Вытяжка

Вытяжка – процесс формообразования полых деталей различной формы из плоских заготовок. Различают две разновидности вытяжки: без уплотнения стенок и с уплотнением.

Сущность процесса вытяжки заключается в том, что пуансон под действием усилия Р, создаваемого прессом, вместе с заготовкой внедряется внутрь матрицы. При этом за счёт пластического деформирования материала происходит изменение формы заготовки.

Первая операция вытяжки, в результате которой происходит первоначальное полой заготовки, называется свёрткой. В общем случае, при вытяжке площадь заготовки сохраняется. При дальнейшей вытяжке уменьшается диаметр заготовки и увеличивается её высота.

В результате силового воздействия пуансона в части заготовки, расположенной по поверхности матрицы действуют растягивающие напряжения _р и сжимающие тангенциальные напряжения _.

Сжимающие растяжения могут привести к образованию складок. Для предотвращения этого используют прижим с усилием Q.

Усилие прижима Q определяется по формуле: Q=qF

где q – рекомендованная величина

F – площадь заготовки, расположенная под прижимом

Величины Q должно быть достаточно для предотвращения складкообразования, но она не должна препятствовать процессу формообразования. В результате перемещения заготовки, при больших значениях Q может произойти её разрыв.

Прижим используется при относительной толщине заготовки  не более 2%, где =S/D₀ (D₀ - диаметр исходной заготовки).

Усилие Р должно удовлетворять неравенству: Р<LS_р, где

L – длина периметра по пуансону или матрице

_р - предел прочности.

════════════════════════════════

Процесс формообразования детали вытяжкой происходит в несколько операций.

При уменьшении D, возрастает h.

Коэффициент свёртки

Суммарный Коэффициент вытяжки

m_=m₁+m₂+m₃+…+m_n, но всегда m₁<m₂<m₃<…<m_n, так как в процессе деформации повышается прочность, а следовательно понижается пластичность.

Для простоты расчётов, допустим, что m₁=m₂=m₃=…=m_ср, тогда m_= m_срⁿ , где n – количество вытяжек.

В то же время,

Приравняв оба уравнения и прологарифмировав их, получим

В процессе вытяжки площадь заготовки остаётся неизменной, поэтому можно определить диаметр заготовки при вытяжке осесимметричных деталей

где F_i – сумма элементарных площадей, из которых состоит деталь

При вытяжке с утонением, зазор между пуансоном и матрицей меньше толщины заготовки. При данном методе происходит большее пластическое деформирование материала. Его используют для получения тонкостенных полых цилиндрических деталей (сильфонов).

(только материал конспекта 6-го семестра!)

Изготовление деталей из пластмасс

Широкое применение деталей из пластмассы обусловлено высокими технологическими свойствами, обеспечивающими получение детали с меньшими затратами. В основном изготавливают корпусные детали, изолирующие основания и пр.

В основе пластмассы:

1. связующие

• гранулы, порошки, лаки

2. смола

• природная – битум, канифоль

• фенолформальдегид, эпоксидные смолы

3. наполнители (вводятся для изменения физико-механического свойства пластмассы, удешевляет, так как они дешевле по сравнению со связующими (стекловолокно – марки АГ4С и АГ4В, х/б ткани и т.д.))

• порошки, волокна

• газообразные

• листовые, слоистые

Также применяют пластификаторы, увеличивающие пластичность, гибкость, текучесть (в составе 5%).

Цвет определяется вводимым красителем (в составе 2%).

Процесс получения пластмасс состоит в пропитке наполнителя связующим и дальнейшей поляризации при определенной температуре и при определенном давлении.

Основными материалами были гетинакс, текстолит, затем стеклотекстолит (обладающий большей прочностью, лучшей теплостойкостью и стойкостью к воздействию различных технологических факторов, применяется для изготовления печатных плат).

Порошкообразные: аминопласты, фенопласты (обладают хорошими физическими, технологическими и диэлектрическими свойствами), боксидные материалы – основным наполнителем является древесная мука (41-49%).

Наиболее часто используются фенопласты общего и специального применения, пластмассы без наполнителя – полиэтилен различного давления (электроизоляционные материалы), полиметилметакрилат (оргстекло).

Различают 2 группы пластмасс:

1. термопластичные – при нагреве переходит в вязкотекучее состояние, а при охлаждении твердеют, то есть позволяют выполнять многократную переработку, растворяются в растворителе

2. термореактивные – при нагреве переходят из твердого состояния в жидкое один раз, так как происходит полимеризация, меняется структура материала, что исключает переход в пластичное состояние при повторном нагреве (при нагреве увеличивается прочность, уменьшается пластичность, теряется способность растворяться)

В основе переработки термопластичных пластмасс лежит способность при 90-150^о переходить в жидкотекучее состояние и заполнять прессформу откуда деталь извлекается после затвердевания.

Основные свойства пластмасс:

1. текучесть – способность заполнять форму при определенных температуре и давлении, которые зависят от вида и процентного содержания смолы, смазок и пр., определяется индексом расплава – количество пластмассы, выдавливаемое через сопло экструзионного пластометра диаметром 2,095мм при определенных температуре и давлении на единицу времени

2. усадка – уменьшение размера детали по сравнению с размером рабочей полости прессформы, величина усадки зависит от связующего, количества и природы наполнителя и т.д., рассматривается как систематическая погрешность при выборе прессформы

3. способность к таблетированию

4. время выдержки

5. скорость отверждения

Операции формообразования пластмасс:

1. дозирование прессматериала – выбор определенного количества прессматериала, помещаемого в форму, необходимого для получения изделия заданного размера

Различают:

а) Весовое дозирование - обеспечивает высокую точность, но метод весьма трудоемок и сравнительно сложно поддается механизации и автоматизации, применяется для изготовления ответственных деталей в пресс-формах закрытого типа

б) Объемное - производят с помощью стаканчика определенной емкости, соответствующей заданному весу пресс-материала. Но так как весовое содержание пресс-материала в стаканчике зависит не только от его объема, но и от плотности материала, его влажности, степени измельчения, то точность этого метода ниже, чем весового. Зато про­изводительность значительно выше

в) Таблетирование - заключается в холодном прессовании материала в таблетки на особых прессах-автоматах. Каче­ство таблеток характеризуется прочностью и плотностью, поэтому используются давления до 100 МПа и более. Форма таблеток — диски, цилиндры, полые цилиндры и заготовки, близкие по форме к готовой детали. Вес таблеток бывает от 0,5 до 500 г. Загрузочная порция материала может состоять из одной или нескольких таблеток. Один таблеточный авто­мат может обслужить несколько десятков прессов и обеспе­чивает точность дозирования до ±1%. Таблетирование ма­териала дает следующие преимущества: уменьшает объем исходного материала и, следовательно, загрузочных камер пресс-форм; ускоряет загрузку пресс-формы; обеспечивает точную дозировку и уменьшает потери материала, благодаря уменьшению содержания воздуха в таблетках по сравнению с порошкообразным материалом ускоряет отверждение изделий и сокращает цикл пресссования. Но не все материалы в одинаковой степени поддаются таблетированию. Лучшие результаты получаются при таблетировании гранулированного материала, имеющего одинако­вую величину зерен, обеспечивающую вес и объем таблеток с минимальным включением воздуха. Таблетки из порошкового материала получаются меньшей плотности. Еще более затруднено таблетирование волокнистых материалов. Такие материалы прессуют в холодном состоянии, пропуская через фильеры в прутки или полосы, которые затем режут на пор­ции. Если все же из такого материала делают таблетки, то его сначала измельчают, а потом прессуют.

2. предварительный нагрев – в термошкафах токами высокой частоты (ТВЧ) или инфракрасными лучами, бремя нагревания материала обычно выбирается с таким расчетом, чтобы температура таблеток достигала 120—160^оС к моменту их загрузки в пресс-форму. Предварительный подогрев удаляет влагу и газы, ускоряет последующий процесс прессования, улучшает пластификацию материала, уменьшает требуемую величину давления прессования. Различают два вида поддгрева: низ­кий и глубокий. Низкий подогрев применяют для всех видов порошкообразного и гранулированного материала. Глубокий подогрев используют для таблетированного материала, обеспечивая прогрев на всю глубину таблетки до температуры прес­сования. Термостаты для нагрева применяют редко, так как они не обеспечивают равномерный прогрев материала навею глубину из-за его плохой теплопроводности. Термостаты обычно применяют для сушки материала при температуре 70—80 °С. Таблетированный материал нагревают главным образом ТВЧ. Интенсивность высокочастотного нагревания зависит от напряженности электрического поля, высоты таблетки и от зазоров между электродами и таблеткой. Чем меньше зазоры, тем быстрее происходит нагревание. Частоту тока и мощность генератора выбирают в зависимости от свойств материала и навески. Нагрев до 150°С длится 10-15 с, при этом материал прогревается равномерно по всей массе. Предварительный подогрев материала дает следующие преимущества: сокращение времени выдержки изделия в пресс-форме на 50÷60%; снижение удельных давлений прессования на 20÷60%; повышение текучести материала на 25÷50%; уменьшение износа пресс-формы.

═════════════════════════════

3. прессование + подпрессовка (раскрытие прессформы путем приподнимания пуансона на 5-10мм и 2-3с для удаления из рабочей полости летучих веществ, что уменьшает парообразование и повышает качество готовой детали

4. выдержка детали в форме – характеризуется определенной температурой (выбирается по справочнику), временем выдержки (задается в минутах на миллиметр толщины изделия) и величиной давления (определяется по формуле P=k^.p^.F где p – удельное давление для вида прессматериала, F – характеристика рабочей полости (поперечное сечение), k – характеристика условий)

5. извлечение детали

6. удаление грата и облоя

Методы отделочных операций:

а) зачистка – мелкосерийное производство, используются напильники, кусачки и пр.

б) дробеструйная – обдувка дробью при скорости 3-4тыс.м/мин, удаление грата до 0,2мм

в) галтовка – применяется в массовом производстве после горячего шлифования или полирования при помощи автоматов с вращающимися барабанами, которые заполняются готовыми изделиями и вспомогательными материалами (металлические шарики, шпильки т.д.), продолжительность 0,5-1ч.

7. термообработка – нагрев до определенной температуры для снятия внутренних температурных напряжений, являющихся предпосылкой к изменению размеров