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

Прессформы

Компрессионным прессованием изготавливают детали преимущественно из термореактивных пластмасс. Иначе его называют прямым или открытым прессованием.

Прессформы подразделяют на следующие виды:

1) стационарные

2) многоместные

3) объемные

4) однолистные

5) литьевые

6) компрессионные

а) открытые

- меньшая стоимость

- неточность дозирования

- невозможность создания большого давления

- сложность обеспечения точных размеров в направлении движения пуансона

б) закрытые

- позволяет увеличить точность

- использование предпочтительно при изготовлении деталей простой формы и весом более 1 кг из реактопластов

- выполняется обычно на гидравлических прессах

- требуется точность регулировки температуры до 2^о

- Р≈25÷35МПа

- при закрытии формы материал пластически деформируется

- износостойкость меньше

в) полузакрытые