Технологические особенности переработки полимерных материалов в изделия методом горячего прессования (стр. 2 из 4)

При смыкании пресс-формы происходит дополнительное нагревание материала от стенок формы и переход его в вязкотекучее состояние. Вследствие создания удельного давления материал течет в формующей полости, приобретает конфигурацию изделия и уплотняется.

При горячем прессовании материал, например в виде пресс-порошка (обычно таблетированного или гранулированного) или листов, помещают в разомкнутую пресс-форму (рис. 2), нагретую до заданной температуры.

При опускании плунжера пресса форма замыкается, материал в результате нагревания и создаваемого прессом давления растекается и заполняет формующую полость, приобретая размеры и конфигурацию изделия.

Рис.2 Разомкнутая пресс-форма

Реактопласты и резиновые смеси, выдерживают в пресс-форме под давлением до завершения процесса отверждения или вулканизации, после чего плунжер пресса поднимают и выталкивают из разомкнутой формы готовое изделие.

Подпрессовка, выдержка под давлением, отверждение

Подпрессовки проводятся через некоторое время после смыкания пресс-формы. Когда пресс-материал нагреется, начинается процесс поликонденсации, сопровождающийся выделением воды и легколетучих соединений (побочных продуктов); кроме того, испаряется влага, находившаяся в пресс-материале. Для удаления образовавшихся паров пресс-форму размыкают на непродолжительное время. Если пресс-материал был предварительно нагрет до высокой температуры, то подпрессовку проводят сразу же после смыкания пресс-формы, так как процесс отверждения протекает весьма интенсивно. Если изделие имеет большую толщину, а материал предварительно нагревался до невысокой температуры, подпрессовку делают через некоторое время (30– 60 с) после смыкания пресс-формы, после того как материал прогреется. При прессовании очень влажных материалов делают несколько подпрессовок. Число подпрессовок можно сократить, применяя большее предварительное нагревание. При прессовании изделий из материалов на основе полиэфиров или эпоксидных смол подпрессовки не требуются.

Выдержка проводится в сомкнутой пресс-форме под давлением, при этом за счет высокой температуры происходит реакция отверждения и пресс-материал переходит в неплавкое и нерастворимое состояние, т. е. изделие становится твердым.

При отверждении изделий поддерживают определенный технологический режим (давление и температуру). Давление при отверждении может быть снижено до 8–9 МПа, поскольку оно необходимо в основном для исключения раскрытия пресс-формы под действием паров воды и легколетучих соединений. Практически удельное давление при отверждении на прессах поддерживают таким же, как и в момент смыкания пресс-формы (25– 40МПа). Однако это обусловлено лишь конструкцией гидропресса и не связано с требованиями технологии.

Температуру прессования обычно выбирают по справочным данным или определяют экспериментально. Время выдержки устанавливают с учетом толщины и температуры формы: чем выше температура, тем короче выдержка. Однако при очень высокой температуре происходит слишком быстрое отверждение поверхностных слоев изделия и вода, находящаяся внутри изделия, через отвержденный слой удалиться не может. При раскрытии пресс-формы под действием паров воды возможен разрыв поверхностных слоев и появление на изделии вздутий или трещин.

Размыкание и очистка пресс-форм

Размыкание стационарных пресс-форм, т.е. пресс-форм, закрепленных на нижней или верхней плите пресса, проводится за счет движения подвижной плиты пресса. Съемные пресс-формы разбирают на рабочем столе с помощью специальных разъемников. Размыкающие штанги имеют уступы, которые при нажатии действуют на плиты пресс-формы и разъединяют их. При размыкании стационарных и съемных пресс-форм изделие, как правило, остается в матрице, оттуда его легко извлечь выталкивателями. При изготовлении изделий сложной конфигурации пресс-формы могут размыкаться по нескольким горизонтальным или вертикальным плоскостям.

Отпрессованные изделия извлекаются из стационарных пресс-форм с помощью выталкивателей, соединенных со штоком нижнего гидроцилиндра пресса, а из съемных пресс-форм – вручную с применением приспособлений.

Для очистки пресс-формы обдувают сжатым воздухом с помощью пистолета. Если наплывы пресс-материала струей сжатого воздуха не очищаются, то применяют скребки, изготовленные из мягкой стали или латуни.

Стационарные пресс-формы не требуют специальной сборки, в них иногда после очистки вставляют вставки или арматуру.

2. Технология литья по выплавляемым моделям. Составляющие литейного модельного комплекта

2.1Технология литья по выплавляемым моделям

Метод литья по выплавляемым моделям, благодаря преимуществам по сравнению с другими способами изготовления отливок, получил значительное распространение в машиностроении и приборостроении.

Промышленное применение этого метода обеспечивает получение из любых литейных сплавов сложных по форме отливок массой от нескольких граммов до десятков килограммов со стенками, толщина которых в ряде случаев менее 1 мм, с шероховатостью Rz = 20 мкм до Ra = 1,25 мкм и повышенной точностью размеров.

Указанные возможности метода позволяют максимально приблизить отливки к готовой детали, а в ряде случаев получить литую деталь, дополнительная обработка которой перед сборкой не требуется. Применение литья по выплавляемым моделям открывает перед конструкторами возможности проектировать сложные тонкостенные конструкции, объединять различные детали в компактные цельнолитые узлы, уменьшая массу и габариты изделий, создавать детали невыполнимые никаким другим методом обработки.

Этим способом отливки получают путем залива расплавленного металла в формы, изготовленные по выплавляемым моделям многократным погружением в керамическую суспензию с последующими обсыпкой и отверждением.

Разовые выплавляемые модели изготовляют в пресс-формахизмодельных составов, состоящих из двух или более легкоплавких компонентов (парафина, стеарина, жирных кислот, церезина и др.).

Модельный состав в пастообразном состоянии запрессовывают в пресс-формы. После затвердевания модельного состава пресс-форма раскрывается и модель выталкивается в ванну с холодной водой. Затем модели собирают в модельные блоки с общей литниковой системой. В один блок объединяют от 2 до 100 моделей.

Керамическую суспензию приготовляют тщательным перемешиванием огнеупорных материалов (пылевидного кварца, электрокорунда и др.) со связующим – гидролизованным раствором этил-силиката.

Модели из форм удаляют выплавлением в горячей воде. Для этого их погружают на несколько минут в бак, наполненный водой, которая устройством нагревается до температуры 80–90 °С.

После охлаждения отливки форма разрушается. Отливки на обрезных прессах или другими способами отделяются от литников и для окончательной очистки направляются на химическую очистку в 45%-ном водном растворе едкого натра, нагретом до температуры 150 °С. После травления отливки промывают проточной водой, сушат, подвергают термической обработке и контролю. Недостатком этого способа является высокая себестоимость отливок. Поэтому в условиях массового производства его следует применять для таких деталей, которые невозможно получить другими методами литья.

2.2 Составляющие литейного модельного комплекта

МОДЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКТ

Модельный комплект – это совокупность технологической оснастки и приспособлений, необходимых для образования в форме полости, соответствующей контурам отливки. В модельный комплект включают: модели, модельные плиты, стержневые ящики, модели элементов литниковой системы и другие приспособления.

Литейная модель (рис. 4) - приспособление, при помощи которого в литейной форме получают полость с формой и размерами близкими к конфигурации получаемой отливки.

Литейные модели бывают неразъемными, разъемными, с отъемными частями и др.

Рис.4. Модели отливок: а, в – неразъемные; б – разъемные

Для того чтобы вытолкнуть получившуюся модель, в форме устанавливают подъемы различных модификаций: остроконечные, крючковые, вертикальные полосовые и болтовые.

Модельная плита– металлическая плита с закрепленными на ней моделями и элементами литниковой системы. Ее применяют, как правило, при машинной формовке.

При извлечении отливки из формы пользуются молотками и металлическими стержнями. При этом молотком с силой ударяют в различных направлениях по нижней части стержня так, чтобы растолкать модель. Для предохранения отливки от разрушения необходимо в наиболее прочных местах установить металлические пластины, в которых предварительно проделать отверстия для стержня. Такие пластины могут быть комбинированными, то есть иметь два отверстия: одно для расталкивателя, а другое, с резьбой, для установки в модели подъема.

Литейные формы. С помощью модели отливаемого изделия, различных приспособлений и инструментов из песчаной смеси, называемой формовочной, изготавливают литейную форму. В нее заливают расплавленный металл, который заполняет полость и остывает в ней. После этого образуется отливка, внешне повторяющая очертания модели. Литейные формы бывают разовые и многократные.

Опоки (полуформы). Литейная форма состоит из двух полуформ-опок, служащих для того, чтобы удерживать смесь при ее уплотнении, а также при перемещении и закреплении полуформ (рис.5).