7.5.4. Термоформование

Термоформование – метод получения изделий или полуфабрикатов из листовых или пленочных материалов при повышенных температурах в результате высокоэластичных деформаций.

К достоинствам термоформования относятся: возможность изготовления крупногабаритных изделий; достаточно высокая производительность и экономичность. Основной недостаток термоформования – наличие определенного температурного интервала стабильности размеров и формы изделий (ниже температуры стеклования), что обусловлено неравномерным характером реализуемых при термоформовании деформаций. Релаксационные про­цессы могут привести к изменению формы изделия, особенно при повышенной температуре. Способность изделия сохранять размеры и форму определяется температурой формования, степенью деформации исходной заготовки, температурой эксплуатации и другими факторами.

Разновидностями термоформования являются: вакуумформование и пневмоформование.

Вакуум – формование производится под действием силы, возникающей из-за разности между атмосферными давлениями воздуха и разряжением, создаваемым внутри полости формы. Заготовка из листового материала с помощью прижимной рамы герметично закрепляется по периметру формы и нагревается с помощью инфракрасных нагревателей излучения из нихромовой проволоки (в стеклоизоляции) или стержневых. Затем внутреннюю полость формы соединяют с ресивером, в котором предварительно создают вакуум, и нагретый лист, вследствие образовавшегося в полости формы разрежения, втягивается внутрь нее. После охлаждения, необходимого для фиксации формы изделия, последнее удаляют из камеры.

При вакуум – формовании наиболее четко оформляется поверхность, соприкасающаяся с формой. Поэтому при повышенных требованиях к внутренней поверхности изделия выбирают выпуклую форму – пуансон (позитивный метод), а при повышенных требованиях к внешней поверхности используют вогнутую форму – матрицу (негативный метод).

Для формования изделия из толстых листов часто комбинируют создание вакуума с механическим формованием и использованием сжатого воздуха.

Схемы вакуум – формования без предварительной и с предварительной вытяжкой представлены на рис. 7.7 и 7.8.

а б

Рис. 7.7. Схемы вакуум – формования без предварительной вытяжки:а – матрица (негативное); б – пуансон (позитивное); А – нагревание; Б – формование;

1 – нагреватель; 2 – лист; 3 – прижимная рама; 4 – вакуумная камера; 5 – форма

а б в

Рис. 7.8. Схемы вакуум – формования с предварительной вытяжкой пуансоном: а – нагревание; б – предварительная вытяжка листа; в – формование;

1 – нагреватель; 2 – лист; 3 – прижимная рама; 4 – пуансон; 5 – подвижный стол

Пневмоформование проводится под действием подогретого и сжатого воздуха, в результате чего лист оформляется в изделие. Для разогрева заготовок применяют теплорадиационные нагреватели (стационарные или подвижные), рабочими органами которых являются элементы сопротивления или кварцевые лампы.

Основные методы пневмоформования: негативное, позитивное и свободное.

При негативном формовании (рис. 7.9) заготовку 3 закрепляют в зажимной раме 2 и нагревают. Затем под заготовкой устанавливают пневмокамеру 6, создают избыточное давление, под действием которого лист принимает форму изделия, и проводят охлаждение. Негативное формование позволяет получать изделия, наружная поверхность которых воспроизводит форму, размер и рисунок внутренней поверхности матрицы.

а б в

Рис. 7.9. Схема негативного формования: а – нагрев; б – формование (вытяжка); в – выталкивание; 1 – нагреватель; 2 – зажимная рама; 3 – заготовка; 4 – матрица;

5 – каналы для удаления воздуха; 6 – пневмокамера;

При позитивном формовании вместо матрицы в формовочную камеру устанав­ливают выпуклый оформляющий пуансон, форма, размер и рисунок воспроизводятся на внутренней поверхности изделия.

При свободном формовании заготовка, предварительно нагретая и укрепленная над проймой (зажимной рамой, имеющей специальную прорезь), формуется, не входя в контакт ни с оформляющим инструментом, ни с пневмокамерой. При достижении необходимой глубины вытяжки листа давление воздуха уменьшают и поддерживают постоянным до полного охлаждения изделия. Свободное формование применяют, как правило, для получения изделий с высокими оптическими свойствами