§ 235. Основные технологические методы изготовления деталей и изделий из пластмасс

Изготовление деталей и изделий из пластических масс, отличающихся друг от друга составом и свойствами, осуществляется различными методами. Наиболее распространенными приемами изготовления изделий и деталей из пластических масс технического назначения являются:

1) прессование; 2) литье под давлением; 3) непрерывное выдавливание; 4) литье, 5) вальцевание; 6) механическая обработка.

Выбор того или иного технологического приема для производства изделий зависит от ряда факторов и прежде всего от технологических свойств исход­ных смесей.

§ 236. Технология переработки порошкообразных и волокнистых прессматериалов в пластмассовые детали и изделия

Для получения изделий из пластмасс, содержащих наполнитель, обычно сначала готовят пресс материал, т. е. смесь определенного состава, состоящую из связующего вещества, наполнителя и других составляющих, а затем из этой смеси, перерабатываемой тем или иным технологическим методом, изготовляют изделия.

Количественное соотношение связующего вещества, наполнителя и других составляющих исходной композиции регулируют в зависимости от назначе­ния 0 вида изделия, для изготовления которого предназначается прессмате­риал.

Ниже приводим примерную рецептуру (в весовых частях) наиболее употре­бительных пресс порошков (фенопласты с древесной мукой в качестве напол­нителя).

Основными методами переработки порошковых и волокнистых пресс материалов в изделия являются прессование, литье под давлением и метод непрерывного выдавливания.

Прессование при изготовлении изделий из пластмасс применяют двух видов — прямое и литьевое.

Прямое прессование заключается в том, что прессматериал загружают непосредственно в оформляющую полость раскрытой пресс-формы и его размягчение происходит в самой полости пресс-формы. Этим методом перерабатывают большинство пресс материалов термореактивного типа (изго­товление несложных безарматурных деталей, корпусов велофар, крышек штепсельных розеток, корпусов манометров и т. п.).

Литьевое прессование (фиг. 440) отличается тем. что пресс-материал размягчается не в оформляющей полости пресс-формы, а в специаль­ной загрузочной камере, находящейся вне ее. Затем, размягченный материал под давлением перетекает в оформляющую полость, где происходит оконча­тельное изготовление изделия. Способом литьевого прессования изготовляют различные тонкостенные детали с металлической арматурой, втулки с диа­метром отверстия до 0,25 мм, корпусы катушек сопротивления и т. п.

Основным оборудованием для получения изде­лий из пластических масс методом прессования являются гидравлические прессы. Гидравличе­ские прессы по расположению рабочего цилиндра разделяются на прессы с верхним давлением

(фиг. 441), применяемые для переработки большинства порошкообразных и волокнистых прессматериалов; прессы с нижним давлением для изго­товления изделий из слоистых пластиков или получения листовых мате­риалов; прессы угловые (с двумя рабочими плунжерами), применяемые для изготовления сложных изделий, когда требуется разъем пресс-форм в двух плоскостях.

Процесс прессования порошковых и волокнистых прессматериалов осу­ществляется в металлических пресс-формах, устанавливаемых на плитах пресса.

Пресс-формы воспринимают многократные силовые нагрузки (давление пресса, достигающее 800 кг/см²), воздействие повышенных температур (до 190°), и т. п. Рабочие поверхности пресс-форм и оформляющие поверхности изготовляют из инструментальных сталей (У7, У8, 12Х43А и др.) с после­дующей термической обработкой для придания поверхности необходимой твердости, а также шлифуют и хромируют.

По технологическим особенностям пресс-формы делятся на следующие типы.

Пресс-формы открытого типа (фиг. 442, а), в которых избы­ток пресс материала выдавливается через зазор между пуансоном и матрицей, вызывая образование заусенцев. В такого рода пресс-формах получают изде­лия несложной конфигурации, более точные по высоте, чем в закрытых пресс-формах, так как пуансон всегда замыкает матрицу по горизонтальной плоскости. Пресс-формы открытого типа не требуют высокой точности дозировки пресс материала.

Пресс-формы закрытого типа (фиг. 442, б) отличаются тем, что замыкание матрицы пуансоном происходит по вертикальной поверхности.

Эти пресс-формы применяют для изготовления деталей сложной конфигурации с тон­кими и высокими стенками. Готовые детали получаются с незначительным заусенцем (до 0,1 мм) за счет зазора между пуансоном и матри­цей. Дозировка пресс мате­риала в форму должна быть точной.

В зависимости от коли­чества прессуемых в один

прием изделий пресс-формы делятся на одногнездные и многогнездные.

Обогрев пресс-форм осуществляют при помощи электричества или пара. Прессование прессматериалов. Подавляющее большинство пластмассовых

прессизделий изготовляют методом горячего прессования, т. е. формованием

Фиг. 443. Технологический процесс холодного прессования.

под давлением при повышенных температурах, что обеспечивает полноту заполнения внутреннего объема пресс-форм горячей, вязко-текучей пресс массой. Значительно реже применяют так называемое холодное прессование (фиг. 443), когда запрессовку в штампах или прессформах осуществляют без

Фиг. 444. Технологический процесс прессования термореактивных материалов.

подогрева, лишь за счет внешнего давления с последующей термообработкой вне пресса. Технологические схемы .процессов прессования термореактивных и термопластичных прессматериалов различны (фиг. 444 и 445).

Общая схема процесса прессования изделий из термореактивных мате­риалов складывается из следующих основных операций, приведенных на фиг. 444.

Подготовка пресс материала. Исходную пресс композицию перед прессо­ванием в большинстве случаев подвергают предварительному нагреву. Предварительный нагрев осуществляют при помощи токов высокой частоты, инфракрасных лучей или в обычных термостатах с электро нагревом. Наи­более целесообразно подвергать нагреву и последующему прессованию не рыхлые порошкообразные или волокнистые материалы, а таблетки, которые изготовляют на специальных таблеточных машинах (механические прессы ударного действия). Методом таблетирования исходному пресс материалу можно придавать любую форму — цилиндрическую, кольцеобразную и т. п.

Применение таблеток позволяет соблюдать точность дозировки при за­грузке (отклонение отдельных таблеток по весу не превышает 1%), осущест­влять более полный и равномерный прогрев пресс материала, что способствует

Фиг. 445. Технологический процесс прессования термопластов.

сокращению цикла прессования, улучшает качество изделий и снижает насыпной вес загружаемой композиции, уменьшая тем самым размеры офор­мляющих полостей пресс-формы.

Загрузка пресс материалов в форму и прессование. Подготовленные пресс материалы, соответствующим образом дозированные (в весовом, объемном или штучном — таблетки — виде), помещают в загрузочную камеру или оформляющую полость пресс-формы.

Прессование состоит из закрывания заполненной пресс материалом пресс-формы, приложения к нему требуемого давления, выдержки прессуемой массы при заданных давлениях и температуре.

Во время выдержки происходит окончательное оформление изделия — превращение пластичного отформованного пресс материала в изделие или деталь, обладающее заданными упругими и физико-химическими свойствами.

Величина удельного давления при прессовании зависит от состава пресс-материалов, от конфигурации прессуемого изделия и колеблется в преде­лах 150—450 кг/см. В зависимости от типа наполнителя и связующего вещества и их соотношения рабочая температура формы находится в пре­делах 145—185°. Длительность выдержки при прессовании зависит от свойств и структуры исходных материалов и толщины стенок изделия и составляет от 0,8 до 2,5 мин. на 1 мм толщины.

Удаление изделия из пресс-формы. После окончания прессования пресс-форму раскрывают; готовое изделие удаляется выталкивающим механизмом вручную или при помощи сжатого воздуха.

Особенность процесса изготовления изделий из термопластичных мате­риалов методом прессования состоит в том, что съем готовых изделий можно осуществлять лишь при температурах ниже температуры прессования и раз­мягчения 'исходной композиции, т. е. при обязательном охлаждении пресс-формы (фиг. 445).

Литье под давлением. Метод литья под давлением, применяемый пре­имущественно для переработки термопластичных материалов, является важным промышленным методом производства пластмассовых изделий; он во многом сходен с литьем под давлением металлов. В основе этого метода лежит принцип, который используется и при литьевом прессовании, стой разницей, что его осуществляют не в прессформах, устанавливаемых на плитах пресса, а в специальных литьевых машинах, работающих автоматически или полуавтоматически (фиг. 446). Сущность этого метода за­ключается в следующем Исходный прессматериал в виде крупнозернистых порошков или гранул за­гружают в бункер с до­зирующим устройством. Отсюда материал в коли­честве, соответствующем по весу одной порции за­ливки, попадает в полость цилиндра (при холостом ходе поршня), где проис­ходит его нагрев до тре­буемой температуры (до 130—200°), и затем силой давления поршня (величи­на удельного давления для различных термопластов равна 500—1500 кг/см) вязко-текучая масса через выходное отверстие (сопло) выдавливается (впрыскивается) в пресс-форму, охлаждаемую проточной водой.

Вследствие значительной разницы в температурах размягченной горячей массы и пресс-формы (25—50°) отформованное изделие быстро затвердевает

и легко извлекается при раскры­тии пресс-формы.

Время выдержки изделий в прессформах зависит от профиля и размеров изделий и колеблется в пределах 10—100 сек.

Машины для литья под да­влением высокопроизводительны; съем изделий в них может дости­гать 12 000—16 000 в смену. Этим способом можно изготовлять раз­личные по весу (до 200—500 г и более) детали сложной конфигура­ции, имеющие различные толщи­ны стенок, снабженные резьбами и т. п.

Непрерывное выдавливание. Этот процесс во многом сходен с литьем под давлением и осуществляется в специальных устройствах (винтовой пресс или шприц - машины, фиг. 447), основной рабочей частью которых является бесконечный винт (червяк).

Вращающийся в горизонтальном- положении винт захватывает вязкотекучий разогретый материал, проталкивает его в горизонтальном направле­нии, уплотняет и выдавливает через профилированное отверстие.

Сущность процесса заключается в следующем. Исходная порошковая или гранулированная композиция через загрузочную воронку / (фиг. 447}

попадает в рабочий цилиндр 4, снабженный обогревающим устройством 5. Здесь она размягчается, уплотняется и винтом 3 продавливается через соп­ло 2, в котором размещается мундштук 6 с отверстием заданного профиля.

В отверстии мундштука происходит формование пластичного материала. Поскольку загрузка материала в машину и его выдавливание происходят непрерывно, длина изготовляемого изделия регламентируется приемным устройством (намоточный барабан, резальные приспособления и т. п.); Этим способом, как правило, перерабатывают термопласты. Непрерывное выдавливание термореактивных материалов производится на горизонтальных профильных прессах, где давление создается рабочим плунжером, выталки­вающим размягченную пластмассу через профилированное отверстие. В этом случае получаемый профиль (в отличие от термопластов) подвергается допол­нительной термической обработке вне пресса, после чего изделие считается готовым.

Таким методом изготовляют различные изделия: стержни, трубки, уголки» полосы и т. п. Готовые профили легко поддаются различным видам механиче­ской обработки.