2.3. Последовательность проектирования армированной пластмассовой детали

Армирование в виде вставок из металла, керамики и других материалов используют для придания пластмассовой детали свойств, которыми она не обладает. Его целесообразно использовать для повышения теплопроводности, электропроводности, сопротивления сдвига (среза), прочности при повышенных температурах и улучшения других свойств пластмассовой детали.

Требования к металлической арматуре формируются для обеспечения надежного соединения с пластмассой, при этом в конструкции арматуры должны быть предусмотрены:

- для цилиндрической арматуры кольцевые канавки, буртики, продольные пазы, прямая или зубчатая накатка, лыски, граненая поверхность запрессовываемой части (квадрат, шестигранник);

- для проволочной арматуры расплющивание середины или концов, изгиб, высадка буртиков;

- для плоской арматуры отверстия различной формы, боковые вырезы с отгибкой, разворот, пуклевка.

Способы закрепления арматуры определяются типом неразъемного соединения детали с арматурой:

- запрессовкой арматуры непосредственно в период формования пластмассовой детали;

- запрессовкой арматуры в предусмотренные для этой цели отверстия после извлечения детали из пресс-формы;

- закреплением арматуры развальцовкой, расклепкой или приклеиванием после охлаждения детали.

Толщина слоя пластмассы вокруг арматуры определяется на основании различия коэффициентов линейного расширения пластмассы и материала арматуры. Недостаточная толщина слоя пластмассы вокруг арматуры может привести к возникновению напряжений, превышающих предел прочности пластмассы. Это влечет за собой появление трещин в детали (рис.2.6).

Рис. 2.6. Выбор толщины стенки пластмассовой детали вокруг арматуры

Рис. 2.7. Два варианта простановки приливов в местах выхода арматуры

Толщина этого слоя зависит от физико-механических свойств пластмассы, конструкции и диаметра арматуры. Для предотвращения надреза арматуры в местах ее выхода об острые кромки пресс-формы необходимо в конструкции детали предусматривать приливы (рис.2.7).

Армированная пластмассовая деталь представляет собой, как правило, неразъемное соединение, образующееся непосредственно в процессе формования за счет разности коэффициентов объемного расширения полимера и металла арматуры. В зависимости от назначения арматура имеет различную конструкцию, причем для прочности сцепления предварительно на некоторые поверхности запрессовываемой части арматуры наносят накатку или рифление (рис.2.8).

Рис. 2.8. Геометрические параметры слоя пластмассы вокруг арматуры для разных вариантов запрессовываемой части арматуры

ждение "опасных" зон за счет теплопроводности металлических элементов

Армирование используют для выполнения следующих функций или их комбинаций:

- упрочняющей (для повышения механических свойств пластмассовой детали);

- токопроводящей (для создания электропроводных участков в диэлектрической пластмассовой детали);

- теплопередающей (для перераспределения теплоты в детали, например для охлаждения);

- крепежной;

- соединительной (фитинги, фланцы);

- сборочной (обычно, фиксирующей - установочные пальцы, штифты, см.табл. 2.14)

Таблица 2.14. Типовые конструкции фиксирующих элементов (см. рис.2.8)

Варианты фиксирующих элементов Назначение Область применения

Цилиндрическая арматура (см рис.2.8а,б,в) Для упрочнения пластмассовой детали цилиндрической формы, передачи вращатель-ного дви-же-ния в точных и мало-габарит-ных механизмах Для изготовления втулок, гнезд, штырей, пальцев, цапф, ступиц и т.п. в пластмассовой детали, а также штуцеров, переходников, жиклеров, стержней, валов и т.д

Стержневая арматура (см.рис 2.8г,д,е) Для элементов, не несущих больших нагрузок и работающих как консольная балка(анкер), в радиoэлектро-технике В качестве токопередающего элемента в штепсельных вил-ках, цоколях, штекерах, платах, катушках, микросхемах и других элементах видео- и ра-диоэлектроники.

Наиболее жесткие требования по точности изготовления предъявляются к сквозной арматуре, поскольку точность размера по высоте пластмассовой детали непосредственно определяется точностью изготовления открытой части (вне полимера) арматуры. Если арматура будет иметь большую, чем предусмотрено, высоту, то она расплющится, если меньшую - будет залита полимером. Рекомендуется эти размеры арматуры выполнять с точностью не хуже IT10.

При небольшой толщине слоя пластмассы вокруг опрессовываемой арматуры (0,3..0,5)d₀ и больших размерах арматуры иногда применяют метод соединения арматуры с деталью сразу после извлечения детали из формы. Этим исключают возможность образования трещин в пластмассе вокруг арматуры и трудности, связанные с закреплением или фиксацией громоздкой арматуры в форме. Арматура уста-навливается в заранее изготовленную деталь сразу после извлечения ее из формы. В этом случае соединение происходит за счет усадки пластмассы, которая плотно охватывает арматуру. При конструировании таких деталей назначение размеров от-верстий под запрессовку арматуры следует производить с учетом усадки пластмас-сы, диаметра d₀ арматуры и относительной толщины s/d₀ детали (см. табл. 2.15)

Таблица 2.15. Диаметр d отверстия в пластмассовой детали под арматуру (при усадке пластмассы v £ 0.8%)

Диаметр d₀ арматуры, мм Диаметр d отверстия в детали толщиной s, мм.

s/d₀ > 1,5 s/d₀ £ 1,5

До 10 d = d₀ - 0,03 d = d₀ + 0,1v

Свыше 10 до 30 d = d₀ D = d₀ + 0,3v

Свыше 30 до 60 d = d₀ + 0,15v D = d₀ + 0,4v

Свыше 60 до 100 d = d₀ + 0,25v D = d₀ + 0,5v

Размеры цилиндрической арматуры выбирают исходя из конкретных нагрузок и применяемых материалов.

При конструировании обычно принимают:

- высоту фиксирующего элемента (бурта) t₁ = (1,5..2)d₀, где d₀ - диаметр базирующей поверхности, обеспечивающей заданное геометрическое расположение арматуры относительно детали;

- высоту t = (0,4...0,75)t₁ базирующей поверхности диаметром d₀, определяемую из условия устойчивости арматуры и прочности ее запрессовки;

- минимальные значения толщины слоев пластмассы вокруг арматуры, равные значениям b и s₁ из табл.2.13 в соответствии со значениями d из табл.2.15;

- диаметр фиксирующего бурта d₁ = d₀ + (1...8) мм;

Примечание. Если арматура подвержена воздействию крутящих моментов, на буртах следует делать рифление.

Список литературы.

1. Калиничев Э.Л., Саковцева М.Б. Выбор пластмасс для изготовления и эксплуатации изделий: Справочное изд. Л.: Химия, 1987. 416 с.

2. Берц Э. Конструирование деталей из пластических масс М.: Машиностроение,1966

3. Лейкин Н.Н. Конструирование пресс-форм для изделий из пластических масс. М:, "Машиностроение", 1966.

4. Брацыхин Е.А. Переработка пластических масс в изделия. М.: Химия,1966.

5. ОСТ 4 ГО.010.035. Изделия из пластмасс. Конструирование. М: Изд-во стандартов, 1980. 52 с.