Прессование. Гидравлический пресс.Лабораторный практикум

результаты измерения и расчета. Укажите возможные причины расхождения результатов.

8.12.То же, что и в 8.11 для хода ползуна вверх.

8.13.Используя приведенную ранее систему адресования, укажите потоки гидравлической жидкости от насосов при реализации следующих движений: 1. Быстрый ход ползуна вниз; 2. Медленный ход ползуна вниз; 3. Подпрессовка вверх; 4. Подпрессовка вниз;

5. Быстрый ход ползуна вверх;

6. Ход выталкивателя вверх;

7 Ход выталкивателя вниз.

9. Технология прессования изделий из реактопластов.

Прессование – это способ формования изделий из пластических масс при повышенной температуре и давления в формах, устанавливаемых на прессах. Прессованием получают изделия из пресс-порошков, волокнитов или слоистых пластиков преимущественно на основе реактопластов. Перед формованием контролируют качество и производят подготовку прессматериалов, которая включает в себя сушку содержащих повышенное количество влаги материалов, дозирование, таблетирование и предварительный подогрев.

10. Основные технологические параметры прессования.

Основными параметрами процесса являются: (1) температура прессования (отверждения), (2) время выдержки материала под давлением, (3) давление прессования.

Целью настоящей работы является установления влияния параметров процесса прессования на эксплуатационные свойства получаемых изделий (стандартных образцов) и оптимизация значений показателей качества последних.

10.1. Определение температуры прессования.

Оптимальную температуру прессования Т пр. опт. определяют с помощью пластометра Канавца. Для этого испытывают таблетированный материал при различных температурах — начинают с температуры размягчения ТР + 10°С и повышают ее в каждом последующем опыте на 10 оС. На основании полученных данных строят графики зависимостей времени вязко-текучего состояния τ втс=f(T) и максимального напряжения при сдвиге σ сд. мах = f(T). За оптимальную температуру прессования принимают температуру, при которой σ сд. мах отвержденного материала имеет наибольшую величину, а τ втс равно не менее времени открытия формы τоф (τоф = τзагр – τупл), где τзагр – время загрузки, а τупл - время уплотнения материала.

21

www.mitht.ru/e-library

Оптимальную температуру прессования определяют для исходного материала и материала, предварительно подогретого в течение различного времени при оптимальной температуре предварительного подогрева.

Как правило, оптимальная температура прессования зависит от типа прессматериалов, их предварительной подготовки (таблетирование, применение подогрева), давления прессования, формы и размера изделия, а также от требований, предъявляемых к изделиям (внешний вид, электрические свойства и т. п.).

10.2. Определение времени выдержки материала в пресс-форме.

Время выдержки материала в пресс-форме должно обеспечивать переход связующего в неплавкое и нерастворимое состояние в такой степени, какая требуется для получения соответствующего внешнего вида необходимых физико-механических и электрических свойств изделий.

При определении времени выдержки материала в пресс-форме следует учитывать температуру прессования, геометрическую форму изделия, теплофизические характеристики материала и данные испытаний, полученных на пластометре Канавца.

Время выдержки материала в пресс-форме τвыд зависит от скорости нагревания материала до температуры отверждения и скорости отверждения. Поскольку теплопередача и отверждение материала в пресс-форме происходят в нестационарных условиях, точный расчет τвыд чрезвычайно сложен. Для упрощения представляют τвыд как сумму времен последовательных процессов нагрева τнагр и отверждения τотв:

Время τвыд определяют по графику зависимости (tc—t / tc—t0) = f(F0) (рис. 9). Здесь tc — температура стенки пресс-формы, °С; t — требуемая температура нагрева в центре изделия, °С (обычно выбирается на 4 °С ниже tc); to — температура предварительного нагрева материала, °С; F0 — критерий Фурье, равный α τнагр / R2 (α — коэффициент температуропроводности пластмассы, м2/с; τнагр — время нагревания, с; R — половина толщины стенки изделия, м).

Величину τнагр рассчитывают следующим образом. Определяют числовую величину левой части приведенной выше зависимости, подставляя в нее соответствующие значения температур. Полученное значение откладывают на оси ординат (см. рис. 9) и через эту точку проводят прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с соответствующей прямой 1 (для пластины) и прямой 2 (для бруска). Точку пересечения проектируют на ось абсцисс и находят F0.

Затем вычисляют τнагр по формуле:

www.mitht.ru/e-library

где τотв — время отверждения по пластометру Канавца при температуре испытаний t0′ (для фенопластов 170 °С, для амииопластов составляет 140 °С, с; t0 — время нагревания материала до температуры (t0′ — 4°С) при испытании его на пластометре, с; ν — температурный коэффициент (для новолачных пресс-порошков с древесным наполнителем ν равен 0,032 (1/°С), для резольных пресс-порошков ν составляет 0,025 (1/°С).

10.3. Определение давления прессования.

Давление при прессовании обеспечивает формование изделия из пресс-материала, находящегося в вязкотекучем состоянии, и противодействует давлению паров летучих веществ, выделяющихся в процессе отверждения. Оно зависит от типа пресс-материала и его компонентов (особенно наполнителя), текучести, температуры прессования, скорости отверждения, типа пресс-формы и формы изделия.

Для определения необходимого давления прессования производят пробные запрессовки. Давление должно быть минимальным, обеспечивающим нормальное оформление изделия.

Рис. 9. Зависимость (tc—t)/ (tc—t0) = f(Fo) для изделий простейшей геометрической формы:

1 — пластина; 2 — брусок; 3 — цилиндр (h > d); 4 — куб; 5 — цилиндр (h = d); 6 — шар.

Применяемые давления прессования для некоторых наиболее распространенных пресс-материалов приведены в табл. 1.

23

www.mitht.ru/e-library

Пробные запрессовки производят при минимальном давлении (см. табл. 1), повышая его в каждой последующей запрессовке на 5 МПа до тех пор, пока при данной температуре формования не получится качественное изделие.

Таблица 1.

11. Задания к работе.

Задание 1. Прессование стандартных деталей.

Стандартными деталями являются образцы типа «стандартный диск» и «стандартный брусок». При выполнении этого задания прежде всего следует ознакомиться с конструкцией и принципом работы оборудования и оснастки.

Рассчитайте давление жидкости q (в МПа), см. рис. 4, в полости главного цилиндра пресса, необходимое для обеспечения минимального давления прессования р:

где fпp — площадь прессования, м2; F—площадь плунжера главного гидроцилиндра пресса, м2; К—коэффициент, учитывающий силы трения в конструкции пресса (0,86—0,95).

Контактный манометр пресса настройте на рассчитанное значение величины q.

Реле времени пресса настроить на оптимальную выдержку. Переключите пресс на полуавтоматический .режим работы. Произведите несколько холостых запрессовок, проверяя работу контактного манометра, терморегуляторов и реле времени.

Прессование стандартных образцов.

Стандартные образцы прессуют из нерасфракционированного материала и фракций пресс-порошка, состоящих из частиц размером больше 1; 0,4; 0,25; 0,18 и меньше 0,18 мм. Прессуют изделия из нерассеянного пресс-порошка

24

www.mitht.ru/e-library

(непрогретого) при оптимальных температуре и продолжительности выдержки в пресс-форме под давлением и минимально допустимом давлении. Β последующих запрессовках при изготовлении изделий из нерасфракционировавного пресс-порошка технологические параметры процесса необходимо изменять соответствующим образом.

Перед прессованием навеску материала G (в кг) определяют по формуле:

где ρ —плотность отпрессованного материала, кг/м3; V —объем формуемой детали, м3; k — коэффициент, учитывающий потери материала (5—10%). Стандартные бруски из пресс-порошков различного фракционного состава прессуют из нерасфракционированного пресс-порошка и фракций пресспорошка при температуре пресс-формы и времени выдержки под давлением, установленными выше. Минимальное давление прессования определяют экспериментально для пресс-порошка с размером частиц больше 1 мм и формуют при этом давлении бруски из других фракций пресс-порошка. Из пресс-порошка каждого фракционного состава получают не менее десяти брусков. Полученные бруски используют в дальнейшем для определения влияния гранулометрического состава пресс-материала на величину усадки, разрушающего напряжения при статическом изгибе, твердости и ударной вязкости.

Стандартные образцы из нерасфракционированного пресс-порошка прессуют при следующих условиях:

при оптимальной температуре пресс-формы toпт и минимальном давлении, при τвыд. расч, τтехн, которое на 30% меньше τвыд. расч и τтехн, которое на

30 и 60% больше τвыд. расч;

при оптимальной температуре пресс-формы toпт, расчетном значении τтехн и четырех значениях давления формования: рмин, рмин + 10, рмин +20 и рмин +30 МПа; при минимальном давлении рмин, расчетном значении времени выдержки τ

выд. расч и температурах toпт, toпт -15 °С, toпт +15°С и toпт +30°С;

при давлении рмин времени выдержки τвыд. расч, температуре формования toпт из пресс-материала, прогретого в течение 10, 20, 30, 40 и 50 с (при конвекционном предварительном подогреве время подогрева должно составлять 3, 6, 9, 12 или 15 мин; при контактном — 1, 2, 3, 4 и 5 мин;

при оптимальной температуре toпт, минимальном давлении Рмин и расчетном значении времени выдержки τвыд. расч с охлаждением образцов соответственно на воздухе, в холодной воде (15—20 °С), в горячей воде (80 °С) в течение 5 мин, а затем на воздухе (под вентилированным потоком воздуха).

При каждом режиме необходимо отпрессовать шесть дисков и девять брусков.

Задание 2. Определение качества отпрессованных изделий.

Качество образцов определяют по внешнему виду, усадке, разрушающему напряжению при изгибе и сжатии, модулю упругости при изгибе, ударной

25

www.mitht.ru/e-library

вязкости, твердости, теплостойкости по Мартенсу, диэлектрической проницаемости, тангенсу угла диэлектрических потерь, поверхностному и объемному электрическому сопротивлению, электрической прочности, водопоглощению.

2.1. Определение качества изделий по внешнему виду.

Тщательно осматривают отпрессованные образцы, отмечая следующие дефекты: недопрессовку, вздутия, трещины и коробление.

Недопрессовка проявляется в наличии на поверхности изделия рыхлых или пористых мест. Она может быть обусловлена недостаточным давлением прессования (если заусенец толстый), малой навеской пресс-материала (если заусенец тонкий), низкой текучестью пресс-материала (несоблюдение режима предварительного подогрева), слишком высокой или слишком низкой температурой прессования, очень медленным опусканием пуансона и преждевременным отверждением, чрезмерным вытеканием пресс-материала вследствие больших зазоров между пуансоном и матрицей, нехваткой материала в результате выброса его при быстром замыкании пресс-формы, засорением направляющих втулок, неисправностью пресс-формы, ее перекосом и т. п.

Разновидностью недшресеовки является матовость, характеризующаяся отсутствием на изделии глянцевой пленки. Матовость появляется при слишком низкой температуре оформляющей поверхности пресс-формы. Вздутия — это мелкие или крупные пузыри и вспучивания на наружной поверхности изделия, иногда сопровождающиеся появлением трещин. Образование вздутий объясняется преимущественно тем, что оставшиеся в изделии газообразные продукты после снятия давления деформируют еще не полностью отвержденную поверхность.

Вздутия могут появляться из-за низкой температуры пресс-формы, повышенной влажности пресс-материала или попадания воды, недостаточного предварительного подогрева пресс-материала и отсутствия подпрессовок, предусмотренных технологическим режимом, неравномерностью нагрева поверхности пресс-формы или повышения ее температуры, наличия в пресс-материале большого количества воздуха и летучих веществ, удаление .которых при прессовании представляет большие трудности.

Коробление проявляется в искажении геометрической формы изделия « в большинстве случаев является следствием неравномерного прогрева оформляющей поверхности пресс-формы или недостаточной степени отверждения пресс-материала.

Изделия с явными поверхностными дефектами отбраковываются. Анализируют причины появления дефектов.

2.2. Относительную усадку определяют на дисках, отпрессованных при различных температурах, давлении, времени выдержки и времени предварительного подогрева. Расчет усадки производят по методике,

26

www.mitht.ru/e-library

приведенной в ГОСТ 18616—73. Полученные данные вносят в табл. 2. Объясняют полученные закономерности.

2.3.Разрушающее напряжение и модуль упругости при статическом изгибе определяют на брусках, отпрессованных при разных технологических режимах, по ГОСТ 4648—71 и 9550—71 соответственно.

Результаты определения вносят в табл. 2. Объясняют полученные закономерности.

2.4.Ударную вязкость (ударный изгиб) определяют на брусках, отформованных при разных технологических режимах, по методике, приведенной в ГОСТ 4647—69. Полученные данные вносят в табл. 2.

2.5.Твердость определяют на брусках, отпрессованных при разных технологических режимах, в соответствии с ГОСТ 4670—67. Полученные результаты вносят в табл. 2.

2.6.Разрушающее напряжение при сжатии определяют по методике,

описанной в ГОСТ 4651—68, на образцах размером 30±0,5 Х 15±0,5 Х 10+0,5 мм, которые нарезают из стандартных брусков, отпрессованных при разных технологических режимах. Полученные результаты вносят в табл. 2.

2.7.Теплостойкость по Мартенсу определяют на брусках, отпрессованных при оптимальной температуре и давлении и различном времени выдержки в соответствии с ГОСТ 16089—69. Полученные результаты вносят в табл. 2.

2.8.Электрические свойства определяют на дисках, отпрессованных при разных технологических режимах, в соответствии с ГОСТ 12723—67 и ГОСТ 20214—74. Полученные результаты вносят в табл. 2.

2.9. Водопоглощение определяют на дисках, отпрессованных при разных технологических режимах, по методике, приведенной в ГОСТ 4650—65. Полученные данные вносят в табл. 2.

Анализируют данные табл. 2. Объясняют полученные закономерности.

ТАБЛИЦА 2.

27

www.mitht.ru/e-library

12.Контрольные вопросы.

1.Какими технологическими свойствами должна характеризоваться пригод-· ность реактопластов к переработке?

2.Как влияет содержание влаги и летучих продуктов на технологические· свойства пресс-материалов и изделий?

3.Расскажите о методах определения текучести пресс-материала.

4.В чем состоит подготовка пресс-материалов к формованию?

5.Почему необходимо таблетировать пресс-материалы?

6.Для чего применяют предварительный подогрев пресс-материала?

7.Как определяют оптимальные давление и температуру формования?

8.Расскажите о методике определения времени выдержки материала в пресс-форме.

9.Какие основные виды дефектов Вы знаете? Чем обусловлено их появлеиие?

10.Как изменяется усадка пресс-материала при изменении технологического режима процесса?

11.Как влияет технологический режим прессования на механические и электрические свойства материала?

13.Литература.

1.Головкин Г. С. Проектирование технологических процессов производства изделий из полимерных материалов. М.: Колосс-

Химия. 2007.

2.Торнер Р. В. Основные процессы переработки полимеров. М.:

Химия. 1972.

3.Торнер Р. В., Акутин М. С. Оборудование заводов по переработки пластмасс. М.: Химия. 1986.

4.Оборудование для переработки пластмасс./ под ред. В. К. Завгороднева. М.: Машиностроение. 1976.

5.Шембель А. С., Антипина А. М. Сборник задач и проблемных ситуаций по технологии переработки пластмасс. М.: Химия. 1990.

6.Э. Бернхардт. Переработка термопластичных материалов./ под ред. Г. В. Виноградова. М.: Химия. 1965.

7.Справочник по технологии изделий из пластмасс./ под ред. Г. В. Сагалаева и др. М.: Химия. 2000.

8.Басов Н. И., Казанков Ю. В., Любаргович В. Л. Расчет и конструирование оборудования по переработке полимерных материалов. М.: Химия. 1979.

9.Техника переработки пластмасс./ под ред. Н. И. Басова, В. Броя. М.: Химия. 1985.

10. Практикум по технологии переработки пластических масс./ под. ред. В. М. Виноградова и Г. С. Головкина. М.: Химия. 1980, с. 46 -54.

28

www.mitht.ru/e-library

Общий вид пресс-формы, установленной на прессе Д-2428.

30

www.mitht.ru/e-library