Виготовлення деталей із термопластичних пластмас -Промисловiсть, виробництво
2.3. Виготовлення деталей із термопластичних пластмас
Найбільш ефективним та продуктивним методом масового виробництва деталей з поліетилену, полістиролу, полікарбонату, поліпропілену, поліамідів та інших матеріалів є лиття під тиском та видавлюванням (екструзією).
Лиття під тиском пластмас здійснюється за тим самим принципом, що і лиття металів. Сутність цього способу полягає в наступному. Перероблений матеріал у вигляді гранул або крихти із завантажувального бункера 8 (рис. 6.8) подається дозатором 9 в робочий циліндр 6 з електронагрівачем 4. При русі поршня 7 певна доза матеріалу надходить в зону обігріву, де він переходить у в'язкотекуче стан, а вже розплавлений через сопло 3 і литниковий канал – в порожнину прес-форми 1, де формується деталь 2, що виготовляється. Це прискорює прогрів матеріалу та забезпечує більш рівномірну температуру розплаву. Після охолодження та затвердіння матеріалу прес-форма розкривається, і готова деталь за допомогою виштовхувачів витягується з неї. Для запобігання нагріванню вище 50 - 70 про З в процесі лиття прес-форма охолоджується проточною водою.
Основними технологічними параметрами, що впливають якість деталей, є: температура розплаву в циліндрі машини, питомий тиск лиття, температура прес-форми, час витримки під тиском.
Температуру розплаву вибирають з урахуванням реологічних властивостей та термостійкості полімеру. Час витримки під тиском становить 2-10 хв і залежить від товщини стінок деталей; воно призначається з умовитого, щоб деталь досягла певної міцності, що виключає незворотну деформацію при витягуванні з прес-форми.
Тривалість циклу лиття складається з часу змикання прес-форми, упорскування, витримки під тиском та розкриття прес-форми. Робочий цикл залежить від виду матеріалу деталі середньої товщини стінки і може становити 10 - 20 с.
Досяжна точність виробів, одержуваних литтям під тиском, відповідає 11 -12 квалітетам точності, а шорсткість поверхонь - Rа 1,25 мкм.
Технологічним обладнанням є ливарні машини, а технологічним оснащенням – прес-форми. Важливим параметром ливарних машин є зусилля змикання РСМ прес-форми. Для унеможливлення мимовільного розкриття прес-форми в момент заповнення її розплавом необхідно виконання умови
де Україна – тиск у прес-формі; Fізд та Fл – площі виробу та литників у площині роз'єму прес-форми; n – кількість гнізд у прес-формі.
В даний час застосовують ливарні машини, в яких автоматизовані всі операції отримання пластмасових деталей.
Видавлювання (екструзія) застосовують виготовлення виробів з термопластів постійного профілю в поперечному перерізі: труб, прутків, плівок тощо. Цей спосіб характеризується високою продуктивністю процесу і можливістю отримання на тому самому технологічному обладнанні великого різноманіття деталей. Видавлювання здійснюється на спеціальних черв'ячних машинах. Перероблений матеріал у вигляді порошку, гранул або крихти з бункера 1 (рис. 6.9 а) потрапляє в робочий циліндр 3, де захоплюється черв'яком, що обертається 2. Черв'як просуває матеріал, перемішує і ущільнює його. В результаті передачі теплоти від нагрівального елемента 4 та виділення теплоти при терті частинокматеріалу про стінки циліндра переробний матеріал переходить у в'язкотекуче стан і безперервно видавлюється через калібрований отвір 5 формуючою головці 6.
У міру виходу з отвору головки матеріал охолоджується та твердне, зберігаючи профіль та розміри вихідних виробів головки. Профіль виробів визначається профілем отворів у формуючій головці. Змінюючи головки, що формують на ливарній машині, можна отримати вироби різного профілю (рис. 6.9 б).
6.4. Виготовлення деталей з неметалічних листових матеріалів
Різання та вирубка. Більшість листових неметалевих матеріалів (гетинакс, склотекстоліт, текстоліт, оргскло) не мають достатніх пластичних властивостей, необхідних для різання та вирубування. Тому перед виконанням зазначених операцій вихідні заготовки піддають нагріванню. Гранична товщина листа для різання та вирубки без підігріву дорівнює I мм для гетинаксу та 1,5 мм для склотекстоліту. При товщині 1 - 5 мм для запобігання появі дефектів на поверхні зрізу (тріщин, сколів) різання та вирубування роблять з попереднім підігрівом. Гетинакси різних марок підігрівають до температури 90 -120 о С, склотекстоліти до 70 - 90 ° С, текстоліти до 80 - 90 ° С. Нагрів виробляють в електропечах, термостатах або спеціальних установках, що використовують інфрачервоні промені. Різання виконують на механічних ножицях з паралельним розташуванням ножів, надійно притискаючи заготовку до столу ножиць у зоні різання. При товщині листа понад 5 мм різання роблять дисковими фрезами без підігріву.
Вирубка проводиться вирубними штампами на пресах, причому вирубка з підігрівом забезпечує кращу якість поверхні зрізу, більш високу точність, менші дефекти, але ускладнює та подорожчає процес виробництва. Гранична товщиналиста для вирубки без підігріву дорівнює 1,5 мм для склотекстоліту та 1 мм для гетинаксу. Характерними дефектами при вирубуванні деталей з листових шаруватих матеріалів є сколи, тріщини та ореоли (розшарування та витріщення матеріалу у вирубаних отворів) біля поверхні зрізу. Основними причинами утворення ореолів є завищення зазору між пуансоном і притиском, затуплення ріжучих кромок пуансонів і матриць, недостатнє посилення притиску, порушення режиму підігріву заготовки. Шорсткість зрізу при вирубці виходить в межах Rа 10 - 20 мкм, точність розмірів значно нижче точності при вирубуванні отворів у металевих деталях.
Свердління. При свердлінні термореактивних пластмас з волокнистими та шаруватими наповнювачами (особливо склотекстоліту), свердла зі швидкорізальної сталі швидко зношуються, що призводить до зменшення розміру отворів. Тому при свердлінні отворів, до яких висуваються високі вимоги по точності, застосовують свердла з твердих сплавів. Низька теплопровідність пластмас викликає місцеве розігрів її в зоні обробки, що призводить до деяких негативних явищ. Наприклад, при свердлінні комутаційних отворів у багатошарових друкованих платах розігріта пластмаса обволікає зрізи фольги, що виходять в отвір, і ускладнює отримання електричної комутації між шарами плати. Для охолодження зони свердління використовують тільки газоподібні речовини, що не містять вологи, а застосування рідких речовин, що охолоджує, призводить до замащуванню отворів. Для отримання хорошої якості оброблених отворів рекомендується застосовувати швидкості різання V = 40 - 50 мм/хв і подачі рівної 0,1 - 0,2 мм/про, а при обробці точних і чистих отворів - 0,03 - 0,05 мм/про .