книги из ГПНТБ / Кричевский, М. Е. Химия ремонтирует
.pdfфективных путей повышения стойкости пластмассовых прессформ является также металлизация ф ормообразу ющих элементов, осуществляемая путем вакуумного на пыления металла, гальванопластики, химического никели рования и других методов. В этом случае эпоксидные прессформы с металлическим покрытием, нанесенным гальваническим путем, выдерживают до 10 000 опрессо вок.
Мы привыкли к такому положению, что если разговор идет о литье, то должен быть литник. Какой? Обычный (диаметром до трех миллиметров) или точечный (диамет ром 0,8— 0,15 миллиметра). А возможно ли литье без лит ника? Возможно и в ряде случаев весьма целесообразно.
Прессформы для безлитникового литья очень просты в изготовлении. Система питания прессформ состоит из литникового отверстия, расположенного либо непосред ственно в матрице, либо в специальной втулке, вмонтиро ванной в матрицу. К отверстию примыкает камера для размещения передней части сопла запорного крана лить евой машины. Сопло прилегает коническим пояском к соответствующей конической поверхности камеры.
Другой способ безлитниковой заливки носит название предкамерного. Здесь главными конструктивными эле ментами являются предкамера и специальное сопло, опи рающееся фланцем на ее плоскость. Предкамера за полнена пластмассой в течение всего периода работы прессформы. В промежутках м еж ду впрысками мате риал в предкамере не успевает застыть, и очередная до за массы беспрепятственно проходит из сопла в полость прессформы. Конечно, непременное условие безупреч ной работы прессформы с предкамерной заливкой — короткий рабочий цикл.
Литьевые формы с предкамерной заливкой устойчиво работают при переработке, например, полиэтилена. При
101
переработке полистирола в зоне предкамеры необходи мо монтировать дополнительный обогрев с терморегуля тором. Такая безлитниковая заливка способствует внед рению полной автоматизации процесса литья термоплас тов.
Все, о чем мы рассказали, относится к изготовлению пластмассовых деталей, устанавливаемых на машину в процессе ее ремонта. Но достаточно на многие изношен ные металлические детали только нанести слой пластмас сы, восстановить размеры детали, и она опять пригодна к работе.
Сущность метода ремонта нанесением покрытий лить ем под давлением заключается в том, что изношенную деталь после определенной подготовки ее поверхности (механической обработки, обезжиривания и нагрева) уста навливают в прессформу, рабочая поверхность которой имеет размеры, соответствующие номинальным разме рам детали. М ежду этой оформляющей поверхностью прессформы и изношенной поверхностью детали обра зуется зазор, величина которого соответствует износу де тали. Затем в прессформу впрыскивают под давлением расплавленный термопластичный полимерный материал, заполняющий зазор. После застывания полимерного ма териала на поверхности детали образуется покрытие тре буемой толщины. При этом, как правило, последующая механическая обработка уже исключается (вот еще одно преимущество способа формования!).
Аналогичным, образом на изношенную деталь может быть нанесен и слой термореактивного материала. В этом случае прессформу с ремонтируемой деталью и прессматериалом устанавливают на гидравлический пресс, где пластмасса проходит определенный режим переработки.
Для многих целей пластмасса требуется в форме лис тов, пленок, стержней, труб и другого профиля. Эти из-
102
делия должны иметь одинако вое по всей длине сечение и к тому же могут быть очень большой длины, следовательно, их производство требует не прерывного процесса. Каким же должен быть технологичес кий процесс в данном случае? Это достигается также ф ормо ванием при помощи шнековых прессов — экструдеров, напо минающих литьевые машины.
Метод выдавливания вязких материалов сквозь определен ное сечение — экструзия извес тен свыше 150 лет. Первона чально он применялся при из готовлении макарон и каран дашных грифелей. Материал помещали в цилиндр и выдав ливали поршнем. Качественно новые машины появились в се редине прошлого века, когда фирма «Гуттаперча» стала по лучать заказы на покрытие изо ляцией м орского кабеля. По пытки обойтись прежними прес
сами, неравномерно подающими сырую резину, оказа лись безуспешными. Поршень пришлось заменить вин том, шнеком. Новые конструкции по аналогии с поршне выми прессами назвали шнековыми прессами. С момента получения изделия на первом шнековом прессе количест во такого оборудования в мире возросло до десятков тысяч единиц разных типов и производительности. Но, ко-
103
ч е р в я ч н ы й в а л
// / Н А Г Р Е В А Т Е ЛшшЬ ^
Ѵ/ / / / / / / / / / Ш
нечно, не только стремлением обеспечить различную производительность объясняет такое разнообразие экс трузионных машин. Каждый вид пластмассы «предпочи тает» свою специфическую конструкцию шнека, червяка. Угол наклона винта, глубина нарезки, уменьшение шага при самых незначительных изменениях существенно ска зываются на работе экструдеров.
Каковы же конструктивные особенности этих машин? В экструзионной машине, как в обычной литьевой, имеется загрузочный бункер, внутри цилиндрической камеры вращается близко прилегающий к стенкам шнек, кото рый заставляет мелкораздробленный полимер переме щаться в обогреваемую зону, где он становится пластич ным. Затем полужидкая масса продавливается через оформляющий мундштук, которому придана форма, со ответствующая профилю получаемого изделия — ленты, стержня и т. д. На выходе изделие быстро охлаждается. Если формуются трубы, то пропускается сжатый воз дух, чтобы сохранить круглое сечение. В случае исполь зования, например полиэтилена, применяется выдувание выдавливаемого изделия, например трубы, в цилиндр большого диаметра, после чего его разрезают и в ре зультате получают листовой материал.
104
Но вот что оказалось на первый взгляд совершенно неожиданным решением: после создания червячных лить евых машин для переработки термопластов появилась возможность использовать подобные машины для пере работки реактопластов. Действительно, применение прин ципа червяк — поршень позволило в течение последних лет создать высокопроизводительное оборудование для переработки реактопластов литьем под давлением.
Этот метод по конструкции прессформ, центральных и распределительных каналов по существу не отличается от литья под давлением термопластичных материалов. Главное различие заключается в конструкции червяк — поршень. Червяк имеет более простую форму, в его ка налах находится относительно небольшое количество ма териала, дозировка которого производится при возврат но-поступательном движении поршня. Литьевые прессформы обогреваются специальными электрическими нагревателями, которые расположены в пазах в стенках прессформы.
Мы рассказали далеко не о всех способах формова ния поверхностей пластмассовых деталей. Но принцип у всех способов один и тот же — при помощи прессформы или других «оформляющих» устройств, в которых ф ор ма детали отражается как в зеркале, м ожно изготовить деталь или нанести покрытие быстро, точно и с высоким качеством. А это, безусловно, очень важно.
ИСПОЛЬЗУЕМ И ЦЕНТРОБЕЖНУЮ СИЛУ
Мы говорили, что для переработки пластмасс и изго товления деталей из них или нанесения покрытий должны применяться вполне определенные методы. Но каждому из них присущи специфические недостатки. Так, напри мер, литьем под давлением сложно получить толстостен ные детали из-за образования пузырей и утяжек в толс тых местах отливок. Как же изготовить зубчатые колеса- с большим модулем, шкивы, крупногабаритные манжеты, втулки и другие подобные детали из полиамида, поли формальдегида, поликарбоната?
А нельзя ли использовать центробежные силы? Уплот нить с их помощ ью материал отливок? Создать деталь на
106
установке, подобной карусели? Результаты |
испытаний |
оказались весьма обнадеживающими. |
|
В М осковском научно-исследовательском |
институте |
пластических масс была разработана технология расплав ления и формования полимерного материала с исполь зованием центробежной силы. Сущность центробежного литья состоит в том, что залитый в ф орму расплавленный полимер (поликапроамид, смола П-68 или другие термо пласты), подвергаясь при вращении действию центробеж ных сил, заполняет периферийную ее зону и, застывая, приобретает нужные размеры, копируя конфигурацию формы.
Этот метод дает возможность получить высококачест венные плотные отливки без пористости и газовых вклю чений, а также удобно ввести антифрикционные и тепло отводящие наполнители (дисульфид молибдена, графит и т. п.), которые благодаря другому удельному весу, чем у полимера, при изготовлении способны располагаться тон ким слоем на рабочих поверхностях деталей без сниже ния механических свойств сердцевины.
Процесс центробежного литья имеет много конструк тивных разновидностей, одной из них является направле ние оси вращения формы в пространстве.
Схема с вертикальной осью вращения применяется для цилиндрических отливок, размер которых в осевом на правлении не больше диаметра (зубчатые колеса, корот кие втулки, манжеты, фланцы). В том случае, когда от ливки в осевом направлении не имеют ограничения (тру бы, втулки, гильзы), используется схема с горизонтальной осью вращения. Ф орм ой для такого литья служат обыч но металлические цилиндры, соответствующие по внут ренним размерам диаметру и длине детали.
Используемый для литья полимерный материал загру жают в цилиндр после весовой дозировки, торцы цилинд
107
ра закрывают крышками, и все вместе располагают в центрах специальной установки, обеспе чивающей вращение с необхо димым числом оборотов. К ци линдру вдоль его оси подводят газовую горелку или другой источник обогрева. Расплав ленный материал центробеж ными силами прижимается к стенкам цилиндра. После пол ного расплавления масса рав номерно распределяется по стенкам цилиндра, и происхо дит окончательное формова ние отливаемой детали. Когда процесс формования окончен, горелку отводят и обогрев цилиндра прекращается его начинают охлаждать воздушной струей.
Готовую отливку извлекают после полного ее охлаждения, когда в результате разности ли нейных усадок металла и пласт массы наружный диаметр от ливки становится меньше внут реннего диаметра формы.
Установлено, что для обес печения удовлетворительной плотности и минимальной разностенности отливаемой детали необходимо, чтобы силы инер ции, действующие на каждую
частицу материала, были боль ше ее веса в 20— 25 раз.
Центробежный метод литья полимеров может быть исполь зован и при нанесении покры тий на изношенные детали. В этом случае на подготовлен ную соответствующим образом и нагретую внутреннюю поверх ность вращающейся детали на носят слой полимера. Соприка саясь с нагретой поверхностью, порош ок полимера оплавляет ся и растекается под действием центробежных сил, обеспечи вая получение покрытия равно мерной толщины. Во многих случаях дополнительная меха ническая обработка нанесенно го полимерного слоя не требу ется.
В результате воздействия центробежных сил на оплавля емый полимер достигается не только высокое качество по крытия, но и повышенная проч ность его соединения с поверх ностью изношенной детали. Этот метод применяется для получения и тонкослойных по лимерных покрытий на крупно габаритных деталях, имеющих ф орму тел вращения: втулках, соединительных фланцах и т. д.
При наличии установки токов высокой частоты (ТВЧ) значительно упрощается процесс получения покрытия, так как отпадает необходимость предварительного на грева деталей в печи.
Конечно, как и в случае изготовления деталей, качест во покрытия зависит не только от физико-механических свойств полимера, температуры подогрева и подготовки ремонтируемой поверхности, но и от скорости вращения детали, на которую наносится покрытие.
Данный метод нанесения покрытия интересен еще и тем, что позволяет получать многослойные покрытия. На пример, внутренний, рабочий слой вкладышей подшипни ков делают из полиамида с примесью графита (это сни жает коэффициент трения и увеличивает долговечность), а наружный слой — из обычного полиамида. Но об этом разговор пойдет ниже.