2.6. Прессы для переработки реактопластов

2.6.1. Сущность метода прессования

Метод основан на способности реактопластов переходить при нагревании и давлении в пластично-вязкое состояние с последующим формованием изделия в объёме между пуансоном и матрицей. Фиксация заданной конфигурации изделия происходит вследствие протекания в материале химической реакции отверждения.

Переработка реактопластов осуществляется двумя основными способами – прямым или компрессионным и литьевым или трансферным. При компрессионном прессовании давление непосредственно воздействует на массу, находящуюся в оформляющей полости рис. 132.

Рис. 132

Заполнение формы сырьём 2 (рис. 132, а) происходит в загрузочную камеру матрицы 3. Затем пуансон 1 опускается (рис. 132,б) и воздействует на пресс-материал, формуя изделие 5. Поле выдержки под давлением отформованное изделие при поднятом пуансоне, выталкивателем 4 извлекается из формующего гнезда (рис. 132, в).

При литьевом прессовании загрузочная камера отделена от оформляющей полости, которая с момента заполнения её расплавом пресс-материала находится в замкнутом состоянии.

Этот способ имеет две разновидности – с верхней загрузочной камерой (рис. 135) и нижней загрузочной камерой (рис. 133).

Пресс-материал 2 (рис. 133, а) загружается в нижнюю камеру, закрывается пуансоном 1. При этом между пуансоном и матрицей 4 образуется оформляющее гнездо 5. При движении поршня 3 от гидроцилиндра выталкивающего пресс-материал переводится в пластично-вязкое состояние и по литниковым каналам 6,7 поступает в оформляющее гнездо 5, где формуется в изделие 8 (рис. 133, б). После выдержки на отверждение, верхняя часть пресс-формы 1 поднимается ползуном пресса (рис. 133, в), а затем поршнем 3 отформованное изделие извлекается из матрицы 4.

Рис. 133 Рис. 134

При литьевом прессовании с верхней загрузочной камерой (рис. 134), материал 1 подаётся в загрузочную камеру и затем пуансоном 2 материал в нагретой форме переводится в пластично-вязкое состояние, по литниковым каналам 3 передавливается в формующее гнездо и оформляется в изделие 4. После необходимой выдержки форма снимается с пресса, разбирается, извлекается изделие, форма очищается от остатков материала, собирается и процесс повторяется.

Таким образом отличие способов прессования заключается в конструктивных особенностях формующего инструмента.

Основные технологические характеристики процесса прессования – давление, температура и время, определяют протекание различных стадий цикла прессования, а также качественные показатели готовых изделий.

Процесс прессования по любому методу начинается с деформирования пресс-материала под воздействием непрерывно возрастающего давления прессования.

Давление , передаваемое на материал, расходуется на раздавливание нагретой таблетки, преодоление сопротивления течению расплава по оформляющей полости формы, в загрузочной камере, в литниковой системе. Процесс заполнения пресс-формы завершается при проникновении расплава в наиболее удалённые участки матрицы. Эта стадия необходима для обеспечения уплотнения материала, оформления изделия и удаления газообразных, летучих и паров влаги из формы. После этого следует стадия выдержки на отверждение. Величина на этой стадии достигает максимального значения. Для разных материалов и схем проведения процесса прессования максимальное значение различно. Оно зависит от вида пресс-материала, его свойств, температуры, конструкции прессуемой детали. При компрессионном прессовании материалов с порошкообразным наполнителем оно составляет 25–40 МПа, с волокнистым наполнителем 40–60 МПа.

Температура расплава прессуемого материала определяет интенсивность протекания в нём реакции отверждения и, в конечном счёте, – производительность прессового оборудования и комплекс физико-механических свойств изделий. Для достижения в готовом изделии максимально однородной по массе степени отверждения, необходимо быстрое достижение и эффективное поддержание заданной температуры материала во всём объёме изделия на стадиях заполнения формы и выдержки на отверждение. При выполнении этого условия в готовом изделии не образуются термические напряжения, способные вызвать его разрушение после окончания цикла прессования.

Температура расплава связана с продолжительностью цикла прессования . Увеличивая , можно достичь сокращения за счёт роста скорости заполнения формы при снижении вязкости расплава и уменьшения продолжительности выдержки при прессовании и отверждении вследствие роста скорости отверждения. Сокращение времени может быть достигнуто при использовании предварительного подогрева материала вне формы и высокотемпературных технологических режимов. Повышению качества изделия способствуют специальные технологические приёмы, например подпрессовки при прямом прессовании, т.е. повторяемое несколько раз кратковременное размыкание пресс-формы на стадии формования и отверждения. Это способствует более полному выходу летучих веществ и более глубокому прогреву материала.

Рис. 135

Изменение температуры во времени при прессовании показано на рис. 135. На оси ординат помечены температура стенки формы , температура перехода пресс-материала в пластично-вязкое состояние (температура размягчения) и температура интенсивного протекания реакции отверждения . Отрезки на оси абсцисс этой диаграммы соответствуют отдельным стадиям цикла формования изделий при прессовании: отрезок 0–I – время предварительного подогрева материала непосредственно в матрице или в устройстве для предварительного подогрева; отрезок I–II – время загрузки материала в пресс-форму ; отрезок II–III – время заполнения расплавом оформляющей полости формы под воздействием давления , сопровождающегося интенсивным разогревом материала за счёт диссипативных тепловыделений и теплопередачи от стенок формы; отрезок III–IV – время выдержки под давлением , в течение которого расплав продолжает нагреваться от стенок пресс-формы до температуры интенсивного протекания реакции отверждения.

Время цикла изготовления изделий методом прямого прессования может быть определено по формуле

где – время выгрузки готового изделия.