Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основные подходы к расчету и конструированию РТИ и пресс-форм. Учебное пособие
.pdf
Фактическая усадка наполненных вулканизатов несколько ниже расчетного значения, но различие не превышает 0,25 %.
Усадка определяет значение высокоэластической деформации в резине, возникающей после ее выдержки в прессформе. Для определения величины этой деформации пользуются
формулой:
ε
= ( 1 - D / Dо ) . 100 %, (6.25)
где Dо и D – линейные размеры (диаметры) образца при
комнатной температуре до и после его полной усадки в
свободном состоянии, соответственно.
Диаметр D
рассчитывается по формуле
о
Dо = D1 - D2, (6.26)
где D1 - диаметр образца при температуре формования
D1 = D
[1 + A2 (T - Tк)]; (6.27)
ф.к. .
D2 - усадка формованной смеси, вызванная ее охлаждением до
комнатной температуры
D2 = D
D
– диаметр гнезда пресс-формы; А1 и А2 - коэффициенты
ф.к
.
[1 + A1(T - Tк)] . A2(T - Tк); (6.28)
ф.к.
теплового расширения стали и резиновой смеси соответственно;
Т и Тк - температура гнезда формы при формовании и в
нормальных условиях соответственно.
Усадка композиционных материалов (резинотканевого
или асбестокаучкового) отличается от усадки исходных материалов и зависит от толщины резинового слоя. На примере резиноармированных уплотнителей было установлено, что максимальная усадка резиновой части уплотнителей (2,2-2,4 %) наблюдается при содержании резинотканевого материала 20-30 %;
уплотнители, изготовленные только из резинотканевого материала, практически не имели усадки (0-0,1 %).
121
Для расчета усадки композиционных материалов используют различные эмпирические формулы. В частности, для процесса вулканизации асбестокаучуковых композиций определяют
следующие расчетные параметры:
- плотность композиции, г/см3:
Р + р
____________________
ρ
=
; (6.29)
R'T + b(P + р)
- коэффициент объемного сжатия:
R'T
(P + р)
________________________________
β
=
.
[R'T + b(P +р)]
; (6.30)
- коэффициент объемного расширения:
R'
k =
____________________
; (6.31)
R'T + b(P + р)
- распорное усилие в форме:
Т Т - Т1
Р
2 = Р1 .
______
+ р
__________
.
; (6.32)
Т1 Т1
- объемная усадка изделия:
R'[ р(T - Tо) - TоP2]
Sv =
_____________________________
, (6.33)
р[b(P2 + р) + R'T]
где Т1 и Р1 - температура и давление смеси в момент окончания
процесса заполнения формы (Т1 составляет около 80 % от
температуры вулканизации; Р1 = 15 МПа); Т - температура
вулканизации; То - комнатная температура;
b = 0,436 + 0,042 X
- 0,089 X2;
1
R' = 1,248 - 0,187 X1 - 0,197 X2;
p = 385 МПа независимо от состава композиции;
122
Х
= ln (K/A); X2 = ln (H/A).
1
Поскольку приведенные расчетные формулы являются
эмпирическими, используемые в них коэффициенты учитывают
надлежащий пересчет единиц измерения. Поэтому подставлять в
них значения следует: давление – в МПа, температуру – в К.
Усадку необходимо учитывать при конструировании
пресс-формы. Так, определяющие размеры формообразующей
полости рассчитывают по формуле:
П
= Л
р
(1 - 0,01 У), (6.34)
изд /
где Пр - размер формообразующей полости в пресс-форме, Л
изд
-
размер резиновой детали, У - усадка в %.
Например, для колец круглого сечения определяющими
размерами являются внутренний диаметр и диаметр сечения,
причем усадка по этим размерам может различаться в несколько
раз, так как она зависит от соотношения этих размеров. Для РТИ
с металлической арматурой усадка учитывается лишь по определяющему размеру детали, наиболее удаленному от арматуры.
Задача 13
Определить степень усадки в пресс-форме с размерами
гнезда D
при охлаждении вулканизата от температуры вул-
ф.к.
канизации Т до комнатной (20оС) и пересчитать ее на температуру вулканизации 160оС. Рассчитать величину высокоэластической деформации изделия после его вулканизации при
температуре Т, если диаметр готового изделия (после его полной усадки) равен D (таблица 6.1).
123
Таблица 6.1
Данные для расчета усадки вулканизатов каучуков
Вариант
10 Дюраль ХК 0,20 151 24,2 24
11 Дюраль СКТН 0,30 143 24,2 24
12 Дюраль СКТН 0,40 151 24,2 24
13 Сталь НК 0,01 143 28,3 28
14 Сталь НК 0,15 151 28,3 28
15 Сталь БСК 0,25 143 28,3 28
16 Дюраль БСК 0,35 151 28,3 28
17 Дюраль БК 0,10 143 28,3 28
18 Дюраль БК 0,20 151 28,3 28
19 Сталь БНК 0,30 143 32,4 32
20 Сталь БНК 0,40 151 32,4 32
21 Сталь ХК 0,01 143 32,4 32
22 Дюраль ХК 0,05 151 32,4 32
23 Дюраль СКТН 0,10 143 32,4 32
24 Дюраль СКТН 0,15 151 32,4 32
Материал
формы
1 Сталь НК 0,01 143 20,2 20
2 Сталь НК 0,10 151 20,2 20
3 Сталь БСК 0,20 143 20,2 20
4 Дюраль БСК 0,30 151 20,2 20
5 Дюраль БК 0,15 143 20,2 20
6 Дюраль БК 0,25 151 20,2 20
7 Сталь БНК 0,35 143 24,2 24
8 Сталь БНК 0,40 151 24,2 24
9 Сталь ХК 0,10 143 24,2 24
Тип кау-
чука
Доля наполни-
теля в смеси
Т, оС D
ф.к.
мм
,
D,
мм
Задача 14
Для асбестокаучуковой композиции, состоящей из К
массовых долей каучука, А массовых долей асбеста и Н
массовых долей наполнителя, которая вулканизуется при
температуре Т под давлением Р, рассчитать плотность
ρ
композиции
, коэффициент объемного сжатия
коэффициент объемного расширения k
(таблица 6.2),
βκ
,
124
распорное усилие в пресс-форме P2 и объемную усадку изделия
Sv.
Таблица 6.2
Данные для расчета свойств асбестокаучуковых
композиций
Вариант К, масс.
доля
1 0,4 0,3 0,3 120 378 15
2 0,5 0,4 0,1 120 378 20
3 0,5 0,2 0,3 120 378 25
4 0,5 0,3 0,2 120 378 30
5 0,6 0,2 0,2 120 378 35
6 0,6 0,3 0,1 120 378 40
7 0,4 0,3 0,3 130 388 45
8 0,5 0,4 0,1 130 388 50
9 0,5 0,2 0,3 130 388 55
10 0,5 0,3 0,2 130 388 60
11 0,6 0,2 0,2 130 388 65
12 0,6 0,3 0,1 130 388 70
13 0,4 0,3 0,3 140 398 75
14 0,5 0,4 0,1 140 398 80
15 0,5 0,2 0,3 140 398 85
16 0,5 0,3 0,2 140 398 90
17 0,6 0,2 0,2 140 398 95
18 0,6 0,3 0,1 140 398 100
19 0,4 0,3 0,3 150 408 110
20 0,5 0,4 0,1 150 408 115
21 0,5 0,2 0,3 150 408 120
22 0,5 0,3 0,2 150 408 130
23 0,6 0,2 0,2 150 408 140
24 0,6 0,3 0,1 150 408 150
А, масс.
доля
Н, масс.
доля
Т0С Т1,К Р,
МПа
Задача 15
Рассчитать высоту загрузочной камеры и толщину стенок закрытой пресс-формы для получения резинового прямоугольного амортизатора с длиной l, шириной b, толщиной h
(таблица 6.3). Плотность резиновой смеси равна 1300 кг/м
3
объемный вес гранул резиновой смеси, получаемой на резиносме-
,
125
сителе непрерывного действия, Vуд = 1,8.10-4 м3/Н, удельное давление прессования ро = 5 МПа
Таблица 6.3
Данные для расчета компрессионной пресс-формы
Вари-
ант
1 0,045 0,050 0,030 13 0,048 0,052 0,030
2 0,045 0,050 0,035 14 0,048 0,052 0,035
3 0,045 0,050 0,040 15 0,048 0,052 0,040
4 0,045 0,050 0,045 16 0,048 0,052 0,045
5 0,046 0,049 0,030 17 0,049 0,055 0,030
6 0,046 0,049 0,035 18 0,049 0,046 0,035
7 0,046 0,049 0,040 19 0,049 0,046 0,040
8 0,046 0,049 0,045 20 0,049 0,046 0,045
9 0,047 0,048 0,030 21 0,050 0,060 0,030
10 0,047 0,048 0,035 22 0,050 0,060 0,035
11 0,047 0,048 0,040 23 0,050 0,060 0,040
12 0,047 0,048 0,045 24 0,050 0,060 0,045
l, м b, м h, м Вари-
ант
l, м b, м h, м
7. Литьевые изделия
Характеристика метода
Литье под давлением является одним из основных методов
переработки термопластов в изделия. Метод позволяет с высокой точностью изготавливать высококачественные изделия различной степени сложности.
Переработка термопластов литьем под давлением
заключается в нагреве материала до размягчения и
последующего перехода в вязкотекучее состояние в
нагревательном цилиндре и инжекции (впрыске) его в
литьевую форму, где материал приобретает необходимую
форму (формуется) и затвердевает. В каналах литьевой формы
циркулирует охлаждающая вода заданной температуры. Таким
126
образом, процесс литья под давлением относится к
периодическим процессам, чем отличается от экструзии.
Отличие литья под давлением от прессования заключается в
том, что в пресс-форму поступает расплав, а не предварительно
выполненная заготовка.
Метод характеризуется высокой производительностью, так как
нагрев материала осуществляется вне формы. Литьевые изделия
получаются с высокой точностью размеров и требуют минимальной механической обработки. Методом литья под давлением можно изготовить всевозможные детали сложной конфигурации, детали с арматурой, а также перерабатывать материалы,
наполненные стекловолокном и другими наполнителями. Достоинством метода является также возможность полной автоматизации процесса, применения АСУТП, автоматических манипуляторов и т. д. Однако метод литья под давлением связан с
большими затратами на оборудование и оснастку, не целесообразен при изготовлении изделий небольшими сериями и деталей, которые могут быть изготовлены другими методами [21].
Рис. 7.1 Литьевая машина
Требования к проектируемому изделия.
Форма поверхности. Пластмассовые детали должны удов-
летворять требованиям:
- возможность легкого извлечения из литьевой формы;
127
- возможность расчленения при необходимости на более
мелкие элеметы с последующей сборкой;
- максимальная прочность при минимальной массе;
- наличие ребер жесткости для исключения коробления
больших плоских поверхностей;
- минимальная механическая обработка (снятие облоя);
- одинаковая толщина стенок;
- пониженная степень точности без ухудшения эксплуата-
ционных качеств;
- удобное расположение облоя для легкого его удаления
механической обработкой. Поверхность, на которой об-
разуется облой, должна иметь простую конфигурацию и
быть доступной для механической обработки.
Рассмотрим, как обеспечиваются данные требования при
проектировании.
Конфигурация детали должна обеспечивать возможность
извлечения ее из формы после окончания цикла изготовления,
для чего необходимо предусмотреть уклоны. Технологические
уклоны могут иметь также и конструктивное назначение. Направление и величина технологических уклонов должны обеспечивать нормальный разъем пресс-формы, извлечение оформляющих элементов и изделия. Технологический уклон внутренней поверхности должен быть больше технологического уклона
наружной поверхности. Уклоны пластмассовых деталей следует
располагать в поле допуска, заданного на соответствующий размер.
Так как в соответствии с существующими требованиями
точность сопрягаемых ответственных деталей из пластмасс соответствует квалитетам 8…13; то в зависимости от угла α технологического уклона предусматривают два варианта сопряжений:
128
- при α≤1о погрешность уклона не выходит из заданного
α
=
поля допуска размера (как и другие погрешности формы,
если на чертеже нет особых указаний);
- при α>1о погрешность уклона выходит за пределы задан-
ного поля допуска размера и сопряжение рассматривают
как коническое.
Углы технологического уклона для различных
поверхностей детали:
Поверхности наружные 0,5 0,75 1,0
1,5
Поверхности внутренние 0,75 1,0 2,0
Отверстия глубиной l>1,5d 0,75 1,0 2,0
Отверстия глубиной l≤1,5d 0, 5 0,5
Ребра жесткости, выступы 1,0 2,0 5,0
Меньшие из указанных значений принимают для материалов с небольшими колебаниями усадки (условно до 0,4%), большие – для материалов со значительными колебаниями усадки
(условно свыше 0,4%).
Технологический уклон для деталей определяется как:
tg*HК
ук
(7.1)
где Н — высота изделия; α — угол уклона.
Уклоны можно не назначать для плоских монолитных деталей толщиной до 6 мм; для тонкостенных изделий высотой до
15 мм; для наружных поверхностей полых деталей высотой до
30 мм.
Поднутрения. В конструкциях деталей из пластмасс необходимо избегать поднутрений, усложняющих извлечение детали
из форм. Если поднутрения необходимы, следует выбирать
сборную конструкцию из двух или более деталей, обеспечивающих работоспособность сборной конструкции.
129
Замена внутренних выступов внешними упрощает конструкцию форм.
Можно незначительно изменять конструкцию деталей для
исключения поднутрений на наружных и внутренних поверхностях.
Радиусы закругления. При конструировании пластмассовых деталей наружные и внутренние поверхности рекомендуют
выполнять с закруглениями.
Плавное сопряжение поверхностей облегчает течение материала в форме, упрощает изготовление и уменьшает ее износ,
способствует лучшему извлечению готовой детали из формы,
увеличивает прочность детали, исключает возможность образования трещин, уменьшает коробление и другие отклонения от
правильной геометрической формы.
Закругления не рекомендуют для поверхностей, расположенных в плоскости разъема формы и на наружных кромках
деталей или отверстий в местах соединения оформляющих элементов формы: после снятия облоя закругления выполняют механической обработкой с обязательным соблюдением заданных
размеров.
Радиусы закруглений у основания бобышек и различных
выступов не должны превышать половину толщины стенки основной детали, а у их вершины — четверть толщины.
Номинальные значения радиусов закруглений необходимо
выбирать из следующего ряда, мм: 0,5; 1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0;
,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0; 16,0; 20,0; 24,0.
5
Оптимальный радиус закруглений для внутренней и наружной поверхностей деталей из реактопластов 1,0 мм, для деталей из термопластов радиус закругления внутренней поверхности 0,5 мм, наружной — 1,0.. 1,6 мм.
Радиусы закругления на деталях из пластмасс по всей длине должны быть одинаковые. Для детали необходимо предусматривать закругления по возможности одинаковых радиусов.
130
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]