формование листовых термопластов с использованием сжатого воздуха или разрежения невозможно. Формование следует осуществлять механическим путем с помощью матрицы и пуансона. Вместо матрицы при изготовлении небольших изделий иногда используются резиновые подушки. В этом случае формование происходит «внутрь» подушки. Холодное формование листовых термопластов происходит очень быстро. По этой технологии можно перерабатывать пленки или листы толщиной от 100 мкм до 6 мм.

20.2 Сварка трением, высокой частотой, ультразвуком, инфракрасным излучением, лазером.

Сварка трением основана на получении тепловой энергии для оплавления свариваемых поверхностей за счет трения. Очень низкая теплопроводность, характерная для термопластов, способствует сохранению тепла лишь в зоне трущихся поверхностей, в то время как температура всего изделия остается практически неизменной. Разделяется на сварку вращением (вращение соединяемых деталей; вращение промежуточных элементов) и вибротрением.

Высокочастотная сварка пластмасс основана на диэлектрическом нагреве материала в высокочастотном-электромагнитном поле в результате преобразования электрической энергии в тепловую. В зависимости от схемы взаимного перемещения инструмента и свариваемых изделий высокочастотная сварка подразделяется на прессовую и роликовую. Может выполняться в основном поле и в поле рассеивания с нагревом соединяемого материала или материала прокладок, располагаемых как снаружи свариваемых деталей, так и между ними.

Ультразвуковая сварка основывается на нагреве свариваемых поверхностей до температуры размягчения в результате превращения энергии колебаний ультразвуковой частоты в тепловую энергию, при этом механические колебания ультразвуковой частоты и давление действуют по одной линии, перпендикулярно к соединяемым поверхностям. В зависимости от взаимного перемещения инструмента и деталей подразделяется на прессовую сварку (точечная, прямошовная, контурная) и роликовую сварку (сварка непрерывным и прерывистым швом). Ультразвуковая сварка может классифицироваться также и по другим признакам: в зависимости от способа подведения энергии, наличия присадочного материала, а также в зависимости от способа дозирования энергии.

Из разновидностей сварки излучением, отличающихся друг от друга источником и характером излучения, используется световая сварка с применением и без применения присадочного материала, сварка лазерная и сварка инфракрасном излучением с подводом тепла непосредственно к соединяемым поверхностям (прямой метод) или к внешней поверхности соединяемых изделий (косвенный метод). Более широко применяется сварка инфракрасным излучением, которая основывается на свойстве термопластичных материалов поглощать падающие на них инфракрасные лучи и превращать электромагнитную энергию в тепловую.