Глава 3. Обработка пластмасс

3.1. Механическая обработка пластмасс

Операции механической обработки пластмасс приме­няют преимущественно для удаления литников, облоя, зау­сенцев, приливов и снятия галтелей и фасок. Выполнение этих операций для реактопластов и жестких термопластов производится шлифованием электрокорундовыми кругами, а также резцами, фрезами, зенковками, причем для обработки заготовок с наполните­лями, вызывающими абразивный износ (песок, стекловолокно), це­лесообразно использовать инструменты с твердыми сплавами, алма­зом и эльбором.

Для удаления облоя используют также перфорированные шести- или восьмигранные галтовочные барабаны, сделанные из листов поливинилхлорида или полиэтилена высокой прочности. Загруженные в барабан заготовки при его вращении соударяются между собой и со стенками барабана, в результате чего облой ска­лывается.

Доработка заготовок из эластичных полимеров производится преимущественно резцами и сверлами из быстрорежущей стали. Широкое применение для отделения литников системы имеет вы­рубка заготовок штампом.

Механическая обработка сверлением, точением, фрезерованием, шлифованием применяется также в тех случаях, когда прессованием или литьем под давлением не достигается необходимая точность раз­меров отдельных элементов изделий.

Для уменьшения шероховатости поверхности производят поли­рование заготовок войлочными кругами, на поверхность которых наносят пасту из смеси пемзы и воды; после мокрого полирования за­готовки подвергают сухому полированию с использованием абра­зивной пасты из оксида хрома с парафином.

3.2. Материалы для изготовления форм

Выбор материалов для изготовления форм имеет не менее важное зна­чение, чем вопросы выбора оборудования, числа гнезд и др., определяю­щие экономику процесса производства деталей из пластмасс. При выборе материала следует стремиться обеспечить не максимально возможный, а необходимый срок службы формы, который, как правило, определяется стойкостью формообразующих деталей (ФОД).

ФОД можно изготовлять из различных материалов. Если требуется обеспечить высокие долговечность, точность, качество поверхности, то применяют различные стали. При изготовлении небольшой партии дета­лей методом литья под давлением с успехом можно использовать сплавы на основе меди, цинка, алюминия. В опытном производстве, когда требу­ется в короткие сроки экономичным способом изготовить небольшое число отливок, можно использовать полимерные композиции с металлическим наполнителем. В особых случаях, когда необходимо изготовление ФОД с глубокими полостями и сложной конфигурацией, используют метод галь­ванопластики. Этот метод позволяет изготовить ФОД с высокими точнос­тью, микротвердостью, малыми параметрами шероховатости поверхности и практически не требует их доработки за исключением обработки торцов и посадочных поверхностей. Иногда для изготовления отливок с полостями сложной формы, которые невозможно получить другими способами, используют эластичные ФОД.

Для изготовления ФОД применяют стали: цементуемые, азотируемые, объемно-закаливаемые коррозионно-стойкие.

Цементуемые стали наиболее полно соответствуют требованиям, предъявляемым к ФОД. Особое преимущество цементуемых сталей заключается в том, что, имея высокую твердость поверхностного слоя и вязкую прочную сердцевину, они обладают высокой стойкос­тью к изнашиванию и воздействию переменных и ударных нагрузок. В связи с этим цементуемые стали можно применять в условиях, при которых объемно-закаливаемые стали разрушаются. Другое важное преимущество цементуемых сталей — пониженная деформация по сравнению с инструментальными углеродистыми сталями. Вследст­вие этого для них возможны минимальные припуски (0,05-0,15 мм) на доработку после термообработки, но при высоких требованиях к ее технологии. Толщину цементованного слоя принимают 0,6-1,2 мм (меньшие значения — для тонких ребер, выступов). Во избежание образования сколов не рекомендуют изготовлять из этих сталей ФОД с ребрами толщиной менее 4 мм. Из этого класса наиболее часто применяют стали 10 и 20 (ГОСТ 1050-88), 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ (ГОСТ 4543-71).

Азотируемые стали отличаются высокой твердостью поверхностного слоя без последующей термообработки. Изготовленные из этих сталей де­тали почти не деформируются. Азотированию подвергают ФОД после улучшения (закалки с высоким отпуском) и обработки до окончательных размеров. Рекомендуемая глубина азотирования 0,15-0,20 мм. Применяе­мые стали — 5ХГМ, 4Х5МФС (ГОСТ 5950-73).

Объемно-закаливаемые стали после термообработки имеют высо­кую твердость, износостойкость, хорошо полируются, обрабатываются электроэрозионным методом. Однако, из-за невысокой вязкости, они склонны к деформациям, короблению и образованию трещин по сравне­нию с цементованными или улучшенными сталями; поэтому их в основном используют для изготовления ФОД простой формы и небольших размеров. Наиболее широко применяемые стали: У8А (ГОСТ 1435-90), Х12М, 4Х5МФС (ГОСТ 5950-73).

Для изготовления крупногабаритных ФОД сложной конфигурации при­меняют износостойкие стали Х12Ф1, Х12М (ГОСТ 5950-73), отличающие­ся высокой прокаливаемостью (на глубину более 200-300 мм) и воспри­нимающие закалку не только в масле, но и на воздухе, претерпевая при этом минимальные объемные изменения. Сталь Х12Ф1 несколько превос­ходит сталь Х12М по пластичности и вязкости, но немного уступает ей по твердости.

Обычно ФОД хромируют для уменьшения адгезии полимера, повыше­ния стойкости к изнашиванию и коррозии. Если срок службы лимитирует­ся качеством и толщиной хромового покрытия, то применяют коррозион­но-стойкие стали 12X13, 20X13, 30X13, 40X13, 95X18 (ГОСТ 5632-72). В большинстве случаев это необходимо при переработке химически актив­ных пластмасс, оказывающих коррозионное воздействие на ФОД, а также при необходимости получения сложных рельефов с узкими пазами, когда невозможно получить равномерное покрытие.

В ряде случаев для упрощения и удешевления изготовления сред­не— _и крупногабаритных форм, особенно в мелкосерийном производст­ве, используют стали 45 (ГОСТ 1050-88), 40Х (ГОСТ 4543-71), 5ХГМ, 4Х5МФС (ГОСТ 5950-73), подвергнутые улучшению. Окончательная термическая обработка заготовки позволяет полностью исключить из­менение размеров и формы (коробление), возникающее при термичес­кой обработке готовых ФОД. Недостатки этих сталей — пониженные износостойкость, прочность, полируемость. Однако в крупносерийном и массовом производствах эти показатели можно улучшить азо­тированием и хромированием.