книги из ГПНТБ / Александрова А.Т. Оборудование электровакуумного производства учеб. пособие

170

Рис. 8-24. Схема станка газоэлектрической сварки.

Комьцебые

ным диском, не дают высокого качества резки, но имеют большое распространение из-за своей простоты и высо­ кой производительности.

Термические способы с применением местного на­ грева дают хорошее качество резки при правильно вы­ бранных режимах. Для локального нагрева изделий из стекла в случае термической резки могут быть исполь­ зованы традиционные методы нагрева, использующие пламя газовой горелки или электронагрев, а также нагрев лучом лазера.

Наиболее распространенным видом изделий из стек­ ла, подвергающихся резке, являются стеклянные труб­ ки. Механическая резка стеклянных трубок является весьма важной операцией, особенно широко распростра­ ненной в массовом производстве изделий из легкоплав­ кого стекла и требующей иногда очень высокой точно­ сти. Известно несколько способов резки трубок.

Первый из них состоит в том, что стекло в нужном месте надрезается при одновременном вращении труб­ ки и абразивного или стального диска, имеющего скорость ~ 2 000 об/мин, а затем отламывается прило­ жением изгибающего или растягивающего усилия.

Более производительным, но менее точным является устройство, принцип действия которого показан на рис. 8-25. На рабочий стол 1 одновременно помещают несколько стеклянных трубок 2. Резиновый валик 3, имеющий направляющие желобки, подает трубки в край­ нее переднее положение до упора 4. Концы трубок, выступающие за кромку рабочего стола 1, обрезаются

172

коротким ударом ножа 5. Этот метод пригоден главным образом для резки трубок малых диаметров. Качество образующейся кромки при этом невысокое.

Значительно большее распространение получили раз­ личные способы термической резки. Одним из таких способов является быстрое местное нагревание предва­ рительно надрезанного участка стекла. Другой способ предусматривает создание термоудара, возникающего при быстром охлаждении нагретой зоны стекла.

При одностороннем нагревании в стекле возникают напряжения растяжения. Если их величина превышает предел прочности стекла, то образуется трещина.

Для локального разогрева стекла используется острое газокислородное пламя газовой горелки пли раскаленная проволока, нагреваемая прямым пропуска­ нием электрического тока.

На рис. 8-26 изображен автомат резки трубок гори­ зонтального типа, позволяющий производить резку тру­ бок и колец с толщиной стенки до 1,5—1,8 мм и диа­ метром до 25—30 мм. В основу работы автомата поло­ жен вариант термической резки. Нагрев и нанесение царапины осуществляют с наружной поверхности тр>б-

173

ки. Автомат работает следующим образом. В барабан 1, имеющий 36 пазов, вставляются трубки. Вращение от электродвигателя через ременную передачу, редуктор и зубчатую передачу сообщается зубчатому колесу, насаженному на барабан. Вращающийся резиновый ролик 2 производит подачу трубок до упора 3 во время прохождения трубки под этим роликом. Настройка на требуемую длину резки достигается передвижением упора. Ремень 4, охватывающий участок барабана, благодаря трению о поверхность проходящих под ним трубок заставляет вращаться их вокруг своей оси. На этом участке установлена щелевая газокислородная горелка 5, и когда вращающаяся трубка касается узкой ленты пламени, то в стекле получается местный нагрев. Вслед за горелкой в подпружиненной колодке 6 уста­ новлен холодный нож 7 из твердого сплава, наносящий царапину на поверхность трубки. Происходит разруше­ ние стекла, и отрезанная трубка скатывается в лоток. Корпус горелки имеет водяное охлаждение, предупре­ ждающее излишний его нагрев и связанный с этим проскок пламени. Корпус ножа также охлаждается, поэтому стекло разрушается не только под действием напряжений, вызванных царапиной, но и от напряжений, возникающих в нем в результате соприкосновения с охлажденным металлом. Для снижения температуры трубок перед нагревом пламени горелки на участке упора поставлена трубка 8 с продольной щелью, через которую подается холодный воздух.

Принципиальная схема автомата для резки и оплавкн колец вертикального типа представлена на рис. 8-27. В основу работы этого автомата положен несколько иной принцип: резка производится нанесением царапи­ ны изнутри с последующим нагревом трубки с наруж­ ной стороны.

При этом возникают разрушающие напряжения, вы­ званные перепадом температур по толщине стенки.

Автомат имеет восемь позиций. На первой позиции происходит подача трубки до упора на высоту кольца. Здесь же удаляют отходы и загружают трубки длиной 1 200 мм. На трех последующих позициях конец трубки обдувается воздухом с целью охлаждения, что способ­ ствует благоприятному для резки распределению напря­ жений. На пятой позиции наносится царапина изнутри. На седьмой место надреза нагревается газовой горел-

174

кой, происходит отделение кольца от трубки. На этой же позиции отрезанное кольцо переносят на цепной конвейер. Во время движения по конвейеру происходит оплавка обоих торцов кольца. В конце конвейера изде­ лие скатывается в бункер. Шестая и восьмая позиции свободные.

Автомат состоит из следующих основных узлов: карусели 1 со шпинделями 2, механизма раскрытия кулачков шпинделя и подачи трубок 3, механизма нане­ сения царапины 4 и узла оплавки 5. Все перечисленные механизмы смонтированы на столе. Внутри стола раз­ мещены привод с электродвигателем 6, распределитель­

175

ный вал 7 с кулачками, управляющий движениями всех механизмов, механизм поворота карусели 8.

Резка стекла с помощью лазерного луча обладает всеми очевидными преимуществами бесконтактного ме­ тода, при котором отсутствует контакт с обрабатывае­ мой поверхностью, а следовательно, отсутствуют усилия воздействия инструмента на разрезаемое изделие.

Путем изменения мощности луча можно в больших пределах изменять степень воздействия на стекло, под­ бирая наиболее выгодные для данных условий режимы обработки.

Применяя лазерный луч, можно достигнуть больших скоростей резки. Имеется принципиальная возможность безынерционного смещения положения луча, что сни­ мает практически все ограничения на скорость резки, которая в этом случае определяется только мощностью луча.

Можно применить два метода резки стекла лазер­ ным лучом..

1.Непосредственное расплавление и возгонка стекла сфокусированным лазерным лучом.

2.Создание в стекле направленных термических на­

пряжений с последующим разламыванием стекла по контуру действия луча.

При падении сфокусированного лазерного луча на поверхность стекла вся энергия луча расходуется на нагрев тонкого слоя.

Под воздействием этой энергии объем стекла, огра­ ниченный практически радиусом сфокусированного луча, в результате резкого нагрева плавится, разлагается на составные части и возгоняется, освобождая следую­ щие слои.

Если при этом изменение диаметра сфокусированно­ го лазерного луча невелико и плотность луча при его прохождении через толщину стекла не меняется, про­ исходит возгонка сквозной дорожки в стекле, ширина которой определяется диаметром сфокусированного ла­ зерного луча.

Второй метод резки стекла по своему принципу не отличается от термической резки при нагреве газовым пламенем.

Станок для резки стекла лазерным лучом рассмат­ ривается в гл. 13.

176

ки обтягиваются батистом или велюром, а в качестве суспензий применяются смеси, приготовленные из часо­ вого масла МБП-12 и алмазных микропорошков.

Кинематическая схема станка для шлифовки приве­ дена на рис. 8-28.

Вращение от электродвигателя 1 через червячный редуктор 8 передается на шлифовальник 2 с установ­ ленными на нем рабочими головками 4. Головки, удер­ живаемые опорными роликами 3, вращаются вокруг собственных осей, обеспечивая условия равномерного шлифования изделий. Мешалка 6, приводимая во вра­ щение отдельным двигателем 7, обеспечивает перемеши­ вание находящейся в ней абразивной суспензии, кото­ рая подается на шлифовальник капельницей 5.

Глава девятая

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КЕРАМИКИ

9-1. Прессование керамических изделий

Как уже отмечалось, одним из методов формообра­ зования изделий из керамики является метод прессо­ вания.

При прессовании формообразование изделий из сла­ боувлажненной порошкообразной массы происходит в результате приложения давления к верхнему и ниж­ нему ряду частиц с передачей давления через частицы, находящиеся в данном объеме. Прессованные керами­ ческие изделия используются главным образом в каче­

стве внутриламповых изоляторов с малыми допусками, не требующими дополнительной механической обработ­ ки. Одним из наиболее важных требований, предъявляе­ мых к процессу прессования, является получение равно­ мерно уплотненной массы с равномерной структурой. Уплотнение порошкообразных масс при прессовании сопровождается увеличением поверхности соприкоснове­ ния между отдельными частицами, а при высоком дав­ лении— частичным их разрушением.

Установлено, что прочность изделий после прессова­ ния зависит от количества и величины участков, в ко­ торых расстояние между частицами не превышает ра­ диуса действия молекулярных сил, от силы сцепления частиц между собой и прочности прессуемого мате­ риала.

Усилие, затрачиваемое на прессование изделий, рас­ ходуется на уплотнение порошкообразной массы, пре­ одоление трения массы о стенки пресс-формы и устра­ нение неравномерного распределения плотности по се­ чению прессуемого изделия, связанного с внутренним трением в материале.

Зависимость истинной пористости отпрессованного изделия от давления (при условии неизменности грану­ лометрического состава массы в процессе прессования) выражается формулой

e=a—b]gp,

где е — истинная пористость, % Р — удельное давление прессования, кгс/сж2; а — коэффициент, характеризую­ щий степень заполнения пространства частицами массы

на уплотнение, зависит от формы и размеров изделия. Под влиянием вертикально-направленного усилия прессования в прессуемом изделии возникает боковое

давление на стенки пресс-формы.

В практике конструирования пресс-форм для формо­ образования керамических изделий принимают боковое давление на стенки пресс-формы равным 30—35% дав­ ления прессования. При прессовании часть усилия рас­ ходуется на преодоление трения материала о стенки пресс-формы, поэтому для получения изделий заданной плотности общая величина усилия прессования должна быть больше усилия, необходимого для уплотнения мас-

178

сы. на величину АР, пропорциональную боковой поверх­ ности и боковому давлению:

ДP = fp rSh,

где АР — усилие, необходимое для преодоления трения массы о стенки пресс-формы, кгс; f — коэффициент тре­ ния прессуемого материала о стенки пресс-формы; S — периметр сечения изделия в плоскости, перпендикуляр­ ной действию прессующего_ усилия, см\ h — высота спрессованного изделия, см\ Рг— удельное боковое дав­ ление, кгс/см2.

Наибольшая сила, необходимая для выталкивания отпрессованного изделия из формы, равна усилию, за­ траченному на преодоление трения материала о стенки пресс-формы во время прессования.

Трение массы о стенки пресс-формы приводит к сни­ жению давления у днища ее и к неравномерному рас­ пределению плотности по высоте изделия. В соответст­ вии с этим отношение диаметра к высоте изделия долж­ но быть не более 1 : 3.

Давление на днище пресс-формы Рл может быть определено по формуле

Рл ~ Р е ~ кт «p(l-feA),

где Рл — давление уплотнения, кгс\ h — высота спрессо­ ванного изделия, см\ R — гидравлический радиус, рав­ ный отношению площади сечения формы к ее перимет­ ру, см\ R = F/S (F — площадь сечения формы, S —пери­ метр); k — коэффициент, характеризующий трение ма­ териала о стенки формы,

k — fig2( 45°----

где f — коэффициент трения массы о стенку формы; <р — коэффициент внутреннего трения массы (угол трения).

Наибольшая сила, необходимая для выталкивания отпрессованного изделия, определяется по формуле

Работа выталкивания Лв определяется следующим уравнением;

<4»= (6 + 0,5/1),