Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология конструкционных материалов. В 2 частях. Ч.2. Учебное пособие
.pdf
фованных поверхностях можно достичь шероховатости Ra от 0,04
до 0,01 мкм, поэтому данный метод получил широкое применение
при точной обработке.
Электрохимическое полирование успешно применяется для
окончательной обработки режущего инструмента; окончательной обработки сложных по конфигурации деталей (лопатки турбин, клапаны
для подачи горючего и т. п.); полирования тонких лент и фольги; очистки и декоративной отделки деталей.
Электроабразивная и электроалмазная обработка основана
на использовании в инструмента-электрода шлифовального круга из
абразивного материала на электропроводящей связке (бакелитовая
связка с графитовым наполнителем). Между анодом-заготовкой 1
и катодом-шлифовальным кругом имеется межэлектродный зазор,
образованный зёрнами 2, выступающими из связки 3 (рис. 3.12).
1
2
3
Рис. 3.12. Схема электроабразивного шлифования:
1 – заготовка; 2 – абразивные зерна; 3 – связка шлифовального круга
В зазор подаётся электролит. Продукты анодного растворения
материала заготовки удаляются абразивными зёрнами; шлифовальный круг имеет вращательное движение, а заготовка – движение подачи, то есть движение, соответствующее процессу механического
шлифования.
Введение в зону резания ультразвуковых колебаний повышает
производительность электроабразивного и электроалмазного шлифо-
111
вания в (2…2,5) раза при значительном улучшении качества обработанной поверхности. Электроабарзивные и электроалмазные методы
применяют для отделочной обработки заготовок из труднообрабатываемых материалов, а также нежёстких заготовок, так как силы резания здесь незначительны. При этих методах обработки прожоги обрабатываемой поверхности практически исключены.
При электроабразивной обработке от 85 до 90 % припуска уда
-
ляется за счёт анодного растворения и от 10 до 15 % – за счёт механического воздействия. При электроалмазной обработке ≈ 75 % припуска удаляется за счёт анодного растворения и ≈ 25 % – за счёт механического воздействия алмазных зёрен.
Электрохимическое хонингование является отделочной обра-
боткой поверхностей заготовок (рис. 3.13). Кинематика процесса соответствует хонингованию абразивными головками. Отличие состоит
в том, что заготовку устанавливают в ванне, заполненной электролитом, и подключают к аноду. Хонинговальную головку подключают
к катоду. Вместо абразивных брусков в головке установлены деревянные или пластмассовые бруски.
Dr
Ds
о
1
2
3
4
5
Рис. 3.13. Схема электрохимического хонингования
цилиндра:
1 – хонинговальная головка; 2 – заготовка; 3 – изолятор;
4 – ванна; 5 – стол; Dr – вращательное движение хонин-
говальной головки; Dsо – возвратно–поступательное
движение хонинговальной головки
112
Продукты анодного растворения удаляются с обрабатываемой
поверхности брусками при вращательном и возвратно-поступательном движениях хонинговальной головки. Чтобы продукты анодного растворения удалялись более активно, в электролит добавляют
абразивные материалы. После того как удаление припуска с обрабатываемой поверхности закончено, осуществляют процесс «выхаживания» поверхности при выключенном электрическом токе для полного
удаления анодной пленки с обработанной поверхности.
Электрохимическое хонингование обеспечивает более низкую
шероховатость поверхности, чем хонингование абразивными брусками.
Поверхность получает зеркальный блеск. Производительность
электрохимического хонингования в (4…5) раз выше производительности механического хонингования.
Электрохимическое прошивание отверстий в теле заготовки
заключается в следующем. К заготовке-аноду через катод-трубку подаётся электролит. Зазор между торцом трубки и обрабатываемой поверхностью создается давлением вытекающего электролита.
При прохождении электрического тока через электролит происходит анодное растворение материала заготовки, а продукты растворения уносятся струей электролита через отверстие в ванночке.
В процессе обработки катод-трубка совершает движение подачи под
действием пружины, тем самым, сохраняя постоянный зазор между
электродом-заготовкой и электродом-инструментом.
Электрохимическая размерная обработка также выполняется
в струе электролита, прокачиваемого под давлением через межэлектродный промежуток, образуемый анодом-заготовкой и катодоминструментом. В качестве электролитов используют растворы солей
NaCl, NaNO
, Na2SO4.
3
При данном методе одновременно обрабатывается вся поверхность заготовки. Участки, не требующие обработки, изолируются.
Инструменту придают форму, обратную форме обрабатываемой поверхности.
Формообразование поверхности заготовки происходит по методу копирования. Зазор между электродом–инструментом и электродом–заготовкой поддерживается автоматически, и из-за отсутствия
давления инструмента на заготовку можно обрабатывать
тонкие дета-
ли с высокой точностью и качеством поверхности.
113
1. Какие материалы подвергаются электрофизической и элек-
трохимической обработке?
Контрольные вопросы и задания
В чём заключается сущность электроискровой и электроим-
2.
пульсной обработки?
Какие существуют способы осуществления ультразвуковой
3.
обработки?
Каким образом реализуется электроконтактная обработка?
4.
Какими способами осуществляется лучевая обработка?
5.
В чём состоит сущность анодно-механической и химико-
6.
механической обработки?
Каким образом осуществляется плазменная обработка?
7.
Какие особенности имеет электрохимическое полирование и
8.
хонингование?
В чём заключается сущность основных методов электроабра-
9.
зивной и электроалмазной обработки?
114
4. ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ
ИЗ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТМАСС
Пластмассы в зависимости от состава, физического состояния
и технологических свойств перерабатываются в изделия различными
способами, которые могут быть разделены на две группы: переработка пластмасс в вязкотекучем и высокоэластичном состояниях.
Способы переработки пластмасс в вязкотекучем состоянии
включают в себя прессование, литье под давлением, выдавливание и др.
Способом прямого (компрессионного) прессования получают
в основном изделия из термореактивных полимерных материалов
(рис. 4.1, а, б, в). В матрицу 3 помещают материал 2 в виде таблеток
или порошка. При движении вниз пуансон 1 с усилием F прессует
изделие 4, которое после затвердевания и размыкания пресс-формы
извлекается из нее с помощью выталкивателя 5.
а б в г
Рис. 4.1. Схемы прессования пластмасс:
а, б, в – прямое: 1 – пуансон; 2 – материал; 3 – матрица; 4 – изделие;
5 – выталкиватель; г – литьевое: 1 – поршень; 2 – загрузочная камера;
3 – литниковая плита; 4 – изделие; 5 – матрица; 6 – выталкиватель
Марка перерабатываемого материала определяет температуру
процесса прессования и развиваемое давление. Материал может предварительно подогреваться до заданной температуры, одновременно
разогревается и пресс-форма. Рабочая температура поддерживается
115
постоянной. Давление выбирают в зависимости от текучести и скорости отверждения прессуемого материала, а также от толщины формуемой детали.
Этим способом изготовляют изделия средней сложности и небольших габаритов. При литьевом прессовании (рис. 4.1, г) термореактивный материал помещается сначала в загрузочную камеру 2,
из которой после разогрева до вязкотекучего состояния под действием поршня 1 через отверстие в литниковой плите 3 подаётся в полость
матрицы 5. Далее материал затвердевает, пресс-форма размыкается
и готовое изделие 4 извлекается выталкивателем 6.
Литьевым прессованием производят изделия сложной формы,
с резьбовым отверстием, со сложной арматурой. Вместе с тем расход
материала увеличивается за счет литниковой системы и части материала, остающегося в загрузочной камере.
Для прессования изготовляют различные пресс-формы. Чаще
всего это одно- или многогнёздные пресс-формы, снабженные нагревателями различных типов (обогревательные плиты с трубчатыми нагревателями или индукторами, с полупроводниковым нагревом и др.).
Материалами для пресс-формы служат высоколегированные или инструментальные стали, термическая обработка которых приводит
к значительному повышению твердости рабочих поверхностей. Для
обеспечения высокого качества поверхности формуемых изделий основные детали пресс-форм полируются и хромируются.
При изготовлении листов предварительно набранные пакеты заготовок из текстильных материалов (хлопчатобумажных тканей,
стеклотканей), пропитанных смолой, укладывают между подогреваемыми плитами гидравлических прессов. Затем плиты сжимаются, после заданной выдержки и размыкания плит получают готовые листы.
Трубы и прутки из термореактивных материалов получают способом профильного прессования.
Литье под давлением, применяемое для переработки термопластов и реактопластов с хорошими вязкотекучими свойствами, в десятки
раз производительнее прессования. Процесс пригоден для производства
высокоточных разностенных деталей сложной конфигурации.
Основным узлом машины для литья под давлением является рабочий (материальный) цилиндр 6 с электронагревателем 4 (рис. 4.2, а),
в котором расплавляется перерабатываемый материал. В начале процесса он поступает в загрузочный бункер 8. Из него в рабочий
цилиндр материал подается дозатором 9. Поршень 7 при рабочем
движении перемещает дозу материала в обогреваемую зону рабочего
116
цилиндра. Одновременно расплавленная часть материала поступает
через рассекатель 5, сопло 3 и литниковый канал в полость прессформы 1, формующей изделие 2. Пресс-форма охлаждается водой.
Машины для литья под давлением классифицируют по ряду
признаков. В зависимости от положения плоскости разъема прессформы их делят на горизонтальные, вертикальные и угловые. Типа
привода – на механические, гидравлические, гидромеханические
и пневматические. Количества материальных цилиндров – на одно-
и многоцилиндровые. Также они подразделяются по мощности.
а
б в
Рис. 4.2. Способы переработки пластмасс:
а – литьё под давлением: 1 – пресс-форма; 2 – изделие; 3 – сопло;
4 – электронагреватель; 5 – рассекатель; 6 – рабочий цилиндр;
7 – поршень; 8 – загрузочный бункер; 9 – дозатор; б – выдавливание:
1 – питающий бункер; 2 –шнек; 3 – рабочий цилиндр; 4 – нагревательный
элемент; 5 – оправка; 6 – калибрующий инструмент; в – изготовление
плёнок: 1 и 3 – валки; 2 – барабан; 4 – неподвижные пластины;
5 – движущиеся ленты; 6 – рукав; 7 – угловая головка; 8 – винт
Изделия вида тел вращения получают способом центробежного
литья, что обеспечивает плотное строение стенок весьма значительных толщин.
Большая часть изделий из термопластов производится способом
выдавливания (экструзии). Главной деталью специальной червячной
машины (экструдера) для выдавливания является винт (шнек) 2
117
(рис. 4.2, б). В виде гранул или порошка термопластичный материал
из питающего бункера 1 попадает в рабочий цилиндр 3, где перемещается вращающимся червяком. Материал уплотняется и под действием теплоты от нагревательного элемента 4 переходит в вязкотекучее
состояние, после чего он непрерывно выдавливается через калибрующий инструмент (головку) 6. Оправка 5 применяется при изготовлении труб.
Основными параметрами экструдеров являются диаметр червяка, отношение длины червяка к диаметру, скорость вращения червяка
и его профиль. Машины могут быть оснащены одним или двумя червяками. Для переработки эластичных расплавов применяют дисковые
бесчервячные, а фторопластов – плунжерные экструдеры.
Выдавливание пригодно для производства плёнки, ленты, листов, труб и различных профилей, для нанесения защитных оболочек
на провода, кабели. Способом выдавливания и последующей раздувки сжатым воздухом получают полые выдувные изделия.
При производстве плёнок выдавливаемый винтом 8 материал
продавливается через кольцевую щель угловой головки 7 в виде рукава 6, который затем раздувается сжатым воздухом (рис. 4.2, в). Для
устойчивости плёнки по бокам установлены две движущиеся бесконечные ленты 5 из ацетилцеллюлозы. Неподвижные пластины 4 равномерно поджимают ленты 5 к рукаву, валки 3 удерживают ленты от
бокового смещения. Рукав после охлаждения обжимается валками 1
и наматывается на барабан 2. Рукав может разрезаться, а плёнка наматываться на барабаны в развёрнутом виде. При производстве листов
материал выдавливается через фильтры шириной до 1600 мм. После
охлаждения полученное полотно либо свертывается в рулоны, либо
разрезается на отдельные листы.
Экструдеры для производства плёнок снабжаются дополнительными устройствами для раздувки рукава, для устранения гофров на
рукаве, для обжима и наматывания рукава или плёнки, а также для
регулирования толщины изготовляемой плёнки и др. (рис. 4.2, в).
Листы из термопластов получают на специальных агрегатах, состоящих из экструдера, валкового гладильного устройства, устройств для
вытягивания полотна и резки его на листы и механизма для укладки
готовых листов.
Способы переработки пластмасс в высокоэластическом состоянии включают в себя вакуумную и пневматическую формовки,
штамповку и др. Эти методы расширяют возможности литья под давлением и устраняют его недостатки.
118
Формуемый лист больших размеров закрепляется по периферии,
после чего в форме создается вакуум. Под действием атмосферного
давления материал листа, деформируясь, приобретает очертания
оформляющей полости формы. При пневматической формовке
в оформляющей полости вакуум не создается, а на лист воздействует
сжатый воздух. Некоторые изделия последним способом можно получать без оформляющей матрицы.
Вакуумное и пневматическое формования проводят на специальных машинах, имеющих небольшие габариты, простых по конструкции и экономичных. Штамповку разогретых листовых термопластичных материалов для получения деталей незамкнутой пространственной формы проводят с помощью жёсткого пуансона и матрицы.
В некоторых случаях пуансон делают эластичным.
С целью улучшения технологии изготовления крупногабаритных деталей из композитов, прежде всего стеклопластиков, целесообразно применять полимерные материалы, сохраняющие жидкое
состояние при нормальной температуре.
При контактной формовке предварительно изготовляют форму
из дерева, гипса или легких сплавов, воспроизводящую очертания детали. На форму наносится разделительный слой (поливиниловый
спирт или другие материалы), а затем послойно связующее и стеклоткань. Каждый слой стеклоткани тщательно прикатывается резиновым валиком для удаления пузырьков воздуха и плотного прилегания.
Отверждение связующего протекает в течение (5...50) ч, но может
быть ускорено при повышении температуры. Способ малопроизводителен, качество изделий невысокое.
Автоклавную формовку применяют при изготовлении деталей
значительными сериями. Уложенную на форму листовую заготовку
накрывают резиновым чехлом и помещают в автоклав, где создается
необходимое давление, которое позволяет заготовке принять очертания формы. Введение в композит измельченных наполнителей даёт
возможность и наполнитель и связующее наносить на форму с помощью пульверизатора. Затем нанесённый слой прикатывается роликом
вручную. Этот способ носит название вихревого напыления.
Центробежной формовкой получают детали больших размеров,
имеющие форму тел вращения. Процесс отверждения нанесенного на
вращающуюся форму покрытия проводят, создавая противодавление
резиновым мешком, который помещается внутри формы.
Широко в производстве труб и для изоляции строительных конструкций применяется способ намотки стекловолокон или стеклоленты, предварительно пропитанных связующим.
119
Различные детали из неметаллических материалов получают путём переработки их в твёрдом состоянии. В этом случае заготовками
являются прутки, листы, профили. Иногда проводится небольшая доработка пластмассовых деталей, полученных, например, литьём под
давлением. В твердом состоянии чаще всего используются разделительная штамповка или обработка резанием. Способы сварки и склеивания обеспечивают производство неразъёмных соединений из пластмасс.
Механизация и автоматизация процесса изготовления деталей
машин из пластмасс, особенно крупногабаритных, играют важную
роль в повышении производительности труда и облегчении условий
работы. При горячем прессовании пластмасс используют приборыавтоматы, осуществляющие контроль температуры. Для получения
изделий в больших количествах применяют гидравлические прессы
автоматического режима работы. Литьё под давлением и выдавливание
являются высокомеханизированными и автоматизированными
процессами производства деталей из пластмасс.
Вопросы комплексной автоматизации производства изделий
из пластмасс и создания гибких производственных систем решаются,
в частности, путём организации роботизированных технологических
комплексов. Роботизированный комплекс на базе гидравлических
прессов для переработки пластмасс показан на рис. 4.3.
Рис. 4.3. Роботизированный технологический комплекс
для переработки пластмасс:
1 – высокочастотный генератор; 2 – гидравлические прессы;
3 – тара для готовых изделий; 4 – промышленный робот;
5 – система управления промышленным роботом
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]