книги из ГПНТБ / Кричевский, М. Е. Химия ремонтирует

ДЕТАЛИ ФОРМУЮТСЯ

Детали из пластмасс не только точат, фрезеруют, сверлят, то есть механически обрабатывают на станках, но и ф ормуют в специальных формах (прессформах). Этот процесс как бы включает в себя создание заданного качества изделия одновременно с приданием ему опре­ деленных формы и размеров. Для успешного осуществ­ ления этого процесса недостаточно одного лишь высо­ кого качества исходного сырья, важен и режим ведения технологического процесса.

Простейший метод переработки полимеров заключа­ ется в том, что взвешенное количество материала в виде порошка или таблеток помещают м ежду стальными отпо­ лированными до зеркального блеска плитами прессфор-

92

93

дальнейший рост макромолекул и образование попереч­ ных связей, «сшивающих» цепи в прочную, так называе­ мую трехмерную сетку.

Процесс прессования термореактивных материалов довольно длительный по времени. Так, например, для волокнита выдержка под давлением 300 килограммов на квадратный сантиметр и при температуре 170°С состав­ ляет до 2,5 минуты на каждый миллиметр толщины стен­ ки детали. А поскольку время — дорогой фактор, ученые построили процесс прессования некоторых пластмасс по строго продуманному четкому графику.

Сотрудниками М осковского Высшего технического училища имени Баумана разработана, а на Тульском за­ воде «Штамп» внедрена установка УНП-2 для непрерыв­ ного прессования пластмассы. В ней применен так назы­ ваемый принцип использования выносной прессформы. В чем же он заключается?

Рабочий мерным устройством загружает материал в раскрытую прессформу. Затем она автоматически пере­ мещается на один шаг по конвейеру к гидравлическому прессу, который закрывает ее — происходит прессование материала. Ползун пресса поднимает прессформу в верхнее положение. Однако материал в ней остается под давлением, что обеспечивается специальным устройством с тарельчатыми пружинами. За то время, пока прессформа дойдет до позиции раскрытия, изделия выдерживают под давлением при заданной температуре. Прессформы нагревают при помощи троллейных токопроводов, распо­ ложенных вдоль ниток конвейера. После следующего перемещения конвейера прессформа попадает в позицию разгрузки, где выталкиватель, находящийся под конвейе­ ром, и специальный съемник извлекают отпрессованные изделия из прессформы, и они сваливаются по лотку в ящик. Последующее перемещение переносит прессфор­

94

му в исходную позицию загрузки, после чего операции повторяют.

Одновременно в работе находится целая группа прессформ. Таким образом, время, приходящееся на изготовление каждой детали, существенно сокращается.

Какие же детали прессуют из термореактивных мате­ риалов? Взять хотя бы хорошо знакомую всем крыльчат­ ку водяного насоса тракторного или автомобильного дви­ гателя. Эти детали, изготовленные из волокнита или стекловолокнита АГ-4В, успешно прошли испытания на многих заводах.

Волокниты, как мы говорили, представляют собой со­ четание связующего — фенольно-формальдегидной смо­ лы — с волокнистым наполнителем (хлопковые очесы, стекловолокно). Для придания изделиям большей одно­ родности и лучшего внешнего вида в смесь иногда добав­ ляют некоторое количество порош кового наполнителя.

Применение такой крыльчатки в водяном насосе, кро ­ ме экономической выгоды, дает еще и целый ряд преиму­ ществ. Благодаря меньшему весу и более совершенной конструкции повышается коэффициент полезного дейст­ вия двигателя, уменьшается мощность, затрачиваемая на работу насоса, и повышается производительность насоса. Пластмассовая крыльчатка не корродирует и не подвер­ гается короблению. Более того, отпадает необходимость в балансировке крыльчатки, так как ее вес меньше, фор­ ма и расположение масс лучше, чем у чугунной.

А вот такие детали, как втулки коромысел, топливных насосов двигателей тракторов, втулки колес плугов и се­ ялок, грядилей и опорных колес культиваторов, подбор­ щиков хлопка и шпинделей хлопкоуборочных машин и многие другие, изготавливают на некоторых ремонтных предприятиях из полимеров не прессованием, а литьем под давлением. Стадии нагревания пластмассы и ее фор-

95

мования разделены. Этот процесс, применяемый пре­ имущественно для термопластичных материалов, занима­ ет значительно меньше времени.

Полимерный материал в гранулах подается из загру­ зочного бункера в обогреваемую цилиндрическую каме­ ру литьевой машины, в цилиндре которой ходит плунжер, приводимый в движение мотором. Через несколько ми­ нут материал становится достаточно пластичным, чтобы течь под давлением.

96

Давление, оказываемое на расплавленную массу, дол­ жно быть достаточным для того, чтобы масса продавли­ валась внутри цилиндра и через сопло в прессформу и хорошо заполняла ее. Излишнее давление повышает рас­ ход энергии и ускоряет износ машины и прессформы, поэтому оно четко определено.

Во избежание перегревания материала разность тем­ ператур между стенкой цилиндра и полимером должна быть не больше 40— 50°С. При таком небольшом темпе­ ратурном перепаде для прогрева массы требуется значи­ тельная поверхность теплопередачи, то есть большая длина цилиндра. Поэтому конструктивно эта задача реша­ ется по-иному: в нижней части материального цилиндра находится так называемая торпеда — медный цилиндр, хорошо проводящий тепло, с несколькими продольными отверстиями. Его назначение — способствовать лучшему расплавлению и равномерному разогреву массы.

Итак, расплавленный полимер выдавливается плунже­ ром через сопло в более холодную форму, где он за­ твердевает. Вначале остывает и сжимается его наружный слой. А так как теплопроводность полимеров довольно низкая, то соседний слой охлаждается значительно позже. Это приводит к образованию так называемых усадочных напряжений. Естественно, при холодных стенках прессформы величина усадочных напряжений будет больше, поэтому прессформа должна быть всегда в нагретом состоянии (около 80— 120°С).

Таким образом, при литье термопластов под давлени­ ем материал подготавливается к впрыску в обогреваемом цилиндре, а затем уже впрыскивается в прессформу. Остающийся в цилиндре материал используется в сле­ дующ ем цикле.

На литьевой машине есть специальные механические приспособления для открывания прессформы. После вы­

давливания массы плунжер отходит, и поступает новая порция материала для следующего цикла. Таким обра­ зом, вся операция протекает быстро, в течение 10— 20 секунд.

Операции формования могут быть полностью авто­ матизированы. Температура формования примерно та же, что и при прессовании (и зависит, конечно, от марки материала), а давление в некоторых случаях достигает свыше 1000 килограммов на квадратный сантиметр. Это заставляет применять даже для формования изделий, очень небольших по весу, довольно громоздкие маши­ ны — термопластавтоматы.

Как вы помните, термопластам свойственно много­ кратно перерабатываться. Поэтому в качестве исходного материала с целью удешевления ремонта зачастую ис­ пользуется вторичное сырье — синтетические отходы текс­ тильной и швейной промышленности, бракованные изде­ лия и т. д. Вторичное сырье, поступающее на переработ­ ку, состоит из различных по величине и форме кусков и частиц, которые необходимо отсортировать и очистить от посторонних примесей. После этого слитки дробят в спе­ циальных ножевых дробилках, а полотно нити режут на куски размером не более 30— 50 миллиметров. Загряз­ ненные отходы обезжиривают кипячением в 10-процент­ ном растворе каустической соды, а затем тщательно про­ мывают в горячей воде при температуре 80°С. Отмытое сырье отжимают и сушат. Отжимать сырье м ожно на центрифуге, после чего его укладывают в сушильном шкафу на противни слоем 40— 50 миллиметров, где вы­ держивают 36— 48 часов при температуре 80— 90°С. Ос­ татки влаги не должны превышать 0,2— 0,3 процента. Для ускорения процесса сушку рекомедуется проводить под вакуумом в специальных сушильных шкафах. Длитель­ ность сушки при 80— 105°С составляет 4— 6 часов.

98

застывания пластмассы в этих каналах остаются «мостики», связывающие полученные детали в многоместной пресс-

И здесь на помощь пришла химия. Применение синтети­ ческих смол уменьшило стоимость оснастки на 30— 70 процентов, а простота ее изготовления обеспечила зна­ чительную экономию во времени. Ведь сколько усилий надо потратить, чтобы сделать сложные детали металли­ ческой прессформы! Высококвалифицированный слесарь затрачивает на это несколько месяцев, а самые совер­ шенные электроискровые и электроимпульсные станки справляются с такой работой лишь за 10— 20 часов. Не обидно, если потом такую матрицу употребят на то, что­ бы отпрессовать тысячи или десятки тысяч изделий. А ес­ ли деталей надо не так много?

Итак, прессформы из пластмассы. Это дело сложное. Надо подобрать такие композиции для изготовления прессформы, чтобы они смогли выдержать не только высокое давление, но и высокую температуру.

На Охтинском химическом комбинате разработаны специальные композиции ЭЦД-5 на основе полиглицидилизоциануратной смолы ЭЦ и эпоксидной смолы ЭД-5. В прессформах из этой композиции, к которой добавле­ ны металлические порошки, м ожно получить 1000— 1500 изделий литьем под давлением. Композиция Э Ц Ф А на ос­

изготовления прессформы не только для литья под давле­ нием термопластов, но и для прессования реактопластов. Пластмассовые матрицы заключают в металлическую обойму, этим увеличивают их прочность. Одним из эф­

100