Переработка пластмасс в высокоэластичном состоянии

Методы получения изделий из пластмасс в высоко­эластичном состоянии применяют в основном для формо­изменения листовой или трубной заготовки. Для перехода листового материала в высокоэластичное со­стояние применяют ' предварительный нагрев, а для формообразования изделия — давление, зависящее от природы и толщины материала. К этим методам относят пневматическую формовку (формовку сжатым воздухом и вакуумирование), формоизменяющую штамповку и комбинированные методы.

Технологические процессы пневматической формовки широко применяют для изготовления крупногабаритных изделий.

Пневматическая формовка через протяжное кольцо. Такую формовку осуществляют деформированием заго­товки сжатым воздухом или инертным газом.

Заготовку, нагретую в термостате до требуемой тем­пературы, укладывают на подогретое опорное кольцо и зажимают. В камере создают избыточное давление подо­гретым сжатым воздухом. После формования готовую деталь выдерживают под давлением до отверждения. Глубину формовки контролируют автоматически.

Пневматическую формовку проводят на простой тех­нологической оснастке и ее можно использовать для из­готовления разнообразных, но простых по форме деталей.

Вакуумная формовка в жесткие формы. Применяют при изготовлении деталей сложной пространственной формы, которые не могут быть получены свободной фор­мовкой. При этом методе деталь формуется до упора, т. е. до соприкосновения с жесткой формой (рис. 429, а).

Различают два способа вакуумной формовки в жест­кие формы: негативный, при котором заготовка втягива­ется в углубление формы, и позитивный, при котором заготовка формуется по поверхности выпуклой формы.

53а—481

Негативный способ обычно применяют при изготовлении изделий с небольшой глубиной вытяжки.

В результате неравномерного напряженного состоя­ния, возникающего при формовке, получаемые изделия имеют неравномерную толщину стенки. В начальный момент формовки образуется сфера, которая на отдель­ных участках контактирует с формой. В местах контакта

Рис. 429. Схема вакуумного (а) и пневматического (б) формования в жесткие фор­мы: f — матрица; 2 — формуемое изделие; 3 — сжатый воздух; 4 — атмосферный воздух

/ГЦдрууммму насосу а

происходит охлаждение материала, в результате чего снижается пластичность.

Пневматическая формовка в жесткие формы (рис. 429, б). Применяют для изготовления крупногаба­ритных деталей из листовых термопластов при избыточ­ном давлении (1—26 кгс/см²) сжатого воздуха.

В начальной стадии процесса нагретая листовая за­готовка предварительно формуется под низким давлени­ем для обеспечения герметизации. Затем проводят окон­чательное формование при требуемом давлении. Отфор­мованную заготовку охлаждают в форме под давлением. Разновидностью этого способа является выдувание полых изделий для получения различных емкостей быто­вого и технического назначения из полиэтилена, винипла­ста и других материалов.

Пневматическая футеровка труб пластмассами. Тру­бы, работающие в агрессивных средах, изготавливают из нержавеющей стали. При этом толщина стенок трубы определяется не условиями жесткости и механической прочности, а условиями длительности работы в корроди­рующей среде. При замене металлических труб пласт­массовыми последние вынуждены изготавливать тоже толстостенными, но с учетом условий жесткости и проч­ности, Применение металлических труб, футерованных пластмассой, значительно сокращает расход материалов,

В этом случае тонкостенную металлическую трубу с достаточной прочностью и жесткостью футеруют тонкостенной трубой из химически стойких пласт­масс.

Наиболее экономичным способом футеровки является пневматический. Холодную пластмассовую трубу встав­ляют с зазором внутрь металлической трубы и нагрева­ют до размягчения. Через штуцеры, установленные в заглушках, подают сжатый воздух под давлением, обес­печивающим раздув пластмассовой трубы до плотного контакта с металлическим основанием.

Технологические процессы, при которых листовая заготовка из термопластичного или слоистого материала в высокоэластичном состоянии формуется с примене­нием жестких штампов, составляют группу технологиче­ских процессов формоизменяющей штамповки. Этими методами изготавливают разнообразные изделия незамк­нутой пространственной формы. К этим технологическим процессам относят формовку между жестким пуансоном и матрицей, формовку эластичным пуансоном, формовку между жестким пуансоном и прижимной рамкой, фор­мовку через протяжное кольцо, гибку, отбортовку, тиснение.

Перед формовкой листы очищают от защитных покры­тий (бумаги или специального состава), промывают и высушивают. Для нагрева применяют электрические на­гревательные шкафы или инфракрасные нагреватели. Необходимо обеспечить равномерность нагрева, иначе в процессе формовки из-за неодинаковой пластичности могут появиться трещины и разрывы. Оптимальная тем­пература нагрева для различных материалов различна. Следует учитывать, что особенно опасен перегрев загото­вок, так как он приводит к разложению материала или потере прочностных свойств.

Формовка в закрытых штампах. Применяют при из­готовлении деталей типа козырьков, обтекателей, стекол кабин и т. д.

Для получения деталей из органического стекла при­меняют штампы из дерева или песчано-клеевой массы. Рабочие поверхности пуансона и матрицы оклеивают замшей или байкой, _ чтобы не поцарапать заго­товку.

Давление при формовке не должно превышать опре­деленных значений, так как это может привести к ухуд-

53а*
шению оптических свойств. Детали выдерживают под давлением до 40—45° С. Этим способом можно изготав­ливать детали с двойной кривизной.

Рис. 431. Схема формовки через протяжное кольцо пе­ред вытяжкой (а) и в конце вытяжки (б): 1 — пуансон; 2 — заготовка; 3, 4 — нижнее и верхнее кольца

Формовка эластичным пуансоном. Применяют при изготовлении деталей с небольшим углублением и четким рельефом. На рис, 430 изображен штамп для формовки эластичным пуансоном. Давление через обойму 4 переда­ется на эластичный пуансон 3, который деформирует в

Рве. 430. Схема формовки эластич­ным пуансоном

 

матрице 2 предварительно нагретую заготовку 1. Преи­мущество этого способа в простоте оснастки и четкости получаемого рельефа.

Вытяжка жестким пуансоном через протяжную мат­рицу (рис. 431). Применяют для получения изделий типа тел вращения. Коэффициентом вытяжки является отно­шение высоты детали к диаметру.

Гибкой изготавливают простые по форме детали, имеющие большое отношение радиусов гибки к толщине материала или диаметру труб.

Из слоистых пластмасс гибкой получают изделия с толщиной материала до 2—3 мм. Способность пластмасс к гибке определяет наполнитель.

Перед гибкой слоистые пластмассы предварительно подвергают нагреву. Гибку проводят на гидравлических или фрикционных прессах при давлении 0,4—5 кгс/см² с
применением простых приспособлений из металла, дере­ва, специальных пластмасс и других материалов.

После гибки детали необходимо оставлять на некото­рое время в шаблонах под давлением для уменьшения угла пружинения.

При изготовлении гибких изделий из термопластов особого внимания требует термический режим. Недогрев материала приводит к возникновению значительных напряжений, появлению трещин, разрывов. Перегрев приводит к вспучиванию, образованию газовых пузырей, так как смолы разлагаются, выделяя летучие ве­щества.

При гибке термопластов не требуется большого дав­ления. Например при 110—115° С органическое стекло гнется уже под действием собственной массы и пуансон выполняет лишь роль калибрующего инструмента.

Отбортовка листовых пластмасс аналогична отбор- товке металлов и ее применяют для подготовки кромок отверстий к сварке с трубами, патрубками и т, д.