книги из ГПНТБ / Бобровников Г.А. Применение синтетических материалов при ремонте и модернизации машин

Применяется также и холодное прессование, при котором мате­ риал загружают и прессуют в холодной форме, после чего «сырую» деталь подвергают специальной термической обработке.

При литьевом прессовании пресс-материал загружают не в по­ лость пресс-формы, а в загрузочною камеру, где он нагревается до определенной температуры, после чего в пластифицированном состоянии под давлением подается в рабочую полость формы.

Фиг. 19. Схема технологического процесса прессования изделий из термореактивных масс [17].

Литьевое прессование е предварительным и равномерным нагревом пресс-материала обеспечивает получение качественных изделий сложной формы со стенками различной толщины и отверстиями

стве основного оборудования применяют гидравлические прессы. При небольших количествах и размерах деталей могут быть использованы также прессы с ручным приводом.

Так как в процессе изготовления деталей формы подвергаются длительному воздействию повышенных температур и весьма высо­ ким давлениям, то рабочую их часть обычно изготовляют из угле­ родистой или легированной инструментальной стали с последую­ щими закалкой, шлифованием и хромированием.

Кроме описанных выше способов прессования, сравнительно недавно начали применять непрерывное профильное прессование. Этим способом можно получать трубы и другие изделия любого профиля и длины из термореактивных масс. Для непрерывного

50

профильного прессования применяют специальные горизонтальные прессы и пресс-формы (фиг. 21).

Из бункера 9 пресс-порошок поступает в загрузочную камеру 6 и с помощью пуансона нагнетается в матрицу 1. Нагрев матрицы осуществляется с помощью электронагревателей 3. Проходя через нагретую до нужной температуры матрицу, пресс-материал пере­ ходит в пластическое состояние, а затем выдавливается через мундштук 13 новыми порциями подаваемого пуансоном материала. Так как этот процесс повторяется непрерывно, то каждая порция материала, соединяясь с предыдущей, дает возможность получать изделия любой длины.

Фиг. 21. Схема пресс-формы для непрерывного профильного прессования изделия из термореактивных масс [16]:

широкое распространение способом изготовления деталей из пласт­ масс является литье под давлением. Этим способом можно пере­ рабатывать в детали и изделия такие материалы, как полистирол, полиэтилен, капрон и др.

При литье под давлением исходный пресс-материал в гранули­ рованном виде нагревается в цилиндре литьевой машины или

вавтоклаве до вязкотекучего состояния и под давлением подается

впресс-форму.

На фиг. 22 показана принципиальная схема литьевой машины для получения пластмассовых деталей способом литья под давле­ нием. Исходный материал через дозирующее устройство попадает в рабочий цилиндр машины, где уплотняется и проталкивается поршнем в его обогреваемую часть. В результате нагрева литьевой материал переходит в пластическое состояние и под давлением подается в пресс-форму. После определенной выдержки, необходи-

мои для отверждения детали, снимается давление, раскрывается пресс-форма и извлекается деталь, после чего цикл повторяется.

Давление, температура нагрева литьевого материала, темпера­ тура пресс-формы, время выдержки в ней изделия и другие режи­ мы технологического процесса литья под давлением определяются в каждом конкретном случае в зависимости от вида пластмассы, , размеров и формы изделий, характера оборудования и других

выдавливания (экструзию) применяют для получения изделий из термопластических масс в виде стержней, трубок, полос и др.

Этот способ подобен непрерывному профильному прессованию с той лишь разницей, что вместо периодически действующих гори­ зонтальных прессов (штранг-прессов) в этом случае применяют червячные прессы непрерывного действия (шнек-машины).

Процесс экструзии заключается в непрерывном выдавливании с помощью шнека 3 (фиг. 23) пресс-материала, доведенного до пла­ стического состояния, через мундштук 4 с заданным профилем. Исходный материал из бункера 1 попадает в рабочий цилиндр 2, ко­ торый обогревается с поверхности электронагревательными эле­ ментами или паром. Наименьшая температура поддерживается возле загрузочного бункера, а наибольшая — возле сопла 5.

Головки шнек-прессов, в которых закрепляется мундштук, вы­ полняют съемными.

Конструкция головки зависит от поперечного сечения и профиля изделия.

52

На фиг. 24 показана схема головки шнек-пресса для изготовле­ ния труб из термопластов. При выдавливании трубы через отвер­ стие в дорне 3 подается сжатый воздух для устранения ее дефор­ мации. Так как труба выходит из мундштука 2 в пластическом состоянии, то она проходит через специальное приемное устройство для окончательного калибрования и охлаждения.

Холодное литье. Получение изделий способом холодного литья основано на способности ряда термореактивных смол в присутствии

Фиг. 23. Схема шнек-пресса для получения изделий из пластмасс способом непрерывного выдавливания [17].

катализатора переходить в твердое состояние в открытых формах без воздействия температуры и давления. Такими свойствами, например, обладают фенолоформальдегидная, эпоксидная и дру­ гие смолы.

Способом холодного литья обычно получают не готовые изде­ лия, а заготовки, из которых после механической обработки полу­ чают детали нужных размеров и формы. Изготовление заготовок на основе фенолоформальдегидной смолы осуществляется следую­ щим образом.

Смолу тщательно перемешивают с древесным, асбестовым или другим наполнителем, после чего в композицию добавляют катали­ затор (например, контакт Петрова) и смесь заливают в форму. Отверждение пластмассы происходит в течение 2—3 ч при комнат­ ной температуре, после чего заготовку извлекают из формы и под: вергают механической обработке. Затраты на форму невелики, так как она может быть изготовлена из гипса, тонкой листовой стали и других материалов.

53

Таким же способом получают различные детали и другие изде­ лия из эпоксидных смол. Процесс заключается в том, что в смолу, подогретую до 60—80° С, добавляют наполнитель и пластификатор, а после тщательного перемешивания — отверждающее вещество, после чего всю смесь заливают в форму.

Способ холодного литья с успехом применяют и для переработ­ ки термопластических смол в изделия. При этом используется

процесс ускоренной полимеризации некоторых мономеров в приеутствии порошкообразных полимеров. Так, например, применяю­ щийся для этих целей материал — пластмасса ACT состоит из двух

(мономер) добавляют порошок и после тщательного перемешива­ ния смесь заливают в форму. После отверждения, которое проис­ ходит в течение 30—40 мин при комнатной температуре, отливку подвергают механической обработке [16].

Способ холодного литья весьма прост, не требует специального оборудования, но вместе с тем является малопроизводительным. В связи с этим его целесообразно применять в тех случаях, когда

64

Механическая обработка. Благодаря высоким технологическим свойствам изделия из пресс-порошков, полиамидов и других прессматериалов получают прессованием, литьем под давлением и дру­ гими высокопроизводительными способами в большинстве случаев в готовом виде. Поэтому в массовом и крупносерийном производ­ стве пластмассовых деталей и изделий механическую обработку применяют в весьма ограниченных размерах: снятие заусенцев (грата), пленок в отверстиях (прессованные детали) или срезание литников (литые детали).

Только в случаях, когда требуется получить детали и изделия повышенной точности или с высокой частотой поверхности, а также особой формы применяют более существенную механическую об­ работку.

В значительно большем объеме применяют механическую обра­ ботку пластмасс при ремонте и модернизации машин, когда отдель­ ные детали или небольшие их партии приходится изготовлять из простых по форме заготовок в виде прутка, полосы, труб и т. п. Кроме того, имеется целая группа пластмасс, для которых механи­ ческая обработка является основным способом их переработки в готовые детали и изделия. К таким пластмассам относятся тек­ столита, гетинаксы, дельта-древесина и др.

Механическую обработку пластмассовых деталей и изделий производят на обычных (универсальных) металлорежущих станках, на специализированных полуавтоматах и в некоторых случаях на автоматизированных станках.

Хотя в ремонтных цехах механическую обработку пластмасс производят, как правило, на обычных металлорежущих станках, однако в отличие от обработки металлов здесь имеется ряд суще­ ственных особенностей, которые будут рассмотрены ниже.

Нанесение пластмассовых покрытий. Нанесение тонкослойных покрытий на металлические детали является одним из весьма перс­ пективных способов использования пластмасс в машиностроении и ремонтной практике. Такие покрытия наносятся главным образом с целью защиты деталей от коррозии, повышения износостойкости и антифрикционных свойств трущихся деталей, электроизоля­

ции и др.

В настоящее время применяются различные способы нанесения защитных пленок из пластмасс.

Наибольшее распространение получил способ вихревого и газо­ пламенного напыления.

Особенно простым и доступным для каждого ремонтного цеха является вихревой способ напыления, при котором подогретую до определенной температуры деталь загружают в камеру с порош­ ком, находящимся во взвешенном состоянии. Толщина покрытия зависит в основном от времени пребывания детали в среде порош­

ка термопласта.

При газопламенном способе порошок пластмассы, пропускае­ мый через пламя ацетиленовой горелки, переходит в вязкотекучее

55

состояние и при напылении образует на предварительно подогре­ той и обезжиренной поверхности детали покрытие.

В настоящее время выпускаются специальные установки для газопламенного напыления.

Пневматическое и вакуумное формование. Этот способ приме­ няется в основном для изготовления изделий значительных разме­ ров из листовых термопластов. Способ пневматического формова­ ния нашел весьма широкое применение в автомобильной, судо­ строительной и других отраслях промышленности для переработки винипласта, полиамидов, органического стекла и других термо­ пластов в изделия с помощью сжатого воздуха.

Фиг. 25. Схема устройства для вакуумного формования термо­ пластов:

Сущность способа заключается в том, что предварительно подо­ гретый до пластического состояния лист термопласта с помощью сжатого воздуха вдавливается в форму, принимая ее очертания. Таким способом производят, например, футеровку листовым вини­ пластом разъемных вентилей. В этом случае каждая половина вентиля используется в качестве формы и устанавливается в спе­ циальную пневматическую камеру. Нагретый до 150—175° С листо­ вой винипласт с помощью сжатого до 6—8 кГ/см2 воздуха обжи­ мается по всему внутреннему профилю вентиля и облицованные таким способом обе половины корпуса вентиля поступают затем на сборку, которая осуществляется склеиванием перхлорвиниловым лаком.

Весьма технологичным способом получения изделий больших размеров является вакуумное формование термопластов.. Лист термопласта укладывают на уплотнительную прокладку 3 (фиг. 25), где он прижимается к матрице 4 формы эксцентриковым затво-

56

ром 9, после чего нагревается с помощью инфракрасных ламп, размещенных в обогревательной системе до пластического состоя­

вается к стенкам формы, принимая ее очертания. Преимуществом этого способа является простое устройство всей установки, без­ опасность в работе и возможность использования простых и деше­ вых форм из цветных сплавов, дерева и даже гипса.

Сварка. Этот способ применяют для изготовления деталей и раз­ личного рода изделий из винипласта, полиамидов, полиэтилена, фторпластов, полипропилена и других термопластических масс.

Фиг. 26. Схема сварочного процесса с применением газового

Изготовление сварных изделий производится из указанных пласт* масс различного сортамента: листа, труб, стержней, пленки и т. д.

Основными способами сварки пластмасс является: электриче­

при нагреве трением или инструментом, нагретым от постороннего источника тока.

Наиболее широкое распространение в промышленности полу­ чила сварка термопластов с применением газовых теплоносителей. Сущность этого способа заключается в том, что сварка произво­ дится струей горячего воздуха или инертного газа, нагреваемых в специальных горелках с электрическим или газовым обогревом. Схема сварочного процесса пластмассовой детали с применением газового теплоносителя показана на фиг. 26. В качестве присадоч­ ного материала применяются прутки из той же пластмассы, кото­ рая сваривается.

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПЛАСТМАСС

Конструкция пластмассовых деталей должна прежде всего соот­ ветствовать техническим требованиям, вытекающим из условий ее работы и выполнения заданных функций.

Кроме этого общего положения, при конструировании пласт­ массовых деталей необходимо добиваться максимально возмож­ ного упрощения формы и повышения ее жесткости, избегать разно-

57

стенности и массивных сплошных приливов и др. Пластмассовые детали склонны к короблению, поэтому в деталях больших разме­ ров, особенно плоской формы, необходимо предусматривать ребра жесткости.

Конструкция детали должна обеспечивать возможность приме­ нения прогрессивных, высокопроизводительных способов их изго­ товления (прессование, литье под давлением и др.). Поэтому пласт­ массовые детали должны иметь обтекаемую форму с плавными очертаниями и переходами, т. е. форму, содержащую возможно меньше выступов. Во всех случаях необходимо избегать резких переходов й острых углов ввиду повышенной тенденции у пласт­ массовых деталей к образованию трещин вследствие концентрации напряжений. У литых или прессованных деталей должна быть предусмотрена конусность стенок и отверстий, облегчающая извле­ чение их из пресс-форм. Необходимо также учитывать ряд правил и при конструировании армированных пластмассовых деталей.

Допуски на детали из пластмасс устанавливаются в зависи­ мости от их размеров и требуемой точности изготовления. При этом всегда необходимо ориентироваться на возможно менее жесткие допуски. Рекомендуемые допуски для изделий из пластмасс 1 и 2-го классов точности приведены в табл. 10.

точности.

Все эти особенности конструкции деталей вытекают из специ­ фических свойств пластмасс и технологии их переработки в изде­ лия. Некоторые конкретные указания по конструированию пласт­ массовых деталей приведены ниже.

Толщина стенок и ребра жесткости. При конструировании пласт­ массовых деталей не следует стремиться к чрезмерному увеличе­ нию толщины стенок, так как при этом снижается их удельная прочность, увеличивается брак и непроизводительные расходы пресс-материала.

58

Обычно толщина стенок для большинства машиностроительных деталей устанавливается в пределах 1—4 мм в зависимости от их назначения и размеров. Толщина стенок в изделии должна быть по возможности одинаковой. Ввиду неравномерной усадки в тонких

Фиг. 27. Примеры оформления стенок при конструировании пластмассовых деталей:

а , в — неправильно (сплошные толстые стенки); б , г , д — правильно (сплошные толстые стенки заменены облегченными более равномерной толщины),

и более толстых местах детали происходит ее деформация и обра­ зуются трещины, поэтому необходимо избегать местных утол­ щений.

Примеры правильного и неправильного оформления стенок показаны на фиг. 27. Вместо толстостенной конструкции следует отдавать предпочтение более тонкостенной, усиленной ребрами жест­ кости. Ребра жесткости уменьшают коробление детали и повышают ее прочность при минимальных затратах пресс-материала.

Ребра жесткости, так же как и стенки детали, должны иметь равномерную толщину и конусность, облегчающие возможность извлечения детали из пресс-формы. Для уменьшения концентрации напряжений в местах перехода ребер, а также на всех других внутренних и наружных углах должны быть предусмотрены за­ кругления.

Примеры оформления ребер жесткости и закруглений у прессо­ ванных и литых деталей приведены на фиг. 28.

59