Сущность и разновидность метода пневмовакуумного формования

При формовании можно выделить основные три стадии:

- нагрев листа или ленты до температуры, лежащей в диапазоне высокоэластического состояния материала;

- создание разности давлений воздуха в пространствах, примыкающих к противоположным сторонам разогретого листа, лист деформируется, облегая формообразующую поверхность холодной формы;

- выдержка отформованного изделия в контакте с холодной формой с целью охлаждения материала отформованной детали ниже температуры перехода в твердое состояние (стеклование или кристаллизации).

Пневмовакуумформование является одним из основных методов переработки листовых и пленочных материалов в производстве тары, деталей холодильников и т.д. На производстве применяется большое число разновидностей метода. Наибольшее распространение получил метод негативного формования. Он позволяет формовать изделия, наружная поверхность которых воспроизводит форму внутренней поверхности матрицы. Схема негативного формования представлена на рис. 97.

На рис. 97, а показана схема нагрева листовой заготовки. Первая стадия процесса или стадия свободного формования показана на рис. 97, б, из матрицы, над которой закреплена разогретая заготовка, откачивается воздух, создается разность давлений над листом и под ним, и заготовка начинает деформироваться.

Рис. 97.

Стадия формования на инструменте может быть разбита на две: стадию оформления боковых стенок (рис. 97, в) и стадию оформления днища (рис. 97, г). При соприкосновении разогретого листа с холодными стенками матрицы образуется корка застеклованного материала, препятствующая его дальнейшей вытяжке. Вытяжка идет по-прежнему за счет участков заготовки, не коснувшихся поверхности матрицы, т.е. идет уменьшение толщины этих участков, утолщаются стенки изделия. Наиболее тонкими они получаются в углах между днищем и стенками изделия (рис. 97, д).

Таким образом, недостатком негативного метода формования является значительная разнотолщинность изделия при глубокой выдержке, особенно в углах и местах переходов (при малой глубине изделия разница в толщинах не столь значительна).

Позитивный метод (формование на пуансоне) дает возможность получить изделие, внутренняя поверхность которых воспроизводит рисунок или тиснение оформляющего инструмента. Этот метод рекомендуется для изготовления изделий, отношение глубины к ширине которых не превышает 0,5, с плавными переходами между образующими поверхностями. При формовании этим методом (рис. 98) разогретый лист соприкасается в первую очередь с верхним торцом пуансона, на котором образуется днище будущего изделия. Это и обусловливает то, что при позитивном формовании наибольшую толщину имеет днище изделия. Дальнейшее изменение формы заготовки происходит вследствие вытяжки материала, образующего боковые стенки изделия. Это приводит к тому, что наиболее тонкой получается горловина изделия. Материал вдоль стенки формовочной камеры идет обычно в отходы.

Рис. 98 Рис. 99

Свободное формование (формование без оформляющего инструмента) применяют в основном для получения изделий из прозрачных листовых материалов. Детали, полученные этим методом, отличаются повышенными оптическими характеристиками.

При свободном формовании лист закрепляется в зажимной раме-пройме рис. 99, а, установленной на вакуумной или пневматической камере, нагревается и затем формуется, не касаясь, однако, стенок камеры. При этом деформация заготовки продолжается до тех пор, пока не наступит равновесие между действующим на лист усилием формования и напряжением, возникающим при этом в самом термопласте. Если усилие формования не уравновешивается напряжением, то деформация заготовки будет продолжаться вплоть до разрыва формуемого листа.

При создании преграды заготовки на определенной высоте получают изделие с плоским или частично плоским днищем рис. 99, б.

Каждый из рассмотренных методов переработки листовых и пленочных материалов имеет особенности, не позволяющие производить изделия сложной конфигурации или глубокой вытяжки. В связи с чем разработаны методы, сочетающие элементы негативного, позитивного, свободного, механического формования. Негативное формование с предварительной пневматической вытяжкой (сочетание негативного и свободного методов формования) показано на рис. 100.

Рис. 100

Под листом термопласта, закрепленным в зажимном устройстве и разогретым до высокоэластического состояния (рис. 100, а), с помощью сжатого воздуха создается избыточное давление. Лист деформируется, как в процессе свободного формования (рис. 100, б), при этом его толщина равномерно уменьшается. После достижения листом необходимой степени вытяжки подача сжатого воздуха в матрицу прекращается и создается формующий перепад давлений, обеспечивающий вхождение раздутой заготовки внутрь матрицы и плотное прижатие термопласта к рабочим поверхностям формы (рис. 100, в). Предварительная пневматическая вытяжка обеспечивает меньшую разнотолщинность изделий и позволяет получать изделия более глубокие, при простом негативом формовании.

Рис. 101

Позитивное формование с предварительной пневматической вытяжкой (сочетание позитивного и свободного метода) показано на рис. 101.

Негативное формование с предварительной механопневматической вытяжкой (сочетание негативного, свободного формования и протяжки) показано на рис. 102.

Рис. 102

Зажатый в прижимной раме лист нагревается (рис. 102, а) и затем под действием подаваемого в матрицу сжатого воздуха раздувается в пузырь (рис. 102, б). Избыточный воздух выходит через стык листа и матрицы. Сверху в пузырь опускается пуансон (рис. 102, в, г), придающий заготовке форму, близкую к форме готового изделия. Затем в матрице создают формующий перепад давлений, и лист плотно прилегает к ее поверхности (рис. 102, д). При рассматриваемом способе формования изделие получается почти равнотолщинным.