БІЛОРУСЬКИЙ ГОСУДРАСТВЕННИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАТИКИ І РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Кафедра ЕТТ
РЕФЕРАТ
На тему:
«Виготовлення деталей РЕЗ з пластмас»
МІНСЬК, 2008
Технічні властивості пластмас
Пластмасами називаються матеріали, отримані на основі природних і синтетичних високомолекулярних сполук (полімерів), здатні внаслідок своєї пластичності приймати необхідну форму під впливом тепла і тиску.
За технологічної класифікації пластмаси поділяються на термореактивні пластмаси і термопластичні пластмаси.
Термореактивні пластмаси під дією тепла і тиску розм'якшуються, заповнюють прес-форму і переходять в неплавкое і нерозчинний стан. Матеріал виробу стає незворотнім, тобто при повторному нагріванні він в пластичний стан не повертається. Припускають розвантаження прес-форм в нагрітому стані. До них відносяться: фенолформальдегід, селіконопласти, і т.д.
Термопластичні пластмаси під дією тепла і тиску набувають плинність, заповнюючи прес-форму, після охолодження тверднуть, але не переходять в неплавкое і нерозчинний стан.
При повторному нагріванні вони повертаються в пластичний стан (полістирол, поліетилен, поліуретан і т.д.) розвантаження прес-форм може проводитися тільки після охолодження. За способом переробки пластмаси можуть бути розділені на наступні групи:
Термореактивні прес-порошки та прес-матеріали гарячого пресування;
Термораеактівние прес-порошки та прес-матеріали холодного пресування;
Термопластичні порошки;
Рідкі литьевие термореактивні смоли;
Листові і фасонні шаруваті матеріали;
Плівкові матеріали - стирофлекс, ефіроцеллюлозние плівки та ін
Для вибору раціонально способу виготовлення виробів із пластмас, необхідне знання їх технологічних властивостей. Такими властивостями пластмас є: питома обсяг, плинність, швидкість твердіння, летючість, усадка.
Питома обсяг прес-матеріалу розраховується в см 3 / г або м 3 / кг. Знання питомої обсягу необхідно для визначення обсягу прес-форми.
Плинність прес-матеріалу - здатність матеріалу заповнювати прес-форму під тиском при певній температурі: визначається в мг / с. Чим менше плинність прес-матеріалу, тим більше має бути тиск пресування і навпаки. Швидкість твердіння - характеризує тривалість переходу пластмаси з пластичного стану в твердий. Вона виражається в секундах або хвилинах на 1 мм товщини зразка (с / мм). Летючість - (вміст летких речовин і вологи) - визначається з різниці у вазі до і після висушування прес-матеріалу в термостаті при температурі (103-105) º С протягом 30 хв; визначається% і коливається в різних матеріалах 1,5-5 %.
Вміст летких речовин шкідливо, збільшує усадку, викликає викривлення, тріщини і здуття, знижує електроізоляційні і радіотехнічні властивості пластмас. Усадка - характеризує зменшення розмірів деталі з моменту лікуванні її з нагрітої прес-форми до повного охолодження. Обчислюється у відсотках за формулою: Y = (a - b) / b ∙ 100%, (1) де а - розмір гнізда прес-форми при температурі пресування; b - розмір вироби при температурі рівною 20 º С.
Технологічні процеси виготовлення деталей з пластмас
В даний час відомо значно число способів формування пластмасових виробів, які застосовують залежно від їх конструкцій, типу та розмірів, технічно вимог, що пред'являються до використання виробів. Найбільш поширеними є:
- Пресування, що застосовується для переробки термореактивних пластмас (реактопластів);
- Лиття під тиском - для обробки термопластичних матеріалів (термопластів);
- Формування - переказ необхідної форми листовим термопластичних матеріалів.
Сутність всіх цих способів обробки полягає в тому, що вихідна сировина піддається обробці в спеціальних формах, які називаються прес-формами, під тиском при відповідному нагріванні в процесі формування формоутворення або після нього. Побудова типового технологічного процесу залежить від конструкцій і призначення деталі. При виборі операцій і переходів вирішуються наступний питання:
1. Підбір і дозування компонентів: полімер, стабілізатор, пластифікатор, барвник, ініціатор, парообразователь та ін;
2. Освіта вихідного матеріалу (пластмаси): змішання; гранулювання; розчинення і т.д.;
3. Виготовлення вироби (переробка матеріалу): пресування, лиття під тиском, видування, напилення, занурення і т.д.;
4. Доопрацювання вироби: декоративна обробка, термообробка, механічна обробка і т.д.
Прийоми і методи підбору, дозування компонентів і освіти вихідного матеріалу пластмаси розглядатися не будуть. Розглянемо основні способи переробки пластмас у вироби.
Пресування
Технологічно процес пресування полягає в тому, що під впливом нагрівання і тиску прес-матеріал заповнює робочий простір прес-форми й полімеризується в твердий стан.
Пресування підрозділяється на гаряче, холодне і литьевое.
Гаряче пресування термореактивних пластмас застосовується для виготовлення деталей простої форми з обмеженою кількістю арматури або без неї.
Рис. 1. Пресування пластмас
Прес-матеріал у вигляді таблеток або порошку завантажується безпосередньо в формоутворювальну порожнину гарячої прес-форми, після чого піддається тиску преса.
Нагрітий прес-матеріал розм'якшується, заповнює гнізда прес-форми і залишається в ній певний час до повного затвердіння. Після цього прес-форму відкривають і виймають відформованих деталь. Швидкість твердіння термореактивного матеріалу залежить від його марки і температури пресування.
Для більшості термореактивних пластмас температура пресування змінюється від 130 до 180 º С. Час витримки для твердіння для різних пластмас встановлюється в межах 0,5-2,5 хв на 1 мм найбільшої товщини виробу.
Питомі тиск для різних пластмас змінюються в межах від 10 до 40 МН / м 2 (МПа).
Холодне пресування полягає в тому, що прес-порошок завантажують у холодну прес-форму, піддають стиску при високих питомих тисках 60-120МН / м 2 і витримують під таким тиском протягом 5-15 с.
Потім заготовки витягуються з прес-форми і запікаються в термостаті при температурі 150-170 º С для полімеризації сполучного речовини. При холодному пресуванні значно збільшується продуктивність праці, але якість виробів гірше, поверхня - матова. Цей метод не застосовують для виробів складної форми.
Литьевое пресування застосовується для виготовлення виробів складної конфігурації з термореактивних пластмас. Відмінністю литтєвого пресування є наявність в конструкції прес-форми додаткової завантажувальної камери, яка з'єднується з матрицею тонким ливникових каналом.
Рис. 2. Литьевое пресування
Пластмасу (1) поміщають в завантажувальну камеру (2). Там вона нагрівається від стінок завантажувальної камери, переходить у в'язко-текучий стан і під впливом зусилля пуансона (3) через ливникову систему (4) надходить в оформляють роз'ємну порожнину матриці (5). Перетин ливникових каналів мало і матеріал надходить у площину і з великою швидкістю в напіврідкому стані.
Температура нагрівання матеріалу знаходиться в межах від 140 º С до 170 º С. Тиск в завантажувальній камері - 50-200 МН / м 2 (МПа). Особливостями литтєвого пресування є можливість отримання в деталях глибоких отворів малого діаметра, висока точність деталей і можливість заформовивать у вироби тонку арматуру.
Недоліки: складна і дорога прес-форма і велика витрата матеріалу (на літники).
Лиття під тиском
Застосовується для виготовлення складних деталей з термопластичних мас з великою кількістю арматури і складної конфігурації. Воно проводиться на спеціальних машинах, які називаються інжекційними.
Рис. 3. Лиття пластмас під тиском
У бункер (1) завантажують гранульовану пластмасу, звідки через дозуючий пристрій (2) гранули в необхідному обсязі для одного уприскування надходять в циліндр (4) з нагрівальним пристроєм (5).
Температура пластмаси в циліндрі підвищується від початкової на вході до заданої технологічним режимом (185-280 º С) на виході. Пуансон (3) впорскує розплавлену прес-масу у охолоджувану водою прес-форму (6) t = 30-40 º C при тиску 20 МПа.
Через те, що температура прес-форми нижче температури впорснути у неї прес-маси виливок швидко охолоджується, і твердне, зменшуючись в об'ємі.
У порожнині прес-форми утворюється незайнятий об'єм, тому для заповнення всього обсягу, а також для збереження впорснути пластмаси плунжером (3) підтримується тиск з урахуванням часу, визначальним затвердіння виливки в прес-формі.
Після такої витримки плунжер (3) відходить вправо і з завантажувального бункера (1) в циліндр (4) надходить нова порція прес-матеріалу. Цикл повторюється.
Після необхідної витримки для охолодження відлитої деталі половинки форми розкриваються і деталь видаляється.
Весь цикл обробки проводиться автоматично. Тому даний спосіб виготовлення пластмасових виробів є одним з найбільш продуктивних. Питомий тиск при литті термопластів в залежності від марки матеріалу застосовується в межах від 50 до 300 МН / м 2. Виріб витягується з форми після охолодження до 40-60 º С.
Витяг вироби у формі не перевищує 40-50 с.
Пневматична формування
Цим способом виготовляють деталі з листових термопластичних матеріалів. Сутність процесу полягає в тому, що розігрітий лист матеріалу набуває форму матриці під дією надлишкового тиску або під впливом вакууму.
Вакуумний спосіб застосовується для глибокої витяжки захисних ковпачків, кожухів і ін деталей.
Рис. 4. Пневматична формування
Литьевая заготівля (4) закріплюється на відбортовка верхнього фланця (2) притискним кільцем (6).
При включенні вакуумного насоса через штуцер (7) в циліндрі (2) створюється розрядження та листова заготівля, що нагрівається гарячим повітрям з розсіювачів (5) під дією атмосферного тиску витягується.
Процес витягування триває до моменту зіткнення стінки виготовляється вироби з електричним контактним вимикачем (8). При спрацьовуванні вимикача відключається вакуумний насос і тиск в циліндрі підвищується до атмосферного.
Помістивши в циліндр форми різного профілю, можна виготовляти вироби зі складною кривизною поверхні.
Основні вимоги до конструкцій деталей з пластмас
Конструкції деталей з пластмас вимагають ретельного узгодження з методом їх виготовлення. Не виконання вимог технологічності призводить до виготовлення складних і дорогих прес-форм, якість деталі знижується, а витрата матеріалу збільшується.
Найбільш загальні вимоги до конструкції пластмасових деталей, одержуваних пресуванням і литтям під тиском можна сформулювати наступним чином:
1. Краї та кути деталі повинні бути закріплені, це покращує стійкість деталей прес-форми полегшує оформлення цих елементів;
2. Товщина стінок деталей повинна бути рівномірною без різких переходів для виключення викривлення і тріщин;
3. По лініях знімання деталі повинні мати ухили для полегшення виїмки з прес-форми;
4. Отвори, виступи і западини повинні співпадати з напрямом рознімання прес-форми;
5. Різні знаки на деталях слід робити опуклими;
6. Арматура повинна мати геометрію, яка виключає її зміщення у всіх напрямках. Товщина шару пластмаси, що арматуру, повинна бути достатньою, щоб не з'являлися тріщини при охолодженні.
ЛІТЕРАТУРА
Технологія виробництва ЕОМ / А.П. Достанко, М.І. Пікуль, А.А. Хмиль: Учеб. - Мн. Обчислюємо. Школа, 2004 - 347с.
Технологія деталей радіоелектронної апаратури. Учеб. посібник для вузів / С. Є. Ушакова, В.С. Сергєєв, А.В. Ключников, В.П. Привалов; Під ред. С.Є. Ушакової. - М.: Радіо і зв'язок, 2002. - 256с.
Тявловскій М.Д., Хмиль А.А., Станішевський В.К. Технологія деталей і периферійних пристроїв ЕВА: Учеб. посібник для ВУЗів. Мн. Обчислюємо. школа, 2001. - 256с.
Технологія конструкційних матеріалів: Підручник для машинобудівних спеціальностей ВНЗ / А.М. Дольський, І.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова і ін; Під ред. А.М. Дольського. - М.: Машинобудування, 2005. - 448с.