4 Технология формования термопластов методом штамповки

Формование - это общее название всех трансформационных методов, к ним относится и штамповка. Она принципиально отличается от других трансформационных методов тем, что штампуют полимерные детали из монолитных заготовок, которые предварительно нагревают, переводя в эластическое состояние. В процессе штамповки преобразования заготовки в деталь осуществляется преимущественно за счет эластической деформации растяжения, изгиба и сжатия.

4.1 Понятие штамповки

Саму штамповку можно классифицировать по нескольким признакам.

1. По природе используемых сил (энергий). Для получения деталей различными методами используют силу тяжести, энергию сжатого газа или жидкости, электрическую энергию, энергию сжатого газа или жидкости, преобразуемые в механическую посредством гидро- и пневмоцилиндров, электромагнитов, электродвигателей и т.д. В соответствии с этим различают вакуумную, пневматическую (гидравлическую), механическую и комбинированные виды штамповки, которые сочетают не одну, а несколько из выше перечисленных энергий.

2. По конструктивным особенностям и природе элементов используемой оснастки. Штамповка может осуществляться в оснастке, состоящей из жесткого пуансона и матрицы; в оснастке с эластичной матрицей или пуансоном, роль пуансона может играть сжатый газ или жидкость, возможны также разнообразные сочетания указанных выше элементов. Различные виды оснастки применяются для изготовления деталей различных размеров, формы и назначения. Штамповка жестким пуансоном и матрицей выгодно отличается возможностью изготовления равнотолщиных деталей, однако требуется специальная оснастка, которая удорожает метод формования.

3. По форме применяемых заготовок. В данной работе в роли полуфабрикатов рассматриваются листовые термопласты. Эти полуфабрикаты могут быть получены методом экструзии, литьем и прессованием. Заготовки могут также иметь вид труб (экструзия) и колб (литье под давлением).

Штамповкой формуют детали из термопластических заготовок, имеющих в большинстве случаев форму пластины. Заготовки нагревают до эластического состояния и подвергают плоскостной вытяжке с помощью избыточного давления газа или пуансона. При этом происходит ориентация материала в направлении вытяжки. Форма детали фиксируется охлаждением полимера до температуры ниже температуры стеклования [3], [7-10].

Плоская заготовка из термопласта тем или иным способом нагревается до температуры, соответствующей эластическому состоянию (при переработке аморфных термопластов) или до температуры начала плавления кристаллов (при переработке термопластов с различной степенью кристалличности). Затем нагретая заготовка подвижно или неподвижно закрепляется по контуру в зажимном устройстве и устанавливается над формующим инструментом. Оформление заготовки в деталь происходит под воздействием разности давления над свободной поверхностью заготовки и давления в плоскости, образованной заготовкой и оформляющей поверхностью формующего инструмента. Перепад давления может быть создан различными способами: вакуумированием полости между оформляющей поверхностью формующего инструмента и заготовкой (вакуумштамповка), созданием избыточного давления сжатым воздухом (пневмоштамповка), жидкости (гидроформование) или формующими элементами (механическое формование).

Для производства плоских изделий из полимерных листовых материалов применяется разделительная штамповка. Разделительной штамповкой осуществляют следующие операции: отрезку, вырубку, пробивку, подрезку, разрезку, обрезку, зачистку.

Отрезка характеризуется полным отделением одной части материала от другой.

Вырубка представляет собой полное отделение материала по замкнутому контуру, когда отделяемая часть является изделием. В качестве операций производства плоских изделий вырубка получила наибольшее распространение.

Пробивка предназначается для полного отделения одной части материала от другой по замкнутому контуру, для образования отверстий или пазов. При этом отделяемая часть является отходом.

Подрезка - операция, в процессе выполнения которой производится неполное (частичное) отделение одной части материала от другой, например, для образования выступов или упоров.

Разрезка необходима для разделения заготовок (или деталей) на большее число.

Обрезка производится для полного отделения неровных краев, припусков или излишнего материала снаружи или внутри деталей или изделий.

Зачистка - полное отделение в штампах небольших припусков или излишков материала после вырубки, пробивки для получения точных размеров, улучшения чистоты поверхности среза по контуру или стенкам отверстия.

Разделительная штамповка состоит из следующих операций: прижим заготовки, вырубки изделия из заготовки, выталкивания изделия из штампа, съема отходов заготовки со штампа.