Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Оборудование и основы проектирования предприятий по переработке пластмасс. Учебное пособие
.pdf
Эк
с
ряду п
р
1. По
с
собу ра
з
с
с
с
у
На рис
.
при раз
л
Рис. 2.9.
Осн
трузио
н
изнако
в
пособу
дува з
а
раздув
о
раздув
о
раздув
о
ниверса
2.9 по
к
л
ичных
Схема р
а
овы кла
с
экст
р
но-разд
.
подачи
готовки
м через
м с по
м
м с при
м
льные а
г
азана
с
вариан
т
здувани
я
сни
з
сифик
а
узионн
о
у
вные
а
сжатог
о
):
форму
ю
ощью и
г
енени
е
регаты
.
хема р
а
ах ввод
а
заготов
к
у (II), че
р
61
ции и к
р
-раздув
н
грегат
ы
возду
х
щую г
о
лы;
м нипп
е
здуван
и
возду
х
и сжат
ы
ез дутье
аткая
х
ых агр
е
(ЭРА)
а в вы
д
ловку;
ля;
я загот
а в выд
у
м воздух
о
вую игл
у
аракте
р
гатов
класси
ф
увную
вки с
ж
вную
ф
м, пода
в
(III)
р
истик
а
ициру
ю
форму
(
атым в
о
орму.
аемым с
в
тся п
о
по спо
-
здухо
м
ерху (I),
2. По р
е
с
с
3. По т
и
б
с
На
снабже
н
4. По р
а
с
с
В
Э
вания
т
вертик
а
кольце
в
Рис. 2.1
0
1 – п
л
5
9 – при
е
4300
жиму р
циклич
е
непрер
ы
пу фор
м
ез копи
л
копиль
н
рис. 2.
а копи
л
споло
ж
горизо
н
вертик
а
РА с г
о
рубчат
о
льным
э
ым фо
р
. Экстру
з
иты узл
а
и 8 – эк
мно-раз
д
4300
1480
аботы э
к
ским р
е
вным
р
ующе
й
ьника;
иком.
10 изо
б
ьнико
м
ению э
к
тальны
м
льным
р
ризонт
а
й загот
о
кструд
е
мующи
м
ионно-р
а
смыкан
и
струдер
ы
увное у
с
струде
р
жимом
;
ежимо
м
головк
и
ражен
Э
.
струде
р
распо
л
асполо
ж
льным
р
вки пр
ром –
п
зазор
о
здувной
а
я; 2 – го
л
; 6 – коп
и
тройств
о
62
а:
;
.
:
РА, в
а в про
с
ожени
е
ением
асполо
ж
именя
ю
рямото
ч
м).
грегат с
г
овка; 3
–
льник;
7
; 10 – ме
х
которо
м
транст
в
м экстр
у
экструд
ением
тся угл
о
ные го
л
оловкой
,
гидрод
в
– порше
анизм р
а
форм
у
е:
дера;
ера [11]
.
экстру
д
вые го
л
овки (
и
оснащен
игатели;
нь гидро
ц
здува; 1
1
ующая
.
ера для
овки,
в
те и д
р
ной копи
л
4 – реду
к
илиндр
а
– гидро
ц
головк
а
формо
-
ЭРА
с
угие –
с
ьником:
торы;
;
илиндр
63
5. По числу узлов смыкания выдувной формы:
однопозиционные;
двухпозиционные;
многопозиционные агрегаты.
6. По способу доставки заготовки от формующей головки в выдувную форму:
со стационарными узлами смыкания, расположенными под го-
ловкой (рис. 2.8);
с перемещающимися узлами смыкания.
Из приведенной схемы классификации ЭРА следует, что любой
агрегат для производства по
лых изделий должен включать три сборочных единицы: экструдер-пластикатор; формующую головку с
кольцевым зазором и приемно-раздувное устройство (выдувную
машину).
Для получения расплава полимера применяются универсальные
одночервячные экструдеры. Головка при экструзии с раздувом
используется в течение всего срока эксплуатации машины, а переход
на новый типоразмер заготовки осуществляется сменой дорна и
мундштука. Поэтому ф
ормующая головка является сборочной едини-
цей агрегата.
Приемно-раздувное устройство (выдувная машина) включает в
себя несколько механизмов:
нож для обрезки заготовки;
механизм транспортировки заготовки от головки к форме;
механизм смыкания-размыкания полуформ и их плотного
запирания;
64
механизм раздува заготовки;
механизм удаления (обрыва) облоя;
механизм съема (извлечения) изделия.
Каждая из конкретных выдувных машин может и не иметь всех
перечисленных механизмов.
2.2.5. Оборудование для термоформования изделий
из листовых термопластов
Термоформование – процесс переработки термопластичных
листов и пленок в объемные изделия, требующий перевода полимера
в высокоэластическое состояние. Температуры переработки термопластов в данном сл
учае находятся в интервале выше температуры
стеклования аморфного или температуры плавления кристаллического полимера и ниже температуры его текучести.
Процесс термоформования включает следующие основные стадии:
закрепление листовой заготовки в зажимном устройстве;
нагревание заготовки;
формование изделия с помощью вакуума или избыточного
давления в оформляющей по
лости формующего инструмента;
охлаждение изделия в форме;
размыкание формы и извлечение изделия;
окончательную отделку изделия.
При постоянном совершенствовании технологии процессов термоформования и оборудования для их выполнения суть самого процесса остается до настоящего времени неизменной.
65
Плоская заготовка из термопласта тем или иным способом нагревается до температуры, соответствующей высокоэластическому
состоянию полимера. Затем нагретая заготовка подвижно или неподвижно закрепляется по контуру в зажимном устройстве и устанавливается над формующим инструментом. Превращение заготовки в
изделие происходит под действием разности давлений над свободной
поверхностью заготовки и в полости, образованной заготовкой и
оф
ормляющей поверхностью формующего инструмента. Перепад
давления создается различными способами: вакуумированием полости между оформляющей поверхностью инструмента и заготовкой
(вакуум-формование); созданием избыточного давления на поверхность заготовки с помощью сжатого воздуха (пневмоформование) или
гидравлической жидкости (гидроформование); давлением на заготов-
ку специальных пуансонов (механоформование).
При оформлении изделия происходит вытяжка терм
опласта и
возникновение в материале напряжений, вызывающих обратимую
высокоэластическую деформацию полимера. Поэтому после снятия
давления формования полученное полимерное изделие стремится
вернуться к первоначальной форме плоской заготовки. Для закрепления конфигурации отформованного изделия температуру термопласта опускают ниже температуры стеклования (для аморфных термопластов) или плавления (для кристаллических термопластов) путем
охлаждения в фор
ме.
Такова традиционная схема термоформования, существующая
уже в течение многих лет.
66
Метод термоформования объемных изделий из термопластичных
листов и пленок по количеству производимой продукции в настоящее
время занимает одно из ведущих мест в промышленности по переработке пластмасс.
Преимуществами метода термоформования изделий из листов и
пленок по сравнению с другими методами переработки пластмасс являются:
более низкая стоимость оборудования (формовочных машин) и
формую
щего инструмента;
возможность изготовления тонкостенных изделий;
высокая степень автоматизации процесса.
Наряду с достоинствами метод термоформования имеет и недостатки, к которым относятся:
разнотолщинность получаемых изделий;
недостаточная стабильность размеров полученных данным
методом деталей, эксплуатируемых при повышенных температурах;
более высокая стоимость исходных материалов (листов и пле-
нок) по сравн
ению со стоимостью гранулированного или порошкообразного сырья, применяемого при других методах переработки
пластмасс в изделия.
В целях повышения эффективности процесса термоформования
разработано и применяется большое число технологических вариантов данного процесса.
2.2.5.1. Краткая характеристика различных вариантов
метода термоформования
Все разновидности метода термоформования можно подразде-
лить по следующим признакам:
67
по способу нагрева заготовок;
по конструкции устройства для зажима заготовок;
по способу создания давления формования;
по режиму формования;
по конструкции формующего инструмента;
по методу фиксирования формы изделия.
В зависимости от способа создания давления формования при
получении изделия из листовой заготовки выделяют следующие виды
термоформования: вакуумное, пневматическое, гидравл
ическое, ме-
ханическое и комбинированное формование.
В промышленности широкое распространение получили различные комбинации вакуумного, пневматического и механического
формования.
С учетом особенностей формующего инструмента различают негативное, позитивное, свободное и негативно-позитивное формование
(рис. 2.11–2.13).
Негативное формование (формование в матрице) обеспечивает
получение изделий, наружная поверхность которых воспроизво-
дит форму и тиснение вну
тренней поверхности матрицы. При позитивном формовании (формовании на пуансоне) внутренняя поверх-
ность формуемого изделия повторяет форму и тиснение внешней
поверхности пуансона. Свободное формование происходит без
соприкосновения материала заготовки с формующим инструментом.
Негативно-позитивное формование сочетает элементы формования
изделия как в матрице, так и на пуансоне.
68
Рис. 2.11. Схема негативного вакуум-формования:
а – нагрев заготовки; б – оформление изделия;
1 – нагреватель; 2 – прижимная рама; 3 – лист термопласта; 4 – матрица;
5 – основание формы; 6 – сформованное изделие
Рис. 2.12. Схема позитивного вакуум-формования:
а – до начала формования; б – отформованное изделие;
1 – прижимная рама; 2 – нагретая заготовка; 3 – пуансон;
4 – формовочная камера; 5 – изделие; 6 – отходы мат
ериала
69
Рис. 2.13. Схема свободного вакуум-формования:
а – до начала формования; б – отформованное изделие;
1 – прижимная рама; 2 – нагретая заготовка;
3 – формующая рама (пройма); 4 – формовочная камера; 5 – изделие
2.2.5.2. Физические основы процесса
термоформования листовых термопластов
Оформление изделия является результатом двухосной вытяжки
листа термопласта, находящегося в высокоэластическом, физическом состоянии. В свою очередь, вытяжка полимера в данном физическом состоянии является результатом обратимой высокоэластической деформации растяжения.
Под действием растягивающей силы возникающие в полимере
напряжения вызывают перемещения в пространстве звеньев и участков его макром
олекул и их переход ко все более распрямленным
неравновесным конформациям.
После прекращения действия силы молекулы полимера стремятся
вернуться к равновесным конформациям молекулярных клубков, а
полимерное тело в целом (в виде изделия) стремится принять перво-
70
начальные размеры и форму. Для того чтобы сделать конфигурацию
отформованного изделия устойчивой, его до извлечения из формы
охлаждают в целях перевода полимера в стеклообразное (для аморфных термопластов) или кристаллическое (для кристаллических
термопластов) состояние. При переводе полимера в стеклообразное
или кристаллическое состояние подвижность звеньев и участков его
макромолекул снижается настолько, что величина напр
яжений,
возникших в полимере в процессе термоформования, становится
недостаточной для появления деформации изделия.
2.2.5.3. О разнотолщинности термоформованных изделий
и способах ее уменьшения
Совершенно очевидно, что из плоской листовой заготовки с фиксированным объемом и определенной толщиной можно получить
объемное изделие, у которого толщина стенки (стенок) и днища
будут меньше толщины листовой заготовки (вследствие того, что
поверхность сформованного изделия заметно больше поверхности
исходной заготовки). Важной характеристикой процесса терм
офор-
мования является коэффициент вытяжки (К
в
), величина которого
зависит от конфигурации и размеров изделия.
Коэффициент вытяжки по площади листовой заготовки может
быть различным; он рассчитывается по формуле
К
в
= √ δл – δи –1,
где δ
л
и δи – толщина листовой заготовки и толщина стенки изделия
соответственно, мм.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]