книги из ГПНТБ / Говоров И.Д. Механизация и автоматизация технологических операций обработки деталей из реактопластов

для снятия налета распыленного алюминия. При нанесе­ нии металла на пластические массы вакуумным испаре­ нием разрежение под колпаком должно составлять 10" 5 — 10" 8 мм рт. ст. Чем выше вакуум (или ниже.остаточное давление) под колпаком, тем сильнее адгезия металла к поверхности детали и качественнее поверхность нане­ сенного слоя.

При высоком вакууме скорость испарения алюминия достигает максимума и возврат испарившихся атомов прак-' тически невозможен. Так как при испарении частички алю­ миния летят равномерно во все стороны, то изделия, под­ лежащие металлизации, располагают по всей внутренней площади колпака.

Перед металлизацией детали ее поверхность обезжи­ ривают ватным тампоном, смоченным спиртом, а затем деталь насухо вытирают миткалевой салфеткой. Не сле­ дует дотрагиваться руками до деталей, которые должны быть покрыты металлом. Перед металлизацией на детали можно наносить грунтовочный слой лака для обеспечения хорошей адгезии алюминия. Подготовленные детали за­ ворачивают в папиросную или другую тонкую бумагу во избежание запыления.

Металлические покрытия вследствие их малой адгезии к пластическим массам часто нуждаются в закреплении, поэтому их покрывают защитным слоем лака. Сорт лака зависит от вида применяемой пластической массы. На­ пример, металлизированное изделие из органического стекла лучше всего защищать лаком АС-10, изделия из полистирола с покрытием из алюминия — пищевым лаком, употребляемым в пищевой промышленности для алюми­ ниевой фольги, так как он дает ровную тонкую пленку, не поддающуюся истиранию.

Нанесение поверхностного слоя лака для защиты алю­ миния является важной частью всего процесса-механиза­ ции. Часто в поверхностный слой добавляют прозрачные пигменты или краски.

Правильный подход к применению грунтовочного и поверхностного слоев помогает преодолевать многие труд­ ности процессов металлизации. При неправильном нане­ сении их слоев могут происходить нежелательные явления, например выделение газа, шелушение слоя алюминия и др.

При отделке металлизируемых в вакууме деталей можно использовать обычные методы применения красителей. Очень важно, чтобы грунтовочный слой был по возможно-

60

сти гладким, так как от этого зависит блеск алюминиевой пленки.

Тонкие пленки можно получать различными мето­ дами, используя дополнительную отделку.

Выбор метода отделки в. большинстве случаев опре­ деляется формой и размером детали. Для цветной метал­ лизации следует применять, накидные шаблоны. Для металлизации изделия с одним цветным фоном изготов­ ляют и применяют один шаблон, открывая лишь ту по­ верхность детали, которая подлежит металлизации.

Буквы печатного или письменного текста на пластмас­ совых знаках должны быть вдавлены на глубину 0,1 мм, причем в нижней части букв необходимо выполнять ра­ диальные закругления.

Фирменные знаки можно подвергать металлизации различными способами.

В одних случаях металлизируют всю поверхность знака, затем снимают лишний слой, оставляя только текст, утопленный на глубину знака, после чего пульве­ ризацией наносят цветной фон эмалевыми красками, слу­ жащий также для защиты слоя металла. Невысокая вяз­ кость эмалевых красок позволяет использовать их в писто­ летах-распылителях с рабочим соплом диаметром 0,7— 0,8 мм (для щелевой головки) или с отверстием диаметром 1,6 мм (для круглой головки).

В других случаях применяют шаблон, закрывающий • поверхность вокруг текста и знака.

Текст фирменных знаков можно наносить так называе­ мой трафаретной надписью. Для этого вырезают нужный трафарет-шаблон текста, накладывают его на любой пло­ ский лист полистирола, органического стекла или другого прозрачного пластика, наносят распылением лак, просу­ шивают его и металлизируют. Написанный текст полу­ чается нанесенным на ровную зеркальную поверхность. Оттенок текста определяется цветом использованного кра­ сителя. Затем при помощи пульверизатора обратную сто­ рону металлизированной пластины с текстом покрывают любой эмалевой краской для предохранения текста от стирания и царапин, которые могут быть на алю­ минии. •

Толщина нанесенного алюминиевого слоя обычно со­ ставляет 0,1 мкм-Этот слой, если его не подвергать меха­ ническим воздействиям на истирание, может служить бесконечно долго. Образующаяся окисная пленка защи-

61

щает металлизированную поверхность от атмосферных воздействий.

В большинстве случаев металлизированную поверх­ ность закрепляют различными лаками и красками, 'ко­ торые подбирают индивидуально для каждого вида пла­ стмассы.

Горячее тиснение

Горячее тиснение является принципиально новой тех­ нологической операцией, позволяющей механизировать трудоемкую работу по отделке внешнего вида деталей широкого потребления.

Способ нанесения всевозможных эмблем, фирменных товарных знаков, надписей, декоративных рисунков на термопласты горячим тиснением основан на следующем принципе.

В качестве металлоносителя или основы используют пленку из полимера типа лавсан. На лавсановую пленку,

ный алюминий. После этого слой металла покрывают спе­ циальным грунтом. При нагревании частицы грунта на­ дежно сцепляются с размягченным полимером (деталью), а металл легко отлипает от расплавленного воскообразного покрытия, удерживаясь прочно на границе нагрева. В результате отрыв металла от пленки по контуру на­ гретого пуансона происходит очень быстро, благодаря чему резко повышается производительность труда на операциях тиснения.

Температура пуансона при тиснении, а также прикла­ дываемые усилия должны быть строго определенными. Так, -для деталей из ударопрочного полистирола темпе­ ратура пуансона должна быть в пределах 120—130° С (по прибору). При понижении температуры должно быть

в этом случае характерный металлический блеск. При. по­ ниженной температуре необходимо увеличивать усилие и выдержку, что заметно снижает производительность труда оператора, а также качество тиснения.

При повышении температуры производительность не­ сколько увеличивается за счет уменьшения продолжи­ тельности выдержки (т. е. времени, необходимого для

62

прогрева горячим пуансоном слоя фольги и размягчения поверхностного слоя термопласта), но качество заметно снижается. Защитный слой подкрашенного или бесцвет­ ного лака разлагается под действием высокой температуры, происходит кристаллизация лака, в результате чего те­ ряется его прозрачность и ухудшается внешний вид по­ крытия. При использовании слишком горячего пуансона полимер быстро размягчается на большую глубину; при этом под действием прикладываемого усилия возможен

метно понижается производительность и ухудшается ка­ чество. Это рбъясняется неустойчивой усадкой термо­ пластов, при литье, в результате чего базовые поверх­ ности деталей могут быть непараллельными. При недоста­ точном давлении пуансона выравнивание базовой по­ верхности детали затруднено и возможны случаи брака (отдельные участки детали остаются непокрытыми).

Пресс для горячего тиснения на термопластах показан на рис. 29. Пневматический цилиндр / крепится четырьмя болтами 2 к станине' 16 пресса. На плунжере 3-главного цилиндра смонтирован свободно качающийся пуансон 4, состоящий из прижимной рамки, корпуса пуансона и ре­ зиновой трапеции 5. Последняя служит для компенсации неровностей на Плоскости детали и базирования ее верх­ ним пуансоном и. прижимной охлаждающей планкой от­ носительно горячего рабочего пуансона 75.

Рабочий пуансон 18 соединен переходным штоком 19 с плунжером 15 нижнего пневматического цилиндра 25, обеспечивающего прижим пуансона 18 к детали 17. Усилие поджима пуансона 18 к детали регулируется гайками 24, расположенными на штоке нижнего цилиндра 25.

Корпус оправки 20 крепится к плите 22, которая, в свою очередь, крепится болтами к верстаку 23. В оправке имеются каналы для подачи охлаждающего воздуха от пневмосети через специальные штуцера. Фольга с бо­ бины 21 подается по оправке 20 над пуансоном 18 к спе­ циальному протяжному устройству для равномерного передвижения ленты на определенный шаг после каждого рабочего цикла. Устройство состоит из двух резиновых валиков 7 и 10 и храпового механизма. На оси валика 10 смонтирован храповик 9 с двумя фиксаторами 8 и /7, которые посредством рычага 13, возвратной пружины 14

63

и плунжером 15 преобразуют возвратно-поступательное движение поршня цилиндра 25 во вращательное с тем же

Рис. 29. Полуавтоматический пресс для горячего тиснения

шагом протяжки ленты. Сила прижима резиновых валиков регулируется резьбовым регулятором 6.

Обработанная фольга 12 наматывается на приемную бобину специальным приспособлением (на рисунке не

64

показано). Пресс снабжен прибором последовательного включения цилиндров (на рисунке не показано).

Работа на прессе происходит в следующем порядке. Оператор фиксирует деталь 17 на рамке оправки 20 и нажимает ножной пневмораспределительиый клапан. Срабатывает механизм последовательного включения ци­ линдров, и воздух сначала поступает в цилиндр 1.

Пуансон 4 резиновой трапецией 5 прижимает нижнюю плоскость детали 17 к рамке. Когда деталь прижата, т. е. давление в главном цилиндре достигло максимума, сраба­ тывает клапан механизма последовательного включения цилиндров и воздух поступает в цилиндр 25. Горячий пуансон 18 прижимает пленку штоком 19 к базовой по­ верхности детали, и происходит тиснение.

При переключении пневмораспределительного крана в первоначальное положение поршни верхнего и нижнего цилиндра одновременно начинают двигаться в исходное положение с разной скоростью (для регулирования обрат­ ного хода нижнего цилиндра служит регулятор скорости воздуха). Когда до исходного положения переходного штока 19 остается 25 мм, кулачок входит в зацепление со штоком, лента протягивается системой рычагов и хра­ повым механизмом на один шаг, и оператор снимает деталь.

СБОРКА УЗЛОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПЛАСТМАССОВЫХ ДЕТАЛЕЙ

Пластмассовые детали собирают в узлы как с примене­ нием металлических деталей, так и без них. Соединения могут быть разъемными и неразъемными.

К разъемным относятся прежде всего резьбовые со­ единения. Резьбу выполняют различными способами: в процессе формообразования (с помощью резьбовых зна­ ков) запрессовкой резьбовых металлических втулок, после формообразования — метчиками, резцами или самонаре­ зающими винтами.

К разъемным относятся также соединения специаль* иыми прижимными приспособлениями, шайбами, шпо­ ночными, пружинящими вставками и пр.

Неразъемные соединения получают склеиванием, скле­ пыванием и сваркой.

Выбор способа соединения определяется требованиями к внешнему виду и прочности конструкции, а также мас­ штабами производства. Обеспечение прочности соединений,

как правило, является наиболее важным требованием к сборочным работам. Поэтому следует не только пра­ вильно выбирать наиболее экономичный и падежный способ сборки, но и учитывать условия работы узла при эксплуатации.

Рассмотрим некоторые технологические операции сборки, наиболее часто встречающиеся в производстве.

Резьбовые соединения

При сборке узлов из пластмассовых деталей очень часто применяют резьбовые соединения. Оформление резьбы на деталях из реактопластов производят в про­ цессе формообразования резьбовыми знаками. Резьбовые знаки изготовляют с учетом величины усадки материала после формообразования. Если узел предназначен для работы под воздействием статической или ударной на­ грузки, то вместо оформления резьбы в процессе формооб­ разования рекомендуется использовать резьбовую арма­ туру (втулки),, которая в з-авнсимости от условий экс­ плуатации может быть изготовлена из цветных металлов или стали. Для более прочного закрепления таких вту­ лок в пластмассовых деталях на арматуру наносят на­ катку или кольцевые канавки. Высота резьбовых втулок должна быть на 0,2—0,3 мм больше высоты пластмассовой детали (для обжима при прессовании). Как правило, после опрессовки резьбовые втулки калибруют метчиками.

Менее распространен способ получения резьбовых отверстий в деталях из пластмасс с помощью метчиков. Диаметр отверстий под резьбу выбирают с учетом вели­ чины усадки материала.

Для деталей из термопластов существует ряд других - способов оформления резьбы, например скрепление само­ нарезающими винтами металлических и пластмассовых деталей;, разрушающее усилие такого соединения в сред­ нем составляет около 200 кгс. Хорошие результаты пока­ зал способ запрессовки горячей резьбовой шпильки в пред­ варительно полученное отверстие. Такой способ выгоден тем, что в этом случае может быть осуществлена механи­ зация и автоматизация подачи, разогрева и запрессовки

66

получается профиль резьбы с округленными вершинами, что значительно повышает прочность соединения.

Широкое распространение получила сборка узлов и изделий «скоростными» гайками, способными поддержи­ вать в соединении необходимое постоянное усилие и ком­ пенсировать возможную ползучесть пластмассы. «Ско­ ростные» гайки изготовляют из пружинной стали. На внутренней поверхности -такой гайки имеются зубцы, которые удерживают деталь.

В технологии сборки важное место занимает процесс склепывания деталей из пластмасс, отличающийся от технологии склепывания металлических деталей.

Так как пластмассовые детали по своим механическим свойствам уступают металлическим, то необходимо сле­ дить за усилием при склепывании. Не рекомендуется слишком сильно расклепывать головку во избежание возникновения в соединении дополнительных напряжений. Часто вместо заклепок в детали в процессе формования запрессовывают втулки, специальные кнопки, сфериче­ ские шайбы и др. Это значительно удешевляет процесс и повышает его универсальность. Во избежание растре­ скивания, разрыва деталей расстояние между отверстием й краем листа или детали должно быть не менее 2,5 диа­ метра отверстия. Если при работе изделие испытывает переменные нагрузки, то перед склепыванием детали не­ обходимо склеить.

Для распределения нагрузки в случае соединения бол­ тами необходимо устанавливать шайбы. Для получения неразъемных соединений высокой прочности широко рас­ пространен комбинированный способ соединений, когда параллельно с механическим способом крепления при­ меняют склеивание.

Склеивание

Для склеивания применяют специальные высокомо­ лекулярные вещества (клеи), которые при определенных условиях (высушивании на воздухе, нагревании или химических превращениях) образуют твердый слой, спо­ собный прочно удерживать соединяемые поверхности де­ талей. Склеивание деталей из пластмасс является перспек­ тивным методом сборки, так как при этом создаются легкие и прочные конструкции, не требуются дополни­ тельные детали и не нарушается целостность деталей в от­ личие, например, от нарезания резьбы.

По химическому составу клеи на основе синтетических смол делятся на две группы: с растворителями; без рас­ творителей.

На практике использование клеев первой из этих групп значительно затруднено, так как в процессе склеивания и при последующем испарении растворителей происходит заметная усадка клеевого материала, а также могут обра­ зоваться вздутия и пустоты, ослабляющие клеевой слой. Эти вредные явления можно частично избежать при тща­ тельном и точном проведении технологического процесса склеивания.

Характер технологического процесса склеивания опре­ деляется свойствами различных клеев. Есть клеи высыхаю­ щие и самоотверждающиеся, причем отверждение может

зации) клея соединение надо нагревать до определенной температуры, определяемой маркой клея.

Клеи холодного отверждения применяют при склеи­ вании термопластичных материалов, для которых недо­ пустим нагрев до температур, требующихся при горячем отверждении.

В ряде случаев вместо клеев применяют органические растворители. При этом пластмассовые детали соединяют растворением и размягчением поверхностных слоев, в ме­ стах соединения (первая операция) и последующим их отверждением (вторая операция) до получения монолит­ ного прочного соединения.

Технологический процесс склеивания деталей из пласт­ масс включает следующие основные операции:

тщательную очистку склеиваемых поверхностей от различных загрязнений (масел, жиров и т. д.), для чего поверхности протирают ацетоном, спиртом, бензином или моют с мылом и высушивают на воздухе (следует отме­ тить, что ацетон и растворители типа этилового спирта не рекомендуется применять для очистки поверхности деталей из органического стекла, так как они вызывают появление микротрещин — так называемого «серебра»);

придание склеиваемым поверхностям шероховатости, для чего поверхности обрабатывают наждачной шкуркой

6S

нанесение клеевого состава на склеиваемые поверх­ ности;

выдержку поверхностей с нанесенным на них клеевым составом в течение определенного промежутка времени (до соединения деталей);

выдержку склеиваемых деталей в собранном состоянии под некоторым давлением в течение определенного пе­ риода, разного для различных клеев;

термообработку деталей для полного отверждения клеевого слоя (для клеев горячего отверждения).

Для достижения максимальной прочности соединения следует стремиться к тому, чтобы поверхность склеивания была по возможности большой, а напряжения, возникаю­ щие на склеиваемых поверхностях, распределялись рав­ номерно.

Способ склеивания деталей зависит от требований, предъявляемых к соединению.

Склеиваемые поверхности должны быть отшлифованы, хорошо обработаны и доведены тонкой шлифовкой. При необходимости получения прозрачного шва, не искажаю­ щего изображение, поверхности должны быть также отпо­ лированы и промыты спиртом. Величина нахлестки должна i-ie менее чем в 4 раза превышать толщину склеиваемых листов с допуском ± (2—3) мм.

Детали должны быть плотно прижаты одна к другой, но давление на склеиваемые поверхности не должно быть велико; в противном случае возможно возникновение внутренних напряжений, что обязательно приводит к об­ разованию трещин в клеевом слое. Давление должно рас­ пределяться равномерно по всей поверхности контакта, а величина его должна обеспечивать удаление всех пузырь­ ков воздуха из клеевого слоя и компенсировать действие усадки клея во время его отверждения.

Если вместо клея применяют растворители, то от мо­ мента нанесения состава на склеиваемые поверхности до момента их сборки и приложения давления должно пройти не более 10 мин. Время.выдержки под давлением состав­ ляет 6—8 ч. В процессе приложения давления особенно в течение первого часа необходимо следить, чтобы склеи­ ваемые детали не сдвинулись одна относительно другой. В случае сдвига следует раскрыть пресс (или снять струб­ цины) и разобрать изделие, подготовив соединяемые де­ тали для повторного склеивания.

При использовании перхлорвиннлового клея давление

69