15.Переработка армированных полимеров. Оборудование и оснастка.

Конструктивные особенности оснастки зависят от выбранного метода изготовления изделий из АПМ и поэтому весьма разнообразны. Общими являются требования,
предъявляемые к материалу оснастки, выбор которого зависит от объема производства, технологии (в основном от давления, развиваемого при формовании), необходимой точности и чистоты поверхности изделия, его формы и размеров. При этом доминируют экономические требования — материал формующего инструмента должен
быть по возможности дешевым, технологичным, достаточно прочным, жестким, коррозионностойким, теплостойким. Все это особенно важно потому, что основная область применения АПМ — крупногабаритные изделия, для формования которых не
всегда целесообразно изготавливать дорогостоящую оснастку, часто одноразового
действия. Оснастка из стеклопластиков изготавливается на основе различных полиэфирных
и эпоксидных смол с наполнителями из стеклотканей, стеклохолстов, стекложгутов.
В эпоксидные смолы добавляются — по опыту разных отраслей промышленности —
минеральные порошкообразные наполнители, органические наполнители металлические наполнители в виде железного, медного или алюминиевого порошка, тонкой
проволоки. Изготовление оснастки из неметаллических материалов для формования стеклопластиковых изделий, как правило, выполняется в несколько этапов: получение модели или контрформы, отдельных формующих элементов, формы в целом. Основное требование, предъявляемое к этим элементам оснастки, — жесткость в сочетании с легкостью.
Этому требованию отвечают стальные, алюминиевые и неметаллические дорны. Оснастка из металлических сплавов и металлов обладает наилучшими прочностными показателями по сравнению с другими материалами, обеспечивая при этом
высокое качество формующих поверхностей. Однако технологический процесс изготовления металлических форм является весьма трудоемким и дорогостоящим. Элементы форм из металлов изготавливаются в основном литьем с последующей механической обработкой. Такие формы целесообразно применять только при достаточно
высоких давлениях формования. Экономически рационально использование металлической оснастки и при малых давлениях, но большой серийности производства. Независимо от типа материала, используемого для изготовления оснастки для изделий из АПМ, ее формующие поверхности обязательно покрывают разделительным
слоем, облегчающим снятие готового изделия с формы. Для получения разделительных покрытий применяют растворы, эмульсии, смазки. Плоские и цилиндрические
поверхности форм могут быть изолированы пленкой из целлофана, полиэтилена, поливинилового спирта и других материалов. Гипсовые и деревянные формы обычно покрываются раствором ацетата целлюлозы. Растворы поливинилового спирта и полиизобутилена применяются для покрытия стеклопластиковых и металлических форм.

16.Ротационное формование.

Этот метод переработки позволяет получать полые изделия разнообразных форм и размеров из термопластичных материалов, используемых в виде порошков или паст
(пластизолей). Процесс ротационного формования отличается простотой и включает три основных стадии .

На первой из них I в холодную форму, представляющую собой полую раковино образную конструкцию, загружается определенное количество полимерного материала. Далее (стадия II) закрытую форму помещают в камеру нагрева, где и происходит собственно процесс формования. При этом с помощью
 соответствующих устройств форма приводится во вращение относительно двух осей. При вращении с относительно невысокой частотой (от 0,4 до 2,0 с-1) расплавленный полимер распределяется по стенкам формы. Третья стадия III заключается в охлаждении формы с отформованным изделием, которое может осуществляться с помощью холодного воздуха или водяного тумана; при этом форма продолжает вращаться для полного и равномерного затвердевания полимера по всей поверхности формы. После завершения охлаждения форма раскрывается и готовое изделие извлекается из нее; благодаря усадке материала при охлаждении изделия процесс извлечения не вызывает затруднений. Ротационное формование широко используется для изготовления разнообразных изделий самой различной величины и формы — деталей приборов, корпусных деталей мебели, бочек и контейнеров, лодок и др. Процесс происходит при атмосферном давлении, условия формования исключают значительные нагрузки на стенки оснастки, поэтому формы для ротационного формования могут иметь тонкие стенки и относительно дешевы. Для обогрева форм используется горячий воздух (электрические нагреватели) или сжигаемый природный газ.

К преимуществам, относятся простота изготовления и дешевизна оснастки, возможность варьирования толщины стенки (вплоть до 15-20 мм), очень низкий уровень остаточных напряжений в готовом изделии, практически полное отсутствие отходов и, как следствие, экономичность процесса. Возможность получения изделий сложной формы со стенками различной толщины, многослойных изделий и т. д. Низкая стоимость оснастки в ряде случаев делает экономически целесообразным
использование ротационного формования для получения малых партий изделий. Недостатками процесса являются длительность цикла формования, ограниченный выбор материалов и их относительно высокая стоимость, низкий уровень размерной
точности готовых изделий.

17. Нанесение порошковых покрытий.

Порошковые материалы, применяемые для получения покрытий (полимеры, наполнители и др.), имеют размер частиц порядка 0,1–100 мкм. Чаще всего порошки бывают полидисперсными. Для слоя полимерного порошка характерна высокая пористость, которая обусловлена наличием сквозных или замкнутых пор в частицах (внутричастичная пористость) и в промежутках между ними (межчастичная пористость или объем пустот). Межчастичная пористость большинства технических порошков колеблется в пределах от 25 до 90% по объему.

Наибольшее распространение в технике получили следующие методы нанесения покрытий из порошковых материалов: в кипящем слое (вихревой, вибрационный, вибровихревой, электровихревой, электрофоретический), струйный, газопламенный, электростатическое распыление и некоторые другие.

Способ напыления покрытий в псевдоожиженном (кипящем) слое предполагает предварительный нагрев детали до температуры, на 50÷150 оС превышающей температуру плавления полимера. После этого деталь окунают в порошок, находящийся во взвешенном состоянии в 15 специальной емкости. При соприкосновении с поверхностью детали частицы порошка нагреваются, прилипают к ней и оплавляются. Окончательное оплавление нанесенного порошкового слоя осуществляют в печи. Достоинства методов напыления в кипящем слое – простота технологического оборудования, высокая производительность автоматизированных процессов, удовлетворительное качество покрытий. Недостатки – трудность получения слоев равномерной толщины на деталях сложной конфигурации, сепарация частиц порошка по размерам, охлаждение нагретой детали псевдоожижающим воздухом.

Большая группа методов нанесения порошковых покрытий базируется на распылении порошкагазовой струей. При струйном способе порошок наносят на предварительно нагретую деталь с помощью специальных распылителей. Этот способ предназначен главным образом для нанесения покрытий на крупногабаритные изделия. Он отличается простотой, достаточно высокой производительностью и позволяет получать покрытия удовлетворительного качества. Наиболее распространенным в промышленности является метод электростатического напыления порошков. Это обусловлено возможностью его автоматизации, а также минимальными потерями порошкового материала. Сущность способа заключается в том, что распыленным частицам порошка и заземленному изделию сообщают заряды противоположного знака (порошок заряжают, как правило, отрицательно). Для распыления применяют заряжающую распылительную головку или ручной пистолет. Способом электростатического распыления можно наносить порошковые материалы как на крупногабаритные, так и на тонкостенные изделия, например, из фольги, и получать покрытия толщиной от 10 мкм до 1 мм.

Первоначально для нанесения покрытий использовали в основном термопласты − полиамиды, полиолефины, поливинилхлорид и другие, затем преимущественное применение (до 70 % от общего объема) получили реактопласты − полиэпоксиды, полиакрилаты, полиэфиры и другие.