Тема 2.5. Оборудование для получения изделий

Методом прессования

Назначение и классификация прессов

Основные методы прессования

Прессование – процесс получения из пластических масс изделий определенных размеров и конфигураций в пресс-форме под давлением пуансона.

На гидравлических прессах изделие прессуется 2 методами:

1 – компрессионным (прямым),

2 – трансферным (литьевым).

Компрессионное формование может быть:

1 – холодное прессование – самый старый метод. Метод имеет преимущества, т.к. не требует ни нагрева, ни охлаждения. Процесс происходит быстро при давление = 14-210 МН/м² (МПа). При этом происходит простое сжатие прессовочной смеси (если смесь не запрессовать, то она затвердеет вскоре после приготовления). После прессования изделие извлекают из пресс-формы и переносят в печь, где оно спекается при температуре =350-530^оК (80-260^оС).

Изготавливают изделия простой формы, для которой внешний вид не имеет большого значения (т.к. не получается гладкой поверхность и блеск, нет четких граней).

2 – горячее прессование лишено указанных недостатков. Горячее прессование аналогично холодному, с той разницей, что давление прикладывают к материалу в нагретой и закрытой пресс-форме. Пресс-материал (порошок, таблетки, гранулы, обрезки ткани) загружают в пресс-форму, доводят до пластичного состояния и в процессе замыкания пресс-формы он заполняет все полости пресс-формы.

Прессование ведут с подпрессовкой – т.е. пресс-форму на мгновение открывают для удаления газов. Параметры: температура = 135-160^оС, давление = 10-55 МПа.

Процесс можно вести: без и с предварительным подогревом материала (температура 290 и 420 ^оК соответственно). Метод применяют для реактопластов (фенооплатов, аминопластов ...)

Литьевое (трансферное) прессование

Метод основан на применение загрузочной (передаточной) камеры, из которой подогретый материал после достижения нужной пластичности нагнетается в форму. Метод прессования применяется при производстве изделий из реактопластов (фенопласты, аминопласты), листовых слоистых пластиков, стеклопластиков.

Конструкция гидропрессов

1 – колонный пресс. Применяются прессы, которые работают на эмульсии или масле и обычно имеют комбинированную систему низкого и высокого давления от 2-4 МН/м² во временя запирания пресс-формы и от 10-55 МН/м² при прессовании, что увеличивает производительность пресса.

Преимущества4-х колонного пресс с верхним давлением: легкая доступность к пресс-форме, возможность регулирования просвета пресса за счет удлинения колонн.

Недостатки: колонный пресс имеет большие габариты и большую металлоемкость.

Весь цикл прессования состоит из четырех основ­ных стадий:

I стадия. Стол с матрицей опущены и производится загрузка продукта (заготовок, пресс-порошков). Рабочая жидкость в цилиндр пресса не подается.

II стадия. Рабочая жидкость начинает поступать под плун­жер и поднимает его вместе со столом и матрицей до смыкания пресс-формы; далее происходит нарастание удельного давления на изделие.

III стадия. В цилиндре поддерживается давление, необходи­мое для прессования. Рабочая жидкость поступает в количестве, необходимом для восполнения возможных утечек через узлы уплотнения. Эта стадия называется выдержкой.

IV стадия. Цилиндр отключается от источника гидравличе­ской энергии и жидкость из него спускается в сливной трубопро­вод; плунжер со столом опускается под действием собственного веса и после этого происходит разгрузка, т.е. удаление готовой изделия.

Между концом стадии IV цикла и началом стадии I нового цикла производится очистка пресс-формы. Усилие, передаваемое плунжером прессуемому изделию, со­здается энергетической жидкостью - водой, водными эмульсиями, маслом, — нагнетаемой в цилиндр под соответствующим давлением.

Схема гидропресса ниж­него давления:

1 - верхняя неподвижная траверса (архитрав);

2 - подвижная плита (стол);

3 - колонна;

4 - рабочий плунжер;

5 - ограничитель опу­скания плиты 2;

6 - цилиндр.

Пресс рамной конструкции.

Достоинства: наличие жесткой сварной рамы обеспечивает снижение металлоемкости, габаритов.

Недостатки: у этих прессов затруднено обслуживание пресс-форм и нет возможности увеличения высоты.

Рамный пресс верхнего давления ПВ-474 (тоннажем 1000 кн.).

Устройство: в верхней части рамы 1 жестко закреплен главный ци­линдр пресса 2. В цилиндре 2 движется шток 4 с насаженным на него поршнем 5 и уплотняю­щими кольцами. Шток опорой 7 соединен с ползу­ном, двигающимся по четырем регулируемым направляющим планкам 9. К ползуну 8 и столу рамы 1 прикреплены стальные рабочие плиты 10, отделенные от рамы и ползуна термоизоляцион­ными прокладками 2. Под столом пресса размещен узел выталкивателя 12. В ци­линдре выталкивателя движется шток с насаженным на него поршнем и уплотняющими порш­невыми кольцами.

1 - рама;

2 - главный цилиндр;

3 - направляющая втулка;

4 - шток;

5 - поршень;

6 - уплотнение штока;

7 - опора штока;

8 - плита-ползун;

9 - на­правляющие планки;

10 - рабочие плиты;

11 - термоизоляционные прокладки;

12 - узел выталкивателя;

13 - путевой контакт для замед­ления хода плиты;

14 - электрошкаф;

15 - конеч­ные выключатели хода плиты;

16 - выключатели хода выталкивателя.

В правой стойке рамы 1 расположен путевой контакт 13 для замедления хода плиты при подходе к пресс-форме и замедленного трогания с места в верхнем и ниж­нем крайних положениях. На левой стойке рамы размещен элект­рошкаф пресса 14, а на правой — конечные выключатели 15, огра­ничивающие ход ползуна вверх и вниз. Под столом пресса распо­ложены такие же выключатели 16, ограничивающие ход выталки­вателя. С тыльной стороны пресса находится гидропривод, состоя­щий из масляного бака, насосов и аппаратуры управления. Упра­вление прессом осуществляется кнопками. Давление в главном цилиндре измеряется укрепленным на раме манометром.

Гидравлические вулканизационные прессы представляют собой машины, предназначенные для создания больших давлений между плитами, необходимых для получения качественных изделий. С помощью прессов производится формование и вулканизация изделий на предприятиях, изготавливающих резиновые изделия. Гидравлические прессы относятся к машинам периодического действия. Усилие на плиты создается в гидроцилиндре пресса жидкостью, подающейся под высоким давлением, и передается плитам через плунжер. По расположению силового цилиндра прессы подразделяются на машины верхнего и нижнего давления. В резиновой промышленности большинство прессов нижнего давления, то есть с силовым цилиндром, расположенным в нижней части машины.

Пресс «ПИРЕЛЛИ»

Техническая характеристика

Пресс «Пирелли» Р75К101 – предназначен для вулканизации изделий

Габаритные размеры: 1800x2280x4050 мм

Размер плит - 600x600 мм

Расстояние между плитами - 700 мм

Мощность электродвигателя - 16 кВт

Давление прессования – 1,5-2,0 МПа

Температура пресс-форм – 140-160^оС

Вместимость инжекционной камеры, см³ - 2100

Обогрев плит - паром

Устройство:   1 – плита фундаментная, 2 – колонна, 3 – нижний этаж, 4 – верхний этаж, 5 – главный поршень, 6 – главный цилиндр, 7 – впрыскивающее устройство, 9 – выталкивающее устройство, 11 – гидравлический бак, 16 – гидроцилиндр открывания, 17 – отопительные плиты, 18 – впрыскивающая камера,

4 2

17 9

Работа пресса: Пресс смонтирован на четырех колоннах 2, на которых закреплен силовой контур машины, состоящий из двух траверс, верхней 4 и нижней 3. Нижняя траверса 3 неподвижная, верхняя 4 перемещается по колоннам. К траверсам крепятся плиты 17.

В цилиндре 6 помещен плунжер 5. Между плитами пресса 17 устанавливают пресс-формы с заготовками деталей и подают жидкость высокого давления в гидроцилиндр 6. Под действием усилия, развиваемого жидкостью в цилиндре, перемещая с собой верхнюю плиту, до тех пор, пока верхняя плита не упрется в пресс-форму. Пресс-форма оказывается зажатой между двумя плитами. Под действием усилия плунжера части пресс-формы сближаются, заставляя находящуюся в пресс-форме резиновую смесь течь и занимать свободную полость внутри пресс-формы - происходит формование. Плиты обогреваются паром и нагревают пресс-форму. В таком положении пресс-форма остается до тех пор, пока резиновая смесь не вулканизуется. После завершения вулканизации полость рабочего цилиндра пресса соединяется с линией слива, жидкость освобождает пространство над плунжером и он поднимается. Затем извлекают изделие, закладывают новую порцию резиновой смеси и цикл повторяется.

Для улучшения заполнения формующей полости применяют подпрессовку: два или три цикла размыкания и замыкания формы. Чем выше жесткость резиновой смеси и сложнее конфигурация изделия, тем больше требуется подпрессовок. Такая операция позволяет более полно удалить воздух, летучие продукты и избыток резиновой смеси из полости формы. Подпрессовку производят лишь в начальный период вулканизации, пока резиновая смесь еще обладает текучестью.

Характеристики прессования:

1 - Необходимое усилие прессования определяется по формуле:

Р = р×S; н,

Где р- требуемое удельное давление прессов, н/м²,

S – площадь прессуемого изделия, м².

2 - Количество прессов:

К = (t ×n) / (3600× T×η), шт,

Где t – длительность одного цикла, сек;

n – число съемов в год;

η – КПД;

Т – годовой фонд рабочего времени 1 пресса в ч.

Важнейшая характеристика любого пресса – его усилие. Различают действительное (эффективное) и номинальное усилие пресса.

3 – Номинальное усилие называют также тоннажным, определяется по формуле:

Q = 10^-3× p× F, кн,

р – давление рабочей жидкости в главном цилиндре, МПа,

F – площадь поперечного сечения рабочего цилиндра, м².

4 – Эффективное усилие вычисляют по формуле:

Q _эф = Q_ном – F_тр – F_прот,

Где F_{тр -} - потери усилия на трение в рабочем цилиндре и в возвратных цилиндрах,

F_прот, - потери усилия на преодоление противодавления в возвратных цилиндрах.

Практически общие потери усилия составляют около 15% от номинального.

Вопросы для закрепления материала

а) дать определение «прессование»;

б) методы прессования;

в) особенность холодного компрессионного прессования;

г) суть горячего компрессионного прессования;

д) назначение колонного пресса;

е) достоинства колонного пресса;

ё) стадии работы колонного пресса;

ж) устройство пресса «Пирелли»;

з) принцип работы пресса «Пирелли»;

и) пресс рамной конструкции – достоинства и недостатки;

к) устройство рамного пресса.