3Пласт-04 (Лекции)
Описание файла
Файл "3Пласт-04" внутри архива находится в папке "Лекции". Документ из архива "Лекции", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технология конструкционных материалов (ткм)" из , которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "технология конструкционных материалов (ткм)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "3Пласт-04"
Текст из документа "3Пласт-04"
Государственный комитет РФ по народному образованию
Московский Государственный Технический Университет
имени Н.Э. Баумана
Кафедра « Технологии приборостроения»
Ковалев В. Г.
Основы технологии изготовления деталей из пластмасс
Учебное пособие по курсу “Технология конструкционных материалов”
Москва 2004 г.
Содержание
Введение ..........................................................................................… 3
1. Физико-химические основы строения полимеров .......................... 4
1.1. Строение полимеров ...................................................................... 4
1.2. Свойства полимеров ...................................................................... 5
1.3. Пластические массы ...................................................................... 8
1.3.1. Классификация пластмасс ......................................................... 8
1.3.2.Технологические свойства ..........................................................10
1.3.3. Физико-химические основы переработки .................................11
1.3.4. Марочный ассортимент ............................................................. 14
2. Выбор пластмасс ..............................................................................15
2.1. Признаки выбора .......................................................................... 15
2.2.Порядок выбора и алгоритм выбора ............................................ 15
3. Способы изготовления деталей из пластмасс ................................. 20
3.1.Классификация способов ............................................................... 20
3.2. Способы горячего формования ................................................... 20
3.2.1. Подготовка полимеров к переработке ...................................... 21
3.2.2. Особенности формования аморфных полимеров .....................23
3.2.3. Особенности формования кристаллизующихся полимеров ... 24
3.2.4. Температурно-временная область переработки ...................... 26
3.2.5.Технологическая характеристика способов горячего
формования.................................................................................……. 27
3.3. Способы механической обработки ............................................. 33
3.3.1. Особенности обработки ........................................................... 34
3.3.2. Технологическая характеристика способов обработки........... 35
3.4. Выбор способа изготовления детали .......................................... 37
4. Технологичность конструкции детали .......................................… 38
Задания для самоконтроля .................................................................. 55
Список литературы……………………………………………………..64
Аннотация
В работе представлены физико-химические основы строения, классификация, свойства, выбор пластмасс и способы переработки; представлены также технологические особенности горячего формования и механической обработки пластмасс. Для выбора материала и способа переработки приведены алгоритмы.
Весь материал в работе изложен с учетом новейших достижений в области приборостроения, классификации и особенностей переработки пластмасс.
Учебное пособие предназначено для самостоятельного изучения раздела “Основы технологии изготовления деталей из пластмасс” курса "Технологии приборостроения" студентами приборостроительных специальностей МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Введение
Пластмассы - материалы на основе органических природных, синтетических или органических полимеров, из которых можно после нагрева и приложения давления формовать изделия сложной конфигурации. Полимеры - это высоко молекулярные соединения, состоящие из длинных молекул с большим количеством одинаковых группировок атомов, соединенных химическими связями. Кроме полимера в пластмассе могут быть некоторые добавки, изменяющие свойства пластмассы.
Переработка пластмасс - это совокупность технологических процессов, обеспечивающих получение изделий - деталей с заданными конфигурацией, точностью и эксплуатационными свойствами. Высокое качество изделия будет достигнуто, если выбранные материал и технологический процесс будут удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям изделия: электрической и механической прочности, диэлектрической проницаемости, тангенсу угла диэлектрических потерь, прочности, плотности и т.п. Эти требования должны быть учтены при создании элементной базы (микросхем, микросборок и т.п.) и элементов базовых несущих конструкций (БНК), печатных плат, панелей, рам, стоек, каркасов и др.
При переработке пластмасс в условиях массового производства для обеспечения высокого качества изделий решают материаловедческие, технологические, научно-организационные и другие задачи.
Материаловедческие задачи состоят в правильном выборе типа и марки полимера, таким образом, чтобы обеспечить возможность формования изделия с заданными конфигурацией и эксплуатационными свойствами.
Технологические задачи включают в себя всю совокупность вопросов технологии переработки полимеров, обеспечивающих качество изделия: подготовку полимеров к формованию, определение технологических параметров формования, разработку инструмента, выбор оборудования.
Основные этапы работы по применению пластмасс в изделиях следующие:
1. Анализ условий работы изделия, разработка требований к эксплуатационным свойствам.
2. Выбор вида пластмассы по заданным требованиям и эксплуатационным свойствам изделия.
3. Выбор способа переработки пластмассы в изделие и оборудования.
4. Выбор базовой марки пластмассы и на её основе марки с улучшенными технологическими свойствами.
5. Конструирование, изготовление, испытание и отладка технологической оснастки и др.
1. Физико-химические основы строения
1.1. Структура полимеров
Полимеры состоят из повторяющихся групп атомов - звеньев исходного вещества - мономера, образующих молекулы в тысячи раз превышающие длину неполимерных соединений, такие молекулы называют макромолекулами. Чем больше звеньев в макромолекуле полимера (больше степень полимеризации), тем более прочен материал и более стоек к действию нагрева и растворителей. Из-за невозможности эффективной переработки малоплавкого и труднорастворимого полимера в ряде случаев получают сначала полуфабрикаты - полимеры со сравнительно низкой молекулярной массой - олигомеры, легко доводимые до высокомолекулярного уровня при дополнительной тепловой обработке одновременно с изготовлением изделия.
В зависимости от состава различают группы полимерных соединений: -гомополимеры - полимеры, состоящие из одинаковых звеньев мономеров; -сополимеры - полимеры, состоящие из разных исходных звеньев мономеров; элементоорганические - соединения с введенными в главную цепь или боковые цепи атомами кремния (кремнийорганические соединения), бора алюминия и др. Эти соединения обладают повышенной теплостойкостью. Форма молекул может быть: линейная неразветвленная (рис. 1, а), допускающая плотную упаковку; разветвленная (рис. 1, б), труднее упаковываемую и дающую рыхлую структуру; сшитая - лестничная (рис. 1, в), сетчатая (рис. 1, г), паркетная (рис. 1, д), сшитая трехмерно-объемную (рис. 1, е) с густой сеткой поперечных химических связей.
Рис.2 Рис.3
Форма молекул может быть: линейная неразветвленная (рис. 1, а), допускающая плотную упаковку; разветвленная (рис. 1, б), труднее упаковываемую и дающую рыхлую структуру; сшитая - лестничная (рис. 1, в), сетчатая (рис. 1, г), паркетная (рис. 1, д), сшитая трехмерно-объемную (рис. 1, е) с густой сеткой поперечных химических связей.
Рис.1. Форма макромолекул полимеров: а - линейная неразветвлённая; б -разветвлённая; в - сшитая лестничная; г - сшитая сетчатая; д - сшитая паркетная; е - сшитая объёмная (трёхмерная)
Рис.2. Схематичное представление структуры расплава полимера, имеющего доменно-фибриллярное строение.
Рис.3. Схематичное представление строения ламели кристаллического полимера: 1 - кристаллит, 2 - петля, 3 - проходной участок макромолекулы.
У органических полимерных материалов макроструктура образована либо свернутыми в клубки (глобулы) гибкими макромолекулами, либо пачками-ламелями более жестких макромолекул, параллельно уложенных в несколько рядов (рис. 2, а), так как в этом случае они имеют термодинамически более выгодную форму, при которой значительная часть боковой поверхности прилегает друг к другу. На участках складывания образуются домены, а домены создают фибриллы, связанные проходными участками (рис. 2, б). Несколько доменов, соединяясь по плоскостям складывания, образуют первичные структурные элементы - кристаллы, из которых при охлаждении расплава возникают пластинчатые структуры - ламели. В процессе складывания ламелей концы молекул могут находиться в разных плоскостях; иногда эти концы молекул частично возвращаются в начальную плоскость - в этом случае они создают петли (рис. 3).
1.2. Свойства полимеров.
Все свойства полимеров зависят от их химического состава и молекулярной массы. Прочность, твердость, температура перехода, диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность, электросопротивление, тангенс угла диэлектрических потерь и другие свойства у различных полимеров изменяются в широком диапазоне (табл. 1).
Таблица 1
Значения параметров свойств некоторых типов пластмасс.
№ | Свойства | Пресс- порошок | Волокнистые пластики | Слоистые пластики |
1 | Плотность, кг/м в куб. | 1390-1850 | 1350-1950 | 1300-1880 |
2 | Предел прочности, МПа | 25-130 | 15-500 | 60-500 |
3 | Твердость по Бринелю, НВ | 180-500 | 200-450 | - |
4 | Водопоглощение, % | 0.07-0.8 | 0.2-1.8 | - |
5 | Теплостойкость по Мартенсу, С˚ | 125-300 | 100-180 | 125-280 |
6 | Диэлектрическая проницаемость при частоте 50 ГЦ | 3.2-10 | 6-10 | 5-8 |
7 | Тангенс угла диэлектрических потерь: при частоте - 106 Гц - 50 Гц | 0.004-0.01 0.12-0.1 | - 0.04-0.12 | - 0.002-0.5 |
8 | Удельное сопротивление, Ом объёмное поверхностное | 100-200000 - | 0.1 - 100 10 - 2000 | 0.01-1000 - |
9 | Электрическая прочность, МВ/м | 11-29 | 1.7-16 | 2-50 |
Полимеры в твердом состоянии могут быть аморфными и кристаллическими. При нагревании аморфного полимера наблюдают три физических состояния: стеклообразное, высокоэластичное и вязкотекучее. Эти состояния устанавливают на основании кривой термомеханического состояния (рис. 4, кривая 1). Аморфный полимер находится ниже температуры стеклования (Тс)