НОМАКОН, Інструментальне виробництво

13.09.2015

Що таке прес-форма

Прес-форма — пристрій для отримання виробів різної конфігурації з металів, пластмас, гуми і інших матеріалів під дією тиску, створюваного на ливарних машинах.

Прес-форми застосовують при литті під тиском металів і полімерних матеріалів, лиття по виплавлюваних моделях, пресуванні полімерних матеріалів. Розрізняють безліч видів прес-форм: ручні, напівавтоматичні і автоматичні; знімні, полусъемные і стаціонарні; з горизонтальною і вертикальною площинами роз’єму; з однією або кількома площинами роз’єму. Прес-форма складається з нерухомої частини (матриці), і рухомої частини (пуансона), формуючі порожнини яких є зворотним (негативним) відбитком зовнішньої поверхні заготовки. В одній прес-формі може одночасно формуватися кілька деталей (багатомісні форми). Підведення матеріалу до формуючої порожнини здійснюється через ливникову систему, а знімання готового виробу — за допомогою системи виштовхування. У залежності від матеріалу і вимог до одержуваної заготовки у формі підтримують певний температурний баланс. Для регулювання температури форми в основному використовують воду, пропускаючи її через канали охолодження.

Через відносно високу вартість прес-форм, їх використання в основному характерно для серійного і масового виробництва.

Лиття під тиском

Лиття пластмас під тиском — технологічний процес переробки пластмас шляхом уприскування розплавленого матеріалу під тиском в прес-форму з подальшим охолодженням.

Методом лиття пластмас виробляється більше третини від загального обсягу штучних виробів з полімерних матеріалів, а більше половини номенклатури обладнання, застосовуваного в переробці полімерів, призначене для лиття під тиском. Лиття під тиском є найбільш продуктивним способом виготовлення тонкостінних деталей складної форми з термопластів, тому ідеально відповідає масовому виробництву виробів, важливою вимогою до яких є точне відповідність розмірам. При масовому виробництві обов’язково враховують можливість автоматизації процесів, а так само беруть до уваги наявність обладнання, кваліфікацію персоналу і т. п.

Для лиття використовують сировину у вигляді гранульованих термопластів і термореактивних порошків, що володіють широким діапазоном механічних і фізичних властивостей. Важливо відзначити, що виділяють дві основні групи полімерів: термопластичні, зберігають здатність до повторної переробки після формування і термореактивні — переробка яких супроводжується необоротною хімічною реакцією, що приводить до утворення неплавкого і нерозчинного матеріалу.

Лиття пластмас — комплекс циклічних процесів, що забезпечує отримання виробів з пластмас з заданими властивостями з застосуванням спеціального обладнання. Суть процесу полягає в тому, що розплавлений пластик, що знаходиться в шнеку машини, переміщується під дією поршня через ливникові канали, заповнюючи з високою швидкістю порожнину прес-форми, а потім, остигаючи, утворює виливок.

Виливок утворюється в ливарній формі наступним чином. У рідкому пластиці при високих температурах атоми рухаються безладно. Після заливання у форму він охолоджується і твердне близько центрів кристалізації з утворенням кристалічних граток твердих фаз. Навколо центрів кристалізації відбувається зростання кристалів, спочатку стінок форми, а потім всередині тіла виливка. Після кристалізації пластмаси у формі виходить відливання.

У процесі отримання деталі необхідно витримувати температурний і часовий режим. Найбільш важливим є дотримання режиму кристалізації, при якому необхідно витримати температуру та час витримки при цій температурі. В іншому випадку можливі приховані і видимі види браку, які впливають на властивості майбутнього виробу Припустимо, коли після отримання деталі необхідно видалити сліди облоя. Це гострі тонкі залишки пластмаси, застиглі в зоні змикання і технологічних зазорах прес-форми.

Не менш важливим етапом процесу лиття є вибір оптимального методу переробки та умов його здійснення, розробка рецептури матеріалу (приготування і підготовка до формованию — дозування, сушка, змішування з добавками і барвниками).

Процесу лиття обов’язково передує етап проектування конструкції виробу і формующего інструменту (прес-форми), а так само відпрацьовується конструкція деталі на технологічність, враховуються властивості пластика та технологія виготовлення. Конструкція виливки повинна мати ливарні радіуси, ливарні ухили, однакову товщину стінок. Точність розмірів і шорсткість поверхні деталі більшою мірою повинні відповідати можливостям лиття. Готові деталі мають гладкі поверхні з шорсткістю від 1,25 до 0,08 мкм, точності одержуваних розмірів в межах 10-12-го квалитета точності і майже не вимагають додаткової обробки.

Ливникові системи

Будь-яка литниковая система складається з трьох елементів:

  • основного литникового каналу, по якому розплав з матеріального циліндра надходить у пресформи;
  • розводящого каналу, ответвляющегося від основного в бік оформляє гнізда;
  • впускного каналу, по якому розплав безпосередньо надходить в оформляющую порожнину.

    В залежності від конструкції деталі і прес-форми різні ливникові системи можуть мати всі три елементи або один або обидва останніх можуть бути відсутні (наприклад, у одногнездных прес-формах зустрічаються випадки, коли в оформляющую порожнину матеріал надходить прямо з основного каналу).

    1. Центральний літник

    Основний канал оформляється спеціальною литниковой втулці у вигляді усіченого конуса, менша основа якого звернена до сопла машини. Діаметр вхідного отвору залежить від ваги уприскування і властивостей матеріалу, що переробляється. Рекомендована конструкція литниковой втулки наведена на рис. 1.

    НОМАКОН, Інструментальне виробництво

    Слід зазначити, що радіус сфери втулки r треба робити на 1 мм більше, ніж радіус сфер сопла машинs r1, для нормального прилягання втулки до сопла при змиканні. Безпосередньо за втулкою для уловлювання першої охолодженої маси порції і утримання литниковой системи рухомої частини прес-форми зазвичай передбачається спеціальне гніздо з зворотнім конусом. Кут цього конуса може мати різну величину залежно від типу полімеру.

    Розміри, проставлені на рис. 1, наведені лише для прикладу.

    Переріз центрального литникового каналу не повинно бути надто великим, оскільки це збільшує час охолодження, витрата матеріалу і може погіршити зовнішній вигляд виробу.

    Діаметр каналу d рекомендується виконувати на 0,4-0,6 мм більше діаметра сопла.

    Діаметр на вході в ливникову втулку можна визначити аналітично, обчисливши розрахунковий діаметр, мм

    НОМАКОН, Інструментальне виробництво

    де V — обсяг вприскування, см 3 ; v — середня швидкість течії матеріалу в литниковой втулці, см/с; ?- тривалість впорскування, с. Рекомендовані значення середньої швидкості: для виливків об’ємом до 100 см 3 — 300 см/с; для виливків об’ємом до 500 см 3 — 450 см/с; для виливків обсягом понад 500 см 3 — 550. 600 см/с.

    Час вприскування (вибирають у відповідності з технічною характеристикою литтєвий машини) має бути ув’язано з масою і товщиною виливки: для тонкостінних виливків b виливків малої маси час вприскування менше, для товстостінних виливків і великої маси виливків час більше. Оптимальна довжина центрального литникового каналу залежить від його діаметра і становить 20-40 мм

    2. Розвідні канали

    Розвідні канали є частиною литниковой системи, що з’єднує оформляють порожнини прес-форми з центральним литником. У всіх випадках потрібно вкорочувати розвідні канали, так як збільшення довжини каналу веде до зростання витрат матеріалу, втрат тиску, а також орієнтаційних напружень у виробах.

    Поверхня розвідних каналів для більшої частини переробляються полімерних матеріалів не полірують для утримання на стінках затверділого шару полімеру і запобігання виносу в оформляющую порожнину форми.

    При заповненні каналів розплавом полімеру прилеглі до стінок шари матеріалу інтенсивно охолоджуються і тверднуть, зменшуючи ефективний переріз каналу. У зв’язку з цим канали рідко виготовляють з площею поперечного перерізу менше 7 мм 2 (d 3 мм). У той же час площа поперечного перерізу каналу не повинна бути занадто великою, щоб не змінювалася тривалість циклу лиття, що можливо при литті дуже тонких виробів. З цієї причини небажано виготовляти канали з перетином більше 80 мм 2 (d 10 мм).

    Необхідно домагатися такого розташування розвідних каналів, яке забезпечує ідентичні умови заповнення оформляють гнізд розплавом полімеру. Найпростіше це завдання вирішити при такому розташуванні каналів, коли шляху течії до кожного гнізда рівні.

    3. Впускні канали

    Впускні канали є продовженням розвідних; вони являють собою звужену частину каналу, безпосередньо примикає до порожнини прес-форми. Канал звужується з метою підвищення швидкості впорскування розплаву в порожнину, підвищення його температури, плинності. Вибір місця впуску пов’язаний з необхідністю забезпечення найменшого шляху течії маси, а також з рухом потоку по тому напрямку, який співпадає з напрямком діють при експлуатації найбільших зусиль.

    Впуск повинен бути розташований так, щоб по можливості забезпечити рівномірне заповнення і одночасне досягнення розплавом країв формуючої порожнини. Порожнина повинна заповнюватися в напрямку потоку прямолінійним фронтом, а не вільної струменем. При формуванні довгих суцільних плоских виробів розплав потрібно підводити не паралельно більшій стороні виробу, а перпендикулярно їй. Впуск повинен бути розташований в місцях найбільшої товщини виробу і максимально віддалений від ділянок з тонкими стінками. Якщо впуск розташований не на самому товстостінному ділянці виливки, то для неї зазвичай характерні раковини, утяжини і великий розкид розмірів, так як час підживлення товстостінних ділянок зменшується із-за швидкого затвердіння тонкостінного ділянки.

    4. Вентиляційні канали

    Проектування литниковой системи закінчується розрахунком вентиляційних каналів (не належать, звичайно, до литниковой системи). При заповненні оформляє порожнини знаходиться в ній повітря, а також виділяються із полімеру гази стискуються, перешкоджаючи заповнення форми. При цьому температура газу може досягати 300-400 С. На виробі можуть з’явитися дефекти у вигляді різко виражених спаїв у місцях зустрічі потоків розплаву, недоливов, пріжогов. Крім того, відбувається розчинення газу в литві, що приводить до зменшення міцності і деформації виробу. У зв’язку з цим, для відводу газів з оформляє гнізда у формі передбачають вентиляційні (газовідвідного) канали в місцях, заповнюваних розплавом полімеру в останню чергу. Це, як правило, найбільш віддалені від місця впуску ділянки порожнини з максимальним опором течією, де відбувається защемлення і стиснення газу.

    Часто роль вентиляційних каналів можуть грати роль зазори в штовхачах, вставках, рухливих і роз’ємних елементах оформлення. З цього канали виконуються у формі після її випробування тільки тоді, коли поперечний переріз зазорів в рухомих з’єднаннях виявляється недостатнім для видалення газів.

    Що таке пластмаса

    Пластмаси (пластичні маси, пластики) — органічні матеріали, основою яких є синтетичні або природні високомолекулярні сполуки (полімери).

    Виключно широке застосування отримали пластмаси на основі синтетичних полімерів. Назва «пластмаси» означає, що ці матеріали під дією нагрівання і тиску здатні формуватися і зберігати після охолодження або затвердіння задану форму. Процес формування супроводжується переходом пластично деформованого (в’язкотекучого) стану в склоподібне. В залежності від природи полімеру і характеру його переходу з в’язкотекучого в склоподібне стан при формуванні виробів з пластмаси поділяють на термопласти і реактопласти.

    Отримання

    Виробництво синтетичних пластмас засноване на реакціях полімеризації, поліконденсації або поліприєднання вихідних низькомолекулярних речовин, що виділяються з вугілля, нафти або природного газу.При цьому утворюються високомолекулярні зв’язку з великим числом вихідних молекул (префікс «полі-» від грецького «багато», наприклад етилен-поліетилен) Пластичні маси отримують на основі високомолекулярних сполук — полімерів. Їх поділяють на два класи — термопласти і реактопласти. Основні механічні характеристики пластмас ті ж, що і для металів.

    Пластик, який використовують для виробництва меблів, отримують шляхом просочення паперу термореактивними смолами, причому виробництво паперу є найбільш енерго — та капіталомістким процесом. Використовується 2 типи паперів: основою пластику є крафт-папір (щільна і невибілена) і декоративна (для додання пластику малюнка). Смоли поділяються на фенолформальдегідні і меломиноформальдегидные (їх виробляють з карбомід, вони більш дорогі). Перші використовуються для просочення крафт-паперу, другі – для декоративної.

    Пластик складається з декількох шарів. Захисний шар – оверлей – практичний прозорий. Виготовляється з паперу високої якості, просочується меломиноформальдегидной смолою. Наступний шар – декоративний. Потім кілька шарів крафт-паперу, яка є основою пластику. І останній шар – компенсуючий (крафт-папір, просочений меломиноформальдегидными смолами). Цей шар присутній тільки в американського пластику.

    Властивості

    Пластмаса характеризуються малою щільністю (0,85—1,8 г/см?), надзвичайно низькою електричною і тепловою провідністю, не дуже великою механічною міцністю. При нагріванні (часто з попередніми розм’якшенням) вони розкладаються. Не чутливі до вологи, стійкі до дії сильних кислот і підстав, ставлення до органічних розчинників різне (в залежності від хімічної природи полімеру). Фізіологічно майже нешкідливі. Властивості пластмас можна модифікувати методами кополімеризації або стереоспецифической полімеризації, шляхом поєднання різних пластмас один з одним або з іншими матеріалами, такими як скляне волокно, текстильна тканина, введенням наповнювачів і барвників, пластифікаторів, тепло — і світлостабілізаторів, опромінення та ін а також варіюванням сировини, наприклад, використання відповідних поліолів і діізоціанатів при отриманні поліуретанів.

    Термопласти (термопластичні пластмаси) при нагріванні розплавляються, а при охолодженні повертаються в початковий стан.

    Реактопласти (термореактивні пластмаси) відрізняються більш високими робочими температурами, але при нагріванні руйнуються і при подальшому охолодженні не відновлюють своїх початкових властивостей.

    Твердість пластмас визначається за Брінеллем при навантаженнях 50 — 250 кгс на кульку діаметром 5 мм.

    Теплостійкість по Мартенсу — температура, при якій пластмасовий брусок з розмірами 120 Х 15 Х 10 мм, згинальний при постійному моменті, що створює найбільшу напругу вигину на гранях 120 Х 15 мм, що дорівнює 50 кгс/кв. см, зруйнується або зігнеться так, що укріплений на кінці зразка важіль довжиною 210 мм переміститься на 6 мм.

    Теплостійкість за Віка — температура, при якій циліндричний стержень діаметром 1,13 мм під дією вантажу масою 5 кг (для м’яких пластмас 1 кг.) поглибиться в пластмасу на 1 мм.

    Температура крихкості (морозостійкість) — температура, при якій пластичний або еластичний матеріал при ударі може зруйнуватися крихко.

    Методи переробки

    лиття, Лиття під тиском, Екструзія, Пресування, Виброформование, Спінювання, Відливка і ін

    Механічна обробка пластмас.

    Пластичні маси, в порівнянні з металами, мають підвищену пружною деформацією, внаслідок чого при обробці пластмас застосовують більш високі тиску, ніж при обробці металів. Застосовувати якусь мастило, як правило, не рекомендують; тільки в деяких випадках при остаточній обробці допускають застосування мінерального масла. Охолоджувати виріб і інструмент слід струменем повітря.

    Пластичні маси більш тендітні, чим метали, тому при обробці пластмас різальними інструментами треба застосувати високі швидкості різання і зменшувати подачу. Зношування інструменту при обробці пластмас значно більше, ніж при обробці металів, чому необхідно застосовувати інструмент з високовуглецевої або швидкорізальної сталі чи з твердих сплавів. Леза різальних інструментів треба заточувати, по можливості, більш гостро, користуючись для цього дрібнозернистими колами.

    При токарній обробці не рекомендують застосовувати подачі понад 0,3-0,5 мм/про. Швидкість різання при користуванні різцями з твердих сплавів може становити 60-100 м/хв. а при користуванні різцями зі швидкорізальної сталі – 30-40 м/хв

    Кут різання різця 85-90°; при обдирних роботах цей кут може бути 85°.

    Величина заднього кута різця не повинна перевищувати 10-12°; лише при обдирке можна його збільшувати до 15°. Вершину різця закруглюють, причому радіус закруглення повинен бути 3-4 мм, Кут нахилу ріжучої кромки 4-5°.

    Для розпилювання шаруватих пластичних мас застосовують стрічкові пили, дискові пили і карборундові кола.

    Стрічковими пилками можна користуватися для розпилювання по прямій лінії плит товщиною до 25 мм, причому швидкість пилки складає 1200-2000 м/хв. Зуби пив повинні бути конусними, по 3 зуба на 1 пог. див. Зуби заточують поперек і розводять так, щоб ширина пропилу була дорівнює, принаймні, подвійний товщини пили.

    Дисковими пилами можна різати пластмаси товщиною до 50мм. Швидкість обертання 2000-3000 об/хв. при діаметрі пилки 330 мм

    Карборундові кола застосовують для розпилювання особливо твердих матеріалів.

    Для свердління пластмас рекомендують користуватися перові свердлами зі швидкорізальної сталі зі шліфованими ріжучими крайками. Кут загострення для шаруватих матеріалів при обробці паралельно верствам 100-125°, а для пластмас, оброблюваних перпендикулярно шарам, для карболита та інших – 55-70°. Швидкість різання 30-40 м/хв. подача 0,2-0,34 мм/об.

    При свердлінні шаруватої пластмаси вздовж шарів, щоб попередити розтріскування матеріалу, подача не повинна перевищувати 0,25 мм/об. матеріал же треба гоїтися в лещатах для попередження виламування; свердлення отворів діаметром понад 20 мм рекомендують замінювати растачиванием на токарному верстаті. Свердло слід час від часу витягати з отвору, даючи можливість охолонути як інструменту, так і оброблюваного матеріалу.

    Просвердлені отвори зазвичай виявляються менше діаметра свердла на 0,03-0,06 мм

    Для фрезерування площин, пазів, канавок і ін. застосовують фрези з простим зубом. Швидкість різання для торцевих фрез 46-52 м/хв. а для фасонних — 24-27 м/хв. Середня величина подачі 0,1 мм/об. Отвори в шаруватому матеріалі задовільно пробиваються при нормальній температурі (кімнатній) звичайним вырубным штампом. Зазор між пуансоном і матрицею повинен бути мінімальний (близько 0,1 мм). Шаруваті матеріали завтовшки 3,5-5 мм задовільно пробиваються лише в нагрітому до 90-100° вигляді. Для нагрівання оброблюваного матеріалу користуються олійними ваннами. Відстань між сусідніми отворами повинне становити не менше подвійної товщини матеріалів.

    Шліфування пластичних асс виробляють скляною шкуркою, прикріплюється до дерев’яного колу, причому швидкість обертання повинна бути близько 7м/сек.

    Вироби простої форми полірують фланелевим колом, не застосовуючи полірувальних складів. Вироби складної форми спочатку полірують матер’яним колом із застосуванням звичайної (крокусной) пасти, а потім сухим фланелевим колом. Коло діаметром 300 мм повинен робити близько 1200 об/хв.

    НОМАКОН, Інструментальне виробництво

    Короткий опис статті: лиття пластмаси

    Джерело: НОМАКОН — Інструментальне виробництво

  • Також ви можете прочитати