Изготовление деталей из пластмасс

Пластические массы (пластмассы) - материалы, основу которых составляют природные или синтетические высокомолекулярные соединения. При этом, высокомолекулярные соединения состоят из большого числа низкомолекулярных соединений (мономеров), связанных между собой силами главных валентных связей.

Полимеры- соединения, большие молекулы (макромолекулы) которых состоят из одинаковых структурных звеньев.

Форма макромолекул полимеров может быть:

- линейная;

- разветвленная;

- пространственная (сшитая).

Источниками сырья для изготовления пластмасс служат природный газ, продукты нефти, уголь и древесина. Эти источники доступны и дешевы.

Основой, определяющей свойства пластмасс являются полимеры, которые делятся на две большие группы:

I.Термопластичные (термопласты):

1) Полиэтилен (высокого давления – ПЭВД и низкого давления – ПЭНД);

2) Полистрол;

3) Фторопласты;

4) Органические стекла;

II.Термореактивные (поликонденсационные смолы или реактоплласты):

1) Фенолоформальдегидные (бакелитовая смола, фенопласт и др.);

2) Полиэфирные;

3) Эпоксидные;

4) Кремний – органические.

Термопластичные полимеры при нагревании размягчаются, а при охлаждении твердеют, при повторных нагревах эти полимеры (смолы) сохраняют способность размягчаться и отверждаться.

Термореактивные полимеры при нагревании (до Т=150-180⁰С) в результате химической реакции переходит в твердое, необратимое состояние. При этом из нитевидных молекул полимеров образуются пространственные жесткие «конструкции».

Поведение термопластов и реактопластов под действием теплоты оказывает решающее влияние на ТП переработки пластмасс в детали.

В зависимости от числа компонентов все пластмассы подразделяются:

1) Простые:

- полиэтилен;

- полистирол и др;

2) Композиционные:

- фенопласты;

- аминопласты и др.

Простые состоят из одного компонента – синтетической смолы.

Композиционные состоят из нескольких составляющих, каждая из которых выполняет определенную функциональную роль. В композиционных пластмассах смола является связующим для других составляющих.

Свойства связующего во многом обусловливают физико-механические и технологические пластмассы. Содержание связующего в пластмассах достигает 30-70%.

Помимо связующих в состав композиционных пластмасс вводятся следующие составляющие:

1. Наполнители различного происхождения для повышения механической почности, теплостойкости, уменьшения усадки и снижения стоимости композиции:

а) органические наполнители:

- древесная мука;

- хлопковые очесы;

- целлюлоза;

- хлопчатобумажная ткань;

- бумага;

- древесный шпон и др;

б) неорганические наполнители:

- графит;

- асбест;

- кварц;

- стекловолокно;

- стеклоткань и др.;

2. Пластификаторы, увеличивающие эластичность , текучесть, гибкость и уменьшающие хрупкость пластмасс:

- дибутилфталат;

- кастфовое масло и др.

3. Смазывающие вещества, увеличивающие текучесть, уменьшающие трение между частицами композиций и устраняющие прилипание к пресс- формам:

- стеарин;

- олеиновая кислота и др.;

4. Катализаторы, ускоряющие отвердение пластмасс:

- известь;

- магнезия и др.;

5. Красители, придающие пластмассам нужный цвет:

- сурик;

- нигрозин и др.;

6. Газообразователи для изготовления газонаполненных пластмасс, которые разлагаются при нагревании с выделением газообразных продуктов.

В зависимости от механической прочности композиционные пластмассы подразделяются на три основные группы:

1) Низкой прочности:

– полиэтилены (трубы, детали для вентиляционных установок, гальванических ванн и т.д.);

- фторопласты (для деталей, работающих вы агрессивных средах и при значительных колебаниях температуры);

2)Средней прочности:

- фенопласты (корпусные детали приборов, панелей, разьемников, выключателей и др.);

- полистиролы (для изготовления деталей радио- и электроаппаратуры);

- полиамиды (капрон, капралон, полиамидная смола –610 и другие пластмассы для изготавлекния зубчатых колес, подшипники скольжения и др.);

3) Высокой прочности:

- стеклопластики (для корпусных деталей автомобилей, лодок, самолетов и т.д.);

- термореактивные пресс-материалы АГ-4С, АГ-4В и др.;

- термопласты, армированные стекловолокном.

В зависимости от назначения различают следующие основные группы пластмасс:

1.Конструкционные, применяемые для деталей машин, они, как правило, представляют собой композиции из термореактивных смол;

2.Коррорзионно-стойкие, применяемые для деталей, соприкасающихся с агрессивными средами (фторопласты, полихлорвинилы);

3.Теплозащитные (асботекстолит, стеклотекстолит и др.);

4.Прокладочно- уплотнительные;

5.Электроизоляционные (гетинакс, фторопласты и др.);

6.Фрикционные (асботекстолит и др);

7.Антифрикционные;

8.Светопрозрачные (органическое стекло);

9.Декоративные (гетинаксы и др).

Основными технологическими свойствами пластмасс являются:

- текучесть;

- усадка;

- скорость отвердения (реактопластов);

- термостабильность.

В зависимости от физического состояния полимерных материалов, их технологических свойств и других факторов все ТМ переработки пластмасс в детали наиболее целесообразно сгруппировать следующим образом:

I.Переработка в вязкотекучем состоянии:

1) Горячее прессование, для изготовления деталей из термореактивных пластмасс с порошковыми и волокнистыми наполнителями:

а) Прямое прессование (копрессионное), осуществляется в закрытых пресс- формах на гидропрессах;

б) Литьевое прессование, для получения сложных деталей с глубокими отверстиями, резьбой и со сложной металлической арматурой;

2) Прессование листов и плит, для получения гетинакса, текстолита, асботекстолита, древеснослоистого пластика на многоэтажных гидропрессах;

3) Литье под давлением, для изготовления деталей сложной формы с различной толщиной стенок, глубокими отверстиями с резьбой, ребрами жесткости от нескольких граммов до 1 кг. Производится на специальных автоматических литьевых машинах и применяется главным образом для переработки термопластов: полиэтилена, винипласта, полистирола, полиамидов и др.;

4) Выдавливание, или экструзия, для получения труб, прутков и профилей различного сечения, пленок, лент, нанесения изоляции на провода и т.д. Выдавливание осуществляется на специальных червячных машинах – экструдерах:

а) непрерывное выдавливание, для изготовления профилей различного сечения;

б) способ раздува, для получения пленок из термопластичных мягких материалов (полиэтилена, полипропилена и др.);

в) выдавливание листов и пленок через щелевые головки;

5) Центробежное литье, для изготовления крупногабаритных и толстостенных деталей (кольца, шкивы, зубчатые колеса и т.п.);

6) Формование, для изготовления тары, емкостей и т.д. из термопластичных материалов:

а) раздув сжатым воздухом;

б) ротационное литье;

в) литье под низким давлением и др.

II.Переработка в высокоэластичном состоянии:

1) Пневматическое формование, для получения полых изделий типа банок, бутылей, баков способом выдувания из листов и трубчатых заготовок;

2) Вакуумное формование, для получение изделий по форме тел вращения малой глубины;

3) Штамповка, для получения неглубоких изделий типа козырьков, стекол осветительных устройств, обтекателей и .п. из нагретых листовых термопластов;

III.Производство деталей из жидких полимеров:

1)Контактное формование, для изготовления из стеклопластиков крупногабаритных деталей (корпусов лодок и судов, кузовов автомобилей и т.п.);

2)Вихревое напыление;

3)Намотка, для получения стеклопластиковых труб;

4) Центробежное литье, для изготовления полых деталей в виде тел вращения толщиной , диаметром и высотой , а также для получения труб с толщиной стенки s=5-7 мм, диаметром 75-120мм и длиной ;

5) Литье под давлением, для изготовления деталей технологической оснастки (шаблоны, пуансоны и матрицы пресс – форм) из полиэфирных и эпоксидных смол, стиракрильных композиций;

IV. Изготовление деталей из пластмасс в твердом состоянии (листов, плит, труб, профилей различного сечения):

1) Разделительная штамповка:

а) Вырубка;

б) Пробивка;

в) Обрезка;

г) Зачистка и др.;

2)Обработка резанием, выполняется на обычных металлорежущих или деревообрабатывающих станках:

а) Точение;

б) Фрезерование;

в) Сверление отверстий;

г) Нарезание резьбы;

д) Шлифование;

е) Полирование и др.;

V. Сварка пластмасс:

1) Сварка газовым теплоносителем, для изготовления труб, корпусов, аппаратов, ванн и других емкостей из листового винипласта, полистирола, полиэтилена и других термопластов с присадочным материалом и без него;

2) Сварка нагретым инструментом, для соединения труб и прутков встык, а также листовых и пленочных материалов внахлестку;

3) Сварка трением, для сварки труб, прутков и др.;

4) Сварка с нагревом ТВ4, осуществляется на специальных машинах, обеспечивающие роликовую, точечную и прессовую сварку пленок, листов и труб;

5) Ультразвуковая сварка;

VI. Склеивание пластмасс:

1) Склеивание деталей из термопластов растворителями:

а) Оргстекло дихлорэтаном;

б) Полистирол бензолом;

2) Склеивание полиэтилена, полипропилена, фторопласта и других пластиков полиуретановыми или фенолформальдегидными клеями с предварительно обработанными поверхностями;

3) Склеивание реактопластов полиуретановыми, фенолоформальдегидными, полиэфирными, эпоксидными и другими клеями.