книги из ГПНТБ / Саваренский В.В. Изготовление деталей из полимерных материалов в текстильной промышленности

Л итейная оснастка

На текстильной фабрике детали из полимерных мате­ риалов изготовляют литьем под давлением в переносной форме, так как применение стационарных форм не­ выгодно.

Переносная форма состоит из основания, матрицы и сменных литников. Основание цельное; оно предназна­ чено для монтажа в нем матрицы и скрепляет все узлы формы. Матрица может представлять собой одну де­ таль, если изготавливаемая деталь имеет простой про­ филь, или состоять из нескольких, если профиль слож­ ный. Когда деталь остыла и ее нужно вынуть, сложная матрица разнимается на несколько частей. Внутри мат­ рицы имеется свободное пространство — рабочая ем­ кость формы. Эта емкость соединяется с ее наружной поверхностью литником, через который в форму зали­ вают расплавленный материал из плавильной емкости аппарата. Если деталь имеет большой объем или ее про­ филь сложный, в матрице ставится несколько литников, соединенных общим каналом. Несколько литников обес­ печивают равномерное распределение материала по все­ му объему рабочей емкости.

Вверхней части формы имеется несколько отверстий, предназначенных для выхода воздуха, вытесняемого из рабочей емкости расплавленным материалом. Диаметр отверстия примерно в три раза меньше диаметра лит­ ника, но не меньше 0,5 мм. Количество отверстий по возможности должно быть равно количеству литников.

Вусловиях фабрики при изготовлении деталей слож­ ного профиля или больших размеров трудно подогреть форму. Тогда в ее основании необходимо преду­ смотреть размещение электрических спиралей, подо­ гревающих матрицу. Их удобно располагать в сквозных

61

отверстиях матрицы или обоймы, изолировав фарфоро­ выми бусами.

Температуру формы измеряют хромель-коппелевой или хромель-алюмелевой термопарой, которая соединена с потенциометром ПГТ, необходимым для замера э.д.с. Для размещения рабочего спая в геометрическом центре

аппарата и рабочей емкостью формы небольшой, удель­ ное давление, при котором производится литье, не пре­ вышает 700—800 н/см2. При работе с самыми вязкими материалами оно может достигать 9000—10 000 н/см2. Проектируя форму, необходимо точно знать наибольшую вязкость материалов, которые могут быть применены для изготовления детали, по соответствующим справоч­ никам определить необходимое для работы с этими ма­ териалами удельное давление и рассчитать толщину де­ талей формы, которые испытывают это давление.

При расчете прочности деталей необходимо помнить, что расплавленные полимерные материалы не подчи­ няются закону Паскаля. Наибольшее давление испыты­

62

вают те участки формы,, плоскость которых перпендику­ лярна к направлению струйки материала, выходящей из литника. Так как эти участки находятся в самых жестких условиях, все расчеты на прочность выполняют только для них. При определении опасных участков не­ обходимо установить расположение внутри матрицы ра­ бочей емкости, направление струйки расплавленного материала, расположение литника. Для площади, пер­ пендикулярной направлению струйки входящего в фор­ му материала, рассчитывают удельное давление на осно­ вании величины давления в плавильной емкости (это давление известно из данных технологического процесса, разработанного для соответствующего полимерного ма­ териала). При расчете учитывают только величину дав­ ления в плавильной емкости, так как оно выше давления внутри формы. Так обеспечивается запас прочности, не­ обходимый для конструкции. Затем определяют толщи­ ну стенки опасного участка соответствующей детали формы. На основании полученной величины конструк­ тивно определяют профиль и остальные размеры детали-

Диаметр литника определяют по результатам опытов,, выполненных при подборе технологического процесса изготовления детали из тех полимерных материалов, для которых предназначается форма. Чтобы получать высококачественные полимерные детали из самых раз­ личных полимерных материалов, надо для этих мате­ риалов иметь соответствующие литники. Сменные лит­ ники должны быть расположены в специальном гнезде матрицы так, чтобы их можно было легко менять. Они должны быть вставлены в матрицу, чтобы обеспечить герметичность по скользящей посадке.

Объем рабочей емкости формы равен объему детали плюс величина усадки.

6 3

При проектировании формы необходимо считаться с некоторыми условиями ее изготовления. Чистоты по­ верхности детали из полимерных материалов достигают только при соответствующей чистоте поверхности рабо­ чей емкости формы. Необходимо поэтому изготавливать последнюю по десятому классу чистоты. Кроме того, так как необходимо обеспечить герметичность рабочей емко­ сти, следует добиться, чтобы в матрице не было даже самых мелких щелей и неплотностей. Детали сложной матрицы изготовляют по второму или третьему классу точности.

Для защиты от коррозии и механических повреждений поверхность рабочей емкости следует покрыть твердым хромом. Хорошие результаты получаются при электропо­ лировке поверхности и последующем ее хромировании.

Все детали формы обычно изготавливают из инстру­ ментальной стали У-8 или У-10. Закалки или другого вида термообработки, повышающего твердость металла, для деталей литьевых форм не требуется.

Оснастка для прямого прессования

Детали из полимерных материалов прямым прессо­ ванием изготовляют в соответствующей форме, пока­ занной на рис. 14. Так же, как и в форме для литья под давлением, в ней имеется пространство, куда помещает­ ся полимерный материал. В литературе иногда эту ем­ кость называют оформляющей. В нее вставляют пуансон так, чтобы он обеспечивал герметичность рабочей емко­ сти. Пуансон передает давление от пресса на полимер­ ный материал. Нижнюю поверхность его иногда делают профильной в соответствии с профилем верхней части изготавливаемой детали. Чтобы облегчить удаление го­ товой детали из формы, дно рабочей емкости матрицы

64-

иногда делают подвижным; оно свободно поднимается и опускается. Чтобы дно могло подняться, в обойме имеются отверстия, в которые входят стержни толкате­

специальной обойме, где они могут двигаться вверх и вниз.

В зависимости от конструкции матрицы различают следующие формы для прессования полимерных мате­ риалов: с одной плоскостью разъема и с несколькими; с вертикальным разъемом и с горизонтальным; с про­ стой матрицей.

Посадку пуансона в матрицу выполняют двумя спо­ собами. Если пуансон имеет одну и ту же площадь се­ чения в горизонтальной плоскости, то он плотно запи­ рает рабочую емкость, и избыток материала в ней может выйти только через зазор между пуансоном и матрицей. Так как такой зазор иметь нежелательно, деталь, изго­ товленная в подобной форме, будет иметь высоту боль­ ше требуемой. Если же пуансон имеет более сложную форму и площади его верхних сечений в горизонтальной плоскости несколько больше площади нижних, то в мат­ рице делают углубление, необходимое для того, чтобы в него могла войти верхняя утолщенная часть пуансона. При прессовании нижняя часть пуансона проходит в ра­ бочую емкость, выдавливая через зазор избыточный ма­ териал, который попадает в углубление матрицы, пред­ назначенное для верхней части пуансона. Оно имеет круговую канавку, расположенную по краям. Утолщен­ ная часть пуансона при его опускании отсекает избыток материала, который попадает в круговую канавку. Так, сохраняется герметичность рабочей емкости и, кроме того, не происходит увеличения толщины детали.

Оба рассмотренных варианта расположения пуансо­ на показаны на рис. 15.

Небольшую форму можно поставить на пресс и ра­ ботать без дополнительных приспособлений. Такая фор­ ма называется съемной. В ней деталь тяжелее 100— 150 г изготавливать нельзя, так как при увеличении веса детали, которую нужно отпрессовать, увеличивает­ ся и вес формы. Для изготовления больших деталей ис­ пользуют стационарную форму. У нее пуансон закреплен неподвижно на верхней плите пресса, а матрица — на нижней. К матрице подводится толкатель, соединенный с толкателем пресса.

66

I

чтобы в нее можно было вставлять различные матрицы. Обойма закрепляется на плите пресса стационарно. Так

.же закрепляется и пуансон. Если необходимо начать из­ готовление новой детали, то вынимают матрицу, в кото­ рой изготавливали предыдущую деталь, вставляют но­ вую и заменяют пуансон.

Во всех рассмотренных формах одновременно можно изготавливать только одну деталь. Это так называемые одногнездные формы. Существуют и многогнездные фор­ мы, в которых изготавливают по несколько деталей од­ новременно. Технические нормы допускают изготовление в одной форме до двенадцати деталей. На текстильных фабриках чаще всего используют формы, в которых одновременно можно изготавливать не больше трех деталей.

Многогнездные формы, как и одногнездные, могут быть стационарными и съемными. Их матрицы тоже бывают простыми и сложными; сложные имеют различ­ ное количество вертикальных или горизонтальных плос­ костей разъема; Все эти формы различаются только ко­ личеством рабочих емкостей в матрице и количеством пуансонов, которое равно количеству рабочих емкостей. Все пуансоны монтируют на одной плите, которая и за­ крепляется на плите пресса.

При проектировании формы для прямого прессования полимерных материалов сначала определяют объем V загружаемого за один раз сырья:

V=GVyA[cM*],

где G — вес изготавливаемой детали в г; Ууд— удельный объем сырья в см21г.

Для фенол-формальдегидных материалов, обычно ис­ пользуемых в текстильной промышленности, удельный

68

I

объем принимают равным 1,8—2 см2!г, если в состав их: наполнителя входит древесная мука, и 2,2—3,2 см2/г при всех остальных наполнителях. Удельный объем аминопласта равен 2,5—3 см2/г, а волокнита около 3 см2/г. При использовании таблетированных материалов удель­ ный объем принимают равным 1,2—1,6 см2/г для всех фенол-формальдегидных материалов и 1,8—2 см2/г для

•аминопластов.

Определив величину загрузки, находят высоту Н за­ грузочной камеры:

w = h v p ± L J + 0^ M i

где F — площадь дна рабочей емкости в см2; Vp — объем рабочей емкости в см3;

VB— объем углубления профиля пуансона, если он имеется в см3.

При проектировании формы, которая будет исполь­ зована только для таблетированных материалов, высота загрузочной камеры, определенная по расчету, должна быть уменьшена в два раза.

Формы, предназначенные для прессования деталей диаметром или шириной не более 50 мм, следует изго­ тавливать из стали У-7 или У-8 (ГОСТ 1435—54). Если форму проектируют для изготовления деталей, имеющих большие размеры, ее детали нужно изготавливать из стали Ст. 12, Ст. 12ХНА или Ст. 20Х (ГОСТ 4543—57). Если изготавливаемая полимерная деталь имеет слож­ ный профиль, тонкие выступы или острые углы, то де­ тали формы делают из стали Ст. 38 ХМЮА (ГОСТ 4543— 57). Толкатели всех форм изготавливают из стали Ст-3 или У-7.

На основании технологических характеристик поли­ мерных материалов определяют сечение деталей формы,

69