Технологічні параметри пресування - Студопедія
Основними технологічними параметрами прямого та ливарного пресування є температура та час попереднього нагрівання, температура та тиск пресування, час витримки при затвердінні та питомий тиск.
Попередній підігрів прес-матеріалів перед їх подачею в прес-форму дозволяє в 2-3 рази знизити цикл пресування, так як через малу теплопровідність пластмас потрібен тривалий час для їх нагрівання у формі до температури затвердіння. Крім того, попереднє нагрівання дозволяє знизити тиск пресування в середньому на 50%, зменшити знос прес-форм.
Для попереднього підігріву використовують струми високої частоти (ТВЧ). Головна перевага яких полягає в тому, що прогрівання відбувається одночасно у всьому обсязі матеріалу, а ступінь нагріву регулюється з високою точністю.
Тривалість нагрівуtнтаблеток прес-матеріалу ТВЧ може бути розрахована з рівняння
, (7)
дес– питома теплоємність, кДж/(кг К);ρ- щільність, кг/м 3;Т1іТ2- початкова та кінцева температура таблетки, К;ηТ=0,4…0,5 – термічний ККД генератора ТВЧ;f- частота коливань, Гц;Е– напруженість електричного поля, Кв/м;tgδ- тангенс кута діелектричних втрат матеріалу;εr– діелектрична проникність матеріалу, Ф/м (Ф – фаради).
При нагріванні вище 100 ... 120 про З прес-матеріали внаслідок плавлення сполучного переходять у в'язкотекуче стан і набувають здатності текти і заповнювати формуючі порожнини прес-форми. За характером течії прес-матеріали в нагрітому стані є неньютонівськими псевдопластичними. У логарифмічних координатах мають лінійний вигляд, що вказує на можливістьвикористання статечного реологічного рівняння стану.
Температура пресування, тиск пресування та в'язкість прес-матеріалу жорстко пов'язані умовами процесу. Для зменшення тиску пресування в'язкість матеріалу необхідно зменшити за рахунок нагрівання його до вищої температури. Однак при збільшенні температури зменшується час перебування прес-матеріалу в'язкотучому стані. При високій температурі матеріал починає швидко твердіти і плинність його знижується. Тому при виготовленні тонкостінних виробів матеріал не встигає повністю заповнити порожнини форми і вони виходять взагалі недооформленими або з поганим зовнішнім виглядом та здатністю до підвищеного водопоглинання.
Формування виробу відбувається в результаті розтікання прес-матеріалу формуючих порожнин, а при литьовому пресуванні додатково виникає протягом литникових каналах. Таким чином, питомий тиск, який виникає в момент заповнення форми розплавом, залежить від в'язкості, швидкості опускання пуансона (рухомої частини форми), а також від розмірів виробу та литників. Тому температуру нагрівання матеріалу слід вибирати з урахуванням тиску і тривалості в'язкотекучого стану. Залежність часу перебування матеріалу у в'язкотекучем станіtвтвід температури є експоненційною і може бути описана рівнянням
, (8)
деА,U- постійні рівняння;R- газова постійна;Т- температура, До.
В кінці формування виробу, коли розтікання матеріалу припиняється, тиск у формуючій порожнині та в литникових каналах майже вирівнюється і досягає максимального значення. Питомий тиск зазвичай визначається за зусилля пресування преса з урахуванням площі виробу (рівняння (6)). Чим більшетиск, створюваний у прес-формі, тим вище щільність, міцність виробу.
Під дією температури у сполучному прес-матеріалі починається хімічна реакція затвердіння. Вважають, що на початковій стадії затвердіння реакції протікає не в напрямку загального зростання молекулярної маси сполучного, а в напрямку звуження його молекулярно-масового розподілу за рахунок збільшення молекулярної маси рухомих низькомолекулярних фракцій. У цей час в'язкість композиції більшою мірою визначається зчепленням частинок наповнювача, що утворює каркасні структури, ніж в'язкістю сполучного. Після утворення зшитої структури прес-матеріали втрачають здатність до в'язкої течії.
Ступінь затвердінняСпов'язана з константою швидкості реакції поліконденсації рівнянням
, (9)
деК (Т)- залежить від температури константа швидкості реакції;m- порядок реакції,m≈ 1,42.
Загальний час затвердіння tвід дуже залежить від температури матеріалу і описується наступним рівнянням
, (10)
деВ, β- постійні;Т- температура, До.
На швидкість реакції затвердіння впливає тиск. При збільшенні тиску спочатку швидкість зростає, та був реакція уповільнюється.
Діаграми зразкових режимів прямого пресування реактопластів наведено на рис. 5.
 |
Мал. 5. Діаграма різних режимів прямого пресування реактопластів: а – без підпресування: б – підпресування «без паузи»; в – підпресування «після паузи»; г – підпресування з паузою»; 1 – хід низькому тиску; 2 – хід високому тиску; 3 – витримка під тиском; 4 – підпресування; 5 – пауза перед підпресуванням; 6 – висота підпресування; 7 – підйом преса.
Яквже зазначалося, пресування – це процес, у якому матеріал, що під тиском у нагрітій формі, розплавляється, заповнює все формує простір і витримується до затвердіння.
Витримка починається з моменту створення тиску пресування в зімкнутій формі і закінчується в момент підйому пуансона і розмикання форми видалення отриманого виробу.
Формоутворення виробів з прес-матеріалів відбувається в результаті реакції поліконденсації, що відбувається в сполучному та супроводжується виділенням поліконденсаційної води. При температурі пресування (160 ... 180 про З) така волога знаходиться в газоподібному стані. Одночасно з сполучного можуть виділятися і залишки мономерів, що не прореагували (фенол, формальдегід, резол). Якщо товщина стінки виробу більше 1...2 мм, а маса виробу істотна, то летючі, що утворилися в цьому випадку, значні за кількістю і їх необхідно видаляти, оскільки в іншому випадку вони, утворюючи у виробі мікропорожнечі, будуть погіршувати його властивості. Для видалення летких під час пресування виконують звані подпрессовки, тобто. періодичне короткочасне розмикання-змикання прес-форми. Підпресування можуть бути високими та низькими, ранніми або пізніми – залежно від маси виробу, хімічних особливостей процесу затвердіння, кількості летких тощо. (Рис. 5).
При вилученні готових виробів із прес-форми вони мають високу температуру (160…200 о С). Охолодження виробів відбувається поза формою повітря. Для запобігання короблення великих виробів під впливом залишкової напруги їх охолоджують у спеціальних затискних пристосуваннях або на оправках.
Великогабаритні вироби з великою різнотовщинністю іноді після пресування піддають додаткової термообробки або нормалізації втермостати при температурі 120...150 про С протягом 2...4 годин. Така термообробка сприяє більш повному та рівномірному завершенню хімічної реакції затвердіння, що сприяє підвищенню фізико-механічних властивостей, твердості, а також однорідності матеріалу.
Нормалізація полягає в плавному повільному охолодженні виробів після нетривалої витримки при підвищеній температурі та сприяє більш повній релаксації напруг у матеріалі, викликаних нерівномірністю нагріву та неоднаковою швидкістю затвердіння прес-матеріалу.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: