tkm (862051), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

2) Формование с помощью толстостенной эластичной оболочки вставленной в стальную пресс-форму, с целью получения крупногабаритных заготовок типа труб. Оболочка в данном случае изолирует порошок от стенок инструмента и служит средой, которая передает давление на прессуемые изделия. В качестве материала для оболочек используют парафин, воск, резину.

1. Спекание материалов. Общая характеристика процесса. Стадии спекания.

Спекание – заключительная основная операция технологической схемы производства изделий методом порошковой металлургии. Спекание есть нагрев и выдержка порошковой формовки при температуре ниже точки плавления основного компонента с целью обеспечения заданных механических и физикохимических свойств. Это сложный комплекс большого количества физикохимических явлений, протекающих одновременно или последовательно при нагревании формовок или свободно насыпанного порошка. Некоторые из этих явлений связаны с обычными эффектами влияния повышенных температур на любое поликристаллическое тело, другие же являются специфичными для пористых порошковых тел. Спекание сопровождается изменением плотности, объема и массы спекаемого брикета, образованием новых фаз в соответствии с диаграммами состояния и характером их взаимодействия. В процессе нагрева может происходить расплавление какой-либо составляющей в случае спекания многокомпонентных систем. В связи с этим существуют две разновидности процесса спекания: твердофазное, т. е. без образования жидкой фазы, и жидкофазное, при котором легкоплавкие компоненты смеси порошков расплавляются. Основные движущие силы процесса спекания: - массоперенос через газовую фазу; - поверхностная диффузия; - объемная диффузия. Для объяснения процессов уплотнения, происходящих при спекании принята двухчастичная модель, объясняющая основные стадии спекания. В практике спекания из множества защитных сред применяются в основном водород, диссоциированный аммиак, газообразные углеводороды (эндо- и экзогазы, конвертированный природный газ) и вакуум, значительно реже – инертные газы. Интервал температур спекания обычно выбирается в пределах 0,7-0,8 температуры плавления металла, однако в каждом отдельном случае уточняется экспериментально с учетом требуемых свойств и структуры композиционного материала, а также вида изделия и его назначения. Длительность процесса устанавливается в зависимости от кинетики спекания материала данного состава и с учетом технико-экономических показателей работы оборудования. Обычно в первые минуты спекания, как правило, наблюдается интенсивное изменение размеров, которое замедляется при достижении определенного времени и практически остается постоянным с последующей выдержкой. На величину изменения линейных размеров оказывает влияние исходная плотность материала, определяемая давлением прессования

1. Методы получения изделий из полимерных материалов (прессование, литье под давлением, экструзия).

Прессование - это формование изделий под давлением из материалов, нагретых до вязкотекучего состояния непосредственно в полости формующего инструмента (пресс-форме) - между матрицей и пуансоном. В течение короткого времени пребывания в вязкотекучем состоянии к материалу прикладывается давление, действующее вплоть до окончательного отверждения расплава и оформления детали. В результате отверждения образуется сетчатая пространст- венная структура материала, и вследствие этого изделие может быть извлечено из матрицы при температуре прессования. Прессование термопластичных материалов нерентабельно, т.к. извлечение отпрессованного изделия возможно лишь после охлаждения его вместе с формой до температуры стеклования. Вследствие этого снижается производительность и увеличиваются энергетические затраты. Прессование осуществляется двумя основными способами - прямым (компрессионным) и литьевым (трансферным). Прямое прессование - наиболее распространенный способ. При этом способе предварительно нагретый или ненагретый, таблетированный или порошкообразный материал загружают в пресс-форму, которая замыкается, и материал подвергается давлению и нагреву. Давление передается непосредственно на прессуемый материал вплоть до полного замыкания пресс-формы. В зависимости от природы и свойств перерабатываемого материала обычно возникает необходимость выпуска из формы паров и газов, выделяющихся из прессуемого материала в процессе реакции отверждения. Для этого в процессе прессования выполняют операцию подпрессовки, заключающуюся в переключении гидропресса после определенной выдержки на обратный ход, в подъеме пуансона на высоту, достаточную для выпуска газов (5-30 мм) и выдержке его в таком положении в течение 3-10 с. После этого пресс-форма снова замыкается. При прессовании крупных толстостенных деталей из материалов с повышенной влажностью подпрессовку проводят 2-3 раза

В полость матрицы раскрытой пресс-формы загружают перерабатываемый материал. При замыкании пресс-формы под действием усилия пресса пуансон создает давление на прессуемый материал. Под действием этого давления и теплоты от нагретой пресс-формы материал пластицируется (переходит в вязкотекучее состояние), заполняет формообразующую полость пресс-формы и отверждается. После определенной выдержки пресс-форма раскрывается и с помощью выталкивателя из нее извлекается готовая деталь. Прямым прессованием получают детали средней сложности и небольших габаритных размеров из термореактивных материалов с порошкообразным и волокнистым наполнителем.

Недостатки компрессионного прессования - появление облоя (грата) по линии разъема пресс-формы, необходимость повышенных усилий прессования. Литьевое прессование отличается от прямого тем, что прессуемый материал загружают не в полость пресс-формы, а в специальный обогреваемый трансферный цилиндр (рис.1,б). Размягченный материал впрыскивается материальным поршнем из трансферного цилиндра через литниковые каналы в замкнутую пресс-форму. После отверждения материала в оформляющей полости пресс-формы, ее разъединяют и извлекают готовые изделия.

Литьевое прессование рационально применять для изготовления деталей сложной конфигурации, с тонкими стенками, глубокими отверстиями, в том числе резьбовыми, к которым предъявляются повышенные требования по точности размеров. В процессе перетекания через литниковые каналы материал прогревается равномерно, что обеспечивает более оптимальную структуру прессуемой детали, и снижает внутренние напряжения. При литьевом прессовании отпадает необходимость в подпрессовках, так как образующиеся газы могут выходить через зазоры между поршнем, цилиндром и полуформами.

В процессе литьевого прессования пресс-формы работают в более благоприятных условиях, чем при компрессионном прессовании, где они подвергаются износу неуравновешенным потоком еще не размягченного материала. Недостатком литьевого прессования является повышенный расход мате- риала, так как в загрузочной камере и литниковых каналах остается часть необратимого пресс-материала. Поскольку при литьевом прессовании пластицированный материал впрыскивается в замкнутую пресс-форму, то по линии разъема формы отсутствует облой. Кроме того, пресс-формы для литьевого прессования сложнее по конструкции и дороже пресс-форм для прямого прессования.

Листы и плиты из термореактивных материалов прессуют пакетами на прессах. Заготовки материала ( из стеклоткани, хлопчатобумажной ткани и т.д.) пропитывают смолой и укладывают между горячими плитами прессов. Число уложенных слоев ткани определяет толщину листов и плит. Габаритные размеры прессуемых деталей ограничиваются мощностью гидравлического пресса.

Литье под давлением - один из основных методов переработки, широко применяющихся при производстве изделий из полимерных материалов. При формовании методом литья под давлением перерабатываемый материал нагревается до вязкотекучего состояния (пластицируется) в обогреваемом цилиндре, из которого впрыскивается под действием поршня или червяка в предварительно замкнутую литьевую форму, где материал затвердевает при изменении температуры, приобретая конфигурацию внутренней полости формы. При литье термопластичных материалов расплав, заполнивший форму, охлаждается и затвердевает, затем форма открывается и готовое изделие удаляется из гнезда формы. При переработке термореактивных материалов впрыснутый в форму материал нагревается до температуры отверждения и выдерживается в течение времени, необходимого для полного отверждения изделия. Переработка материалов литьем под давлением состоит из операций подготовки материала и формования. Подготовка материала в литьевой машине заключается в разогреве его до вязкотекучего состояния. Процессы пластикации в червячных и поршневых машинах существенно различаются: в поршневых машинах пластикация осуществляется только в результате прогрева, а пластикация в червячных машинах осуществляется как в результате прогрева (от нагревателей цилиндра), так и в результате выделения тепла трения в витке червяка сдвиговыми усилиями. В червячных конструкциях материал подвергается интенсивному перемеши-ванию, что позволяет выровнить температуру в объеме материала, подготовленного для впрыска. Формование производится в вязкотекучем состоянии, в которое материал переходит при повышенной температуре. При этом основное значение имеет выбор температуры переработки и времени пребывания при повышенной температуре до разложения или отверждения полимера. При увеличении температуры переработки выше определенного предела, характерного для каждого полимера, может произойти его термодеструкция (разложение) или преждевременное отверждение (для термореактивных полимеров). При пониженной температуре переработки материал обладает высокой вязкостью, что затрудняет формование готовых изделий.

Литьевая машина состоит из устройства для дозирования материала, механизмов замыкания формы и инжекции, привода, пультов для управления машиной, а также для контроля и регулирования температуры.

Значительная часть термопластичных полимеров перерабатывается в изделия методом экструзии с использованием экструзионных машин (червячных прессов) различных типов. При переработке гранулированных или порошкообразных термопластов экструдеры предназначаются для непрерывной пластикации и гомогенизации полимера, получения однородного расплава, перемешивания его и выдавливания через формующие головки в виде спрофилированного изделия. С помощью экструдеров производится нанесение тонкослойных покрытий на бумагу, ткани, картон, нанесение изоляции на провода и кабели. Экструдеры применяются и для дегазации, окрашивания, обезвоживания, смешения, пластикации термопластов, реактопластов и эластомеров. Непрерывность и высокая производительность процесса экструзии создают возможность максимальной автоматизации и поэтому червячные экструдеры - это один из наиболее распространенных и перспективных видов оборудования для переработки полимерных материалов.

1. Методы получения изделий из армированных пластиков (контактное формование, пропитка, намотка).

Формование изделий из армированных пластиков имеет особенности, связанные с наличием в их составе армирующих наполнителей, совмещение которых со связующими может осуществляться как в процессе формования изделий, так и предварительно, причем самому наполнителю форму будущего изделия можно придавать до совмещения со связующим. Основные технологические процессы формования делятся на методы открытого и закрытого формования. При открытом формовании одна из поверхностей изделия оформляется в контакте с жесткой поверхностью формы, другая поверхность обычно остается свободной или формуется с помощью резиновой диафрагмы или других гибких элементов. К открытым способам относятся контактное формование, напыление, намотка и ряд других методов. При использовании методов закрытого формования обе поверхности изделия формуются жесткими элементами формы таким образом, что толщина стенки изделия может быть выдержана с высокой точностью. К таким способам относятся прессование, пропитка наполнителей в замкнутой форме и др. Формование изделий контактным формованием Контактное формование (рис.6,а) осуществляют на негативных и позитивных формах с ручной выкладкой рулонного армирующего наполнителя по поверхности формы 1 с одновременной пропиткой его связующим с помощью кистей или распылительного пистолета. Пропитанный материал 2 прикатывается рифленым валком 3 для удаления пузырьков воздуха и уплотнения материала. После уплотнения изделие 4 может покрываться пленкой и дополнительно прикатываться гладким валком для разглаживания неровностей и удаления избытка связующего. Недостатком метода контактного формования является относительно большое колебание содержания связующего в получаемых изделиях, что объясняется непостоянным усилием, которое оказывает оператор на прикатывающий валок. Применение валков с пневматической передачей давления позволяет улучшить качество изделий, а при использовании обогреваемых валков - регулировать вязкость связующего и уменьшать время отверждения.

Недостатком метода контактного формования является относительно большое колебание содержания связующего в получаемых изделиях, что объясняется непостоянным усилием, которое оказывает оператор на прикатывающий валок. Применение валков с пневматической передачей давления позволяет улучшить качество изделий, а при использовании обогреваемых валков - регулировать вязкость связующего и уменьшать время отверждения. Одним из способов ускорения процесса контактного формования является укладка на форму предварительно пропитанной ткани. Пропитку выполняют на пропиточных машинах или специальных устройствах, состоящих из системы тянущих, отжимных и направляющих валков и пропиточной ванны.

Методы прессования и пропитки наполнителя в замкнутой форме относится к закрытым методам формования и позволяют с высокой точностью фиксировать толщину стенки изделия, а также обеспечивают получение высококачественной поверхности изделия. При прессовании (рис.8,а) на пуансон 2, укрепленный на неподвижной плите 1 пресса, укладывают необходимое число слоев наполнителя 3. Связующее 4 под давлением матрицы 5, укрепленной на подвижной плите 6 пресса, распределяется по всей полости формы, пропитывая наполнитель. Метод пропитки наполнителя в замкнутой форме (рис.8,б) состоит в том, что непропитанный сухой наполнитель 2 выкладывают послойно на пуансоне 1. После этого пуансон 1 и матрица 3 смыкаются, сжимая наполнитель до окончательных размеров изделия. Герметичность полости формы достигается установкой уплотняющего кольца 4. Благодаря разрежению, создаваемому в полости формы, связующее засасывается из бака 5 и пропитывает наполнитель. Метод используется при формовании различных оболочек, емкостей и других изделий, для которых требуется высокое качество.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)