6) Нанесение (получение) покрытий.

Применяемые методы аналогичны тем, которые применяются для контроля геометрии детали из металла.

Контроль геометрии детали из ПКМ.

Применяемые методы аналогичны тем, которые применяются для контроля геометрии детали из металла.

2.6 Производство деталей из пластмасс

Конструктивно-технологические характеристики деталей из пластмасс. Номенклатура деталей из пластмасс в конструкции самолетов уступает по количеству и разнообразию деталям из металлов и сплавов.

1. Назначение деталей. Из пластмасс выполняют детали:

• остекления кабин (блистеры, окна фюзеляжа, стекла фонарей, стекла кабин),

• трубопроводы,

• детали интерьера кабины (декоративные панели, фурнитура оборудования),

• уплотнительные детали,

• фрикционные и антифрикционные детали,

• электро- и радиодетали.

2) Характеристика исходных полуфабрикатов.

2.1) Марка материала. Все пластмассы представляют собой смесь полимеров и добавок различного назначения (пластификаторов, красителей, катализаторов, смазывающих веществ и др.). Концентрация полимеров в смеси может быть от 50 до 100%. Соотношение компонентов определяют эксплуатационные свойства деталей. В настоящее время существуют достаточно большое количество марок пластмасс с самыми разнообразными свойствами.

Полимеры являются основой пластмасс и выпускаются двух основных классов:

• реактопласты:

• фенол-формальдегиды (фенилопласты);

• мочевино-формальдегиды;

• полиакрилаты;

• полиэпоксиды;

• непредельные полиэфиры;

• полисилоксаны;

• термопласты:

• полиэтилены;

• полипропилены;

• полистиролы;

• поливинилхлориды,

• полиметилметакрилаты (оргстекло);

• поликарбонаты;

• полиамиды (нейлон, капрон, кевлар);

• политетрафторэтилены (фторопласт);

• полиэтилентерфталаты (лавсан);

• полиимиды.

2.2) Вид полуфабриката. Пластмассы выпускаются в виде:

• порошков (т.н. пресс-порошков), которые представляют собой мелкодисперсные смеси реактопластов, пластификаторов, катализаторов, красителей и др. компонентов; конкретный состав смеси определяет конкретную марку пресс-порошка;

• вязкопластических масс (смол), а также целый ряд дополнительных жидкостей и порошков (отвердителей, стабилизаторов, пластификаторов, красителей и др.);

• гранул с характерным размером 3…6 мм;

• листов и пленок;

• профилей, труб и рукавов.

2.3) Геометрия полуфабриката. Листы и профили выпускаются в соответствии с ТУ предприятия-поставщика. Форма и размеры таких полуфабрикатов могут быть самыми разнообразными.

2.3) Физико-механические свойства полуфабриката в состоянии поставки. Говорить о физико-механических характеристиках полуфабрикатов имеет смысл только для листов и профилей, так как другие полуфабрикаты приобретают необходимые свойства одновременно с формированием деталей. Предел прочности пластмассы в листах и профилях– 10…200 МПа, твердость НВ 14…250 МПа. Т. е. механические характеристики достаточно низкие. В то же время, в широком диапазоне изменяется пластичность полимеров, что характерно для термопластов (относительное удлинение может быть от 2% - полистирол до 1300% -полиэтилен высоко давления).

2.4) Технологические характеристики обрабатываемости пластмасс основных классов достаточно высокие, что не создает практически никаких проблем при изготовлении деталей. В нагретом состоянии пластмассы обладают очень высокой текучестью. Свойствами, затрудняющими производство деталей из пластмасс, является их способность к усадке при охлаждении термопластов и при нагревании реактопластов, низкая скорость отвердения (для термопластов), которые существенно ограничивают максимальную толщину стенок изделий и стабильность размеров элементов детали.

2.5) Состояние поверхности полуфабриката (листов, профилей и труб). На поверхностях профилей не допускаются расслоения, надрывы, царапины, вмятины и загрязнения.

2.6) Шероховатость поверхности полуфабриката (листов, профилей и труб) от Ra12,5 до Ra0,04.

2.7) Вид покрытия поверхностей полуфабриката. Из-за низкой прочности и твердости поверхности листов, профилей и труб их поверхность может оклеиваться защитными покрытиями (чаще всего специальной бумагой, реже специальными пленками). Защита от коррозионного воздействия не применяется.

3) Конструкция деталей. Детали из пластмасс имеют конструкцию и геометрию во многом аналогичную конструкции и геометрии деталей из металлов и сплавов. Особенность деталей из пластмасс заключается в их низкой по сравнению с металлическими деталями прочностью, более низкой точностью размеров элементов детали. Благодаря высокой коррозионной стойкостью пластмасс ко многим агрессивным веществам, детали из пластмасс не имеют дополнительные покрытия.

Типовой технологический процесс изготовления деталей из пластмасс

1) Подготовка полуфабриката (для листов, профилей и труб - изготовление первичной заготовки).

А) Пресс порошки представляют собой готовые смеси, которые при подготовке подвергают сушке.

Б) Приготовление вязкопластических масс заключается в смешивании компонентов массы в однородную смесь. Для ее приготовления выполняют работы:

• дозирование компонентов;

• перемешивание компонентов.

Применяемые методы: смешивание механическое в смесителях.

В) Гранулы представляют собой, как и порошки, практически готовые «заготовки». Иногда для изготовления деталей применяют смеси гранул различных полимерных материалов.

В) Листы, профили и трубы. Первичные заготовки представляют собой изделия аналогичные заготовкам из металлов и сплавов. При этом выполняются и аналогичные работы. Особенностями при изготовлении заготовок из пластмассовых листов, профилей и труб заключаются в разделении полуфабрикатов на отдельные заготовки. Из-за высокой пластичности и вязкости пластмасс их резка затруднена. При применении тех же, что и для резки металлов методов резания, инструменты и режимы обработки существенно отличаются от инструментов и режимов для обработки металлов.

2) Изготовление вторичной заготовки. Для производства деталей пластмасс, благодаря высокой технологичности материала, вторичные заготовки, как правило, не изготавливают.

3) Придание заготовке предварительной геометрии детали. Метод придания исходным полуфабрикатам геометрии детали зависит от вида полуфабриката и свойств самого полимера.

А) Пресс-порошки. Процесс придания порошкам геометрии изделия включает:

• дозирование навески порошка;

• формообразование детали.

Применяемые методы:

прессование различных видов:

• прямое или компрессионное (при низких давлениях), при котором пресс-порошок сжимается и нагревается непосредственно в пресс-форме;

• литьевое (при высоких давлениях) – пресс порошок подогревается в специальной камере, а затем под внешним воздействием расплавленная масса подается по специальным каналам в пресс-форму;

• выдавливание расплавленной массы через охлаждаемую фильеру.

Б) Вязкопластическая масса. Придание геометрии данному виду полуфабриката происходит работы, схожие с процессами производства деталей из пресс-порошков:

• дозирование навески смеси;

• формообразование детали.

Применяемые методы:

прессование различных видов:

• прямое или компрессионное, при котором дозированная навеска смеси помещается в пресс-форму, затем сжимается, нагревается и отвердевает;

• литьевое – смесь помещается в специальную камеру, а затем под действием внешнего давления масса подается по специальным каналам в нагретую пресс-форму.

В) Гранулы. Для производства деталей выполняют практически те же работы, что и для ранее рассмотренных полуфабрикатов:

• дозирование навески смеси – применяется в серийном производстве деталей, в массовом производстве дозирование происходит автоматически в термопласт-автоматах;

• формообразование детали.

Применяемые методы:

• литьевое прессование (литье под давлением в специальных прессформах, оснащенных камерой для расплавления полимера и охлаждаемой рабочей зоной пресс-формы, в которую впрыскивается расплавленная смесь);

• литье под давлением на поршневых термопластавтоматах и экструдерах;

• центробежное формование,

Г) Листы. Во многом процессы образование геометрии детали из пластмассовых листов сходны с обработкой листов металлических. Основное отличие заключается в том, что благодаря высокой пластичности полимера и малых напряжениях текучести в нагретом состоянии, требуется оборудование малой мощности по сравнения с обработкой металлов. Чаще всего применяют следующие работы:

а) подготовку первичной заготовки – удаление защитной упаковки, контроль состояния поверхности;

б) нагрев заготовки. Многие листовые полимеры в холодном состоянии и значительных толщинах стенок (более 3 мм) при деформировании могут разрушаться, поэтому их формоизменение происходит в нагретом состоянии.

Применяемые методы: нагрев в воздушных термошкафах.

Благодаря низкой теплопроводности пластмасс нагретый лист длительно сохраняет вязкопластическое состояние и может легко перемещаться от печи к рабочему месту, где будет выполняться формоизменение.

в) придание листу дополнительных свойств. Так, органическое стекло, с целью повышения прочности, может подвергаться ориентированию, при этом осуществляется растягивание листа в его плоскости одновременно по нескольким направлениям.

Применяемые методы: механическое двухосное растягивание.

г) придание заданной формы листовой заготовке;

Применяемые методы:

• штамповка листовая в жестком штампе: гибка, формовка;

• штамповка объемная в жестком штампе – для толстых листов: рельефная формовка и чеканка;

• пневматическая или вакуумная формовка по жесткой матрице или в свободном состоянии;

• обтяжка по жесткому пуансону.

Д) Профили. Придание геометрии деталям из пластмассовых профилей во многом сходно с производством деталей из металлических профилей. Отличие заключается в том, что обработка происходит в нагретом или теплом состоянии, при котором пластичность достаточна для деформирования полуфабриката.

Е) Трубы и рукава. Оформление геометрии деталей из этих полуфабрикатов, чаще всего, выполняется методами:

• штамповкой листовой: гибкой;

• штамповкой объемной: высадкой, фланцовкой;

• пневмоформовкой (пневмораздачей) по жесткой матрице.

4) Придание полученному промежуточному изделию окончательной формы и размеров. Применение прессования и литья под давление для придания пластмассовым деталям требуемой формы очень часто сопровождается образованием облоя, кроме того, для придания деталям окончательной геометрии необходимо удаление технологических элементов (например, литниковой системы) или технологических припусков. Для этого выполняют:

а) образование наружного контура

Применяемые методы:

• резка сдвигом ножами, чаще всего вручную, иногда нагретыми ножами;

б) образование отверстий и окон, не выполненных при формовке.

Работа выполняется в тех случаях, когда положение отверстий и окон должно быть выполнено с достаточно высокой точностью или не может быть отформовано в процессе формообразования.

Применяемые методы:

• сверление отверстий ручными сверлильными машинами по ШОК сверлами со специальной заточкой;

• пробивка отверстий и окон нагретыми инструментами.

Контроль качества геометрии детали.

Применяемые методы контроля формы, размеров и компоновки элементов деталей аналогичны тем, которые применяются для контроля геометрии металлических деталей.

В опытном и единичном производстве применяется измерение универсальными инструментами.

В перспективе вместо шаблонной технологии могут применяться методы контроля, основанные на применении CAD/CAM-технологии.