Физико-химические основы строения полимеров

5. Намотка с переменным  углом армирования характерна  намоткой по спирали с переменным  по длине оправки углом армирования  и корректировкой этого угла  от слоя к слою; недостатки - сложное  программное оборудование, низкая  производительность; преимущества - возможна  намотка конусов без отходов.

6. Планарная намотка  характерна  планарной намоткой от полюса  к полюсу; недостатки - низка тангенциальная  прочность, значительная неравномерность  прочности полюсов; преимущества - можно  использовать упрощенное оборудование, максимальная прочность вдоль  оси.

Типы применяемых оправок для намотки:

1. Неразборные- применяют для цилиндрических деталей.

2. Разборные из металлических  элементов- применяют для деталей с поднутрениями.

3. Выплавляемые из легкоплавких сплавов - применяют для сложных деталей.

4. Размаваемые - применяют для деталей замкнутой формы.

5. Разборные с разрушаемыми элементами - применяют для сложных деталей в единичном производстве.

Режимы переработки полимеров . Из ранее сказанного следует, что к параметрам режимов обработки относят температуру расплава и инструмента, давление формования, время заполнения и время выдержки под давлением, а также разность температур между соседними зонами пластикационного цилиндра.

Рациональные режимы получения изделий выбирают в зависимости от условий их эксплуатации. Направленное изменение параметров переработки позволяет получить требуемую структуру и свойства изделий. Так с увеличением указанных параметров режимов переработки возможно управлять усадкой, стабильностью размеров и формы, стойкостью к растрескиванию, теплостойкостью, морозостойкостью аморфных и кристаллизующихся полимеров.

Выбранные технологические параметры переработки уточняют по отдельным показателям качества изделий. Уточнение производят на основе зависимости между технологическими параметрами и микроструктурой изделий, определяющей качество. Для аморфных полимеров определяют ориентацию, и в случае превышения расчетной величины технологические параметры корректируют в направлении снижения ориентации. Для кристаллизующихся полимеров рассчитывают макроструктуру (размеры отдельных слоев и зон) при выбранных технологических параметрах. Формирующуюся структуру по относительной площади слоев и зон сравнивают со структурой, обеспечивающей требуемое качество. В случае отклонения параметров формирующейся макроструктуры от параметров качественных изделий технологические параметры корректируют.

При изготовлении изделий возможен брак (пузыри, утяжины, коробление, уменьшение размеров и т.п.). В этом случае также корректируют технологические параметры переработки.

Выбранные параметры затем корректируют с целью получения наибольшей производительности при обеспечении качества изделий.

Режимы переработки некоторых марок термопластов представлены в табл. 3, реактопластов - в табл. 4.

4.3. Способы механической  обработки

Общие сведения. Механическую обработку деталей из пластмасс применяют с целью: 1 - изготовления более точных , чем при прессовании или литье деталей; 2 - изготовления деталей из листовых пластиков , так как эти материалы поставляют в виде листов, плит, труб и фасонных профилей; 3 - удаления литников, облоя, грата, пленки в отверстиях и т.п. - отделки (на отдельных заводах трудоемкость этих операций около 80% общей трудоемкости изготовления пластмассовой детали); 4 - более экономичного изготовления деталей сложной конфигурации ; 5 - изготовления деталей в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Механообработка пластмасс по сравнению с обработкой резанием металлов имеет специфические особенности из-за ее низкой теплопроводности, вязкости, абразивных свойств, которые определяют характерные требования, предъявляемые к конструкции и геометрии режущего инструмента, к конструкции и оснастке станков.

При механообработке пластмасс различают следующие способы: а) разделительную штамповку, б) обработку пластмасс резанием.

Разделительную штамповку применяют для изготовления деталей из листовых материалов. При этом выполняют следующие операции: вырубку, пробивку, отрезку, разрезку, обрезку, зачистку. Наиболее распространены операции вырубки, пробивки, разрезки, зачистки.

Обработку пластмасс резанием применяют для отделки (удаления литников, облоя, пленки и др.) после горячего формообразования деталей и как самостоятельный способ изготовления деталей из поделочных пластмасс. При этом выполняют следующие операции: разрезку, точение, фрезерование, сверление, нарезание резьб, шлифование, полирование.

4.3.1. Особенности механической  обработки

При разделительной штамповке, наряду с известными особенностями для штамповки металлов, имеют место особенности, связанные с резкой анизотропией механических свойств пластмасс в плоскости листа и перпендикулярно ей: расслоение, трещины, ореолы и изменение цвета. Эти особенности вызваны значительными напряжениями сжатия и изгиба, достигающими предела прочности. Расслоение материала по толщине характерно для слоистых пластиков (гетинакса, стеклотекстолита и др.) и возникает по периметру разделения на расстоянии до 3-5 S от поверхности разделения; трещины возникают чаще всего со стороны пуансона у поверхности - поверхностные трещины, сплошные трещины возникают при недостаточном расстоянии между отверстиями; ореолы - вспучивание и изменение цвета материала вдоль периметра отверстия, вызванное расслоением материала.

Особенности о б р а б о т к и металлов р е з а н и е м полностью относятся и к обработке пластмасс. Однако особенность строения и состава накладывают дополнительные особенности.

Относительная низкая плотность, невысокая прочность и твердость пластмасс обусловливают малое сопротивление пластмасс сжатию и срезу при обработке резанием, и усилия резания оказываются значительно меньшими, чем при обработке металлов. Поэтому появляется возможность применять для обработки пластмасс высокие режимы резания.

При обработке реактопластов образуется стружка надлома, легко рассыпающаяся, а при резании термопластов в большинстве случаев образуется непрерывная сливная стружка. При резании пластмасс возникают сравнительно высокие температуры (до 500 С) на трущихся поверхностях инструмента, а на деталях возникают прижоги. Это объясняется тем, что теплопроводность пластмасс в несколько раз меньше, чем у металлов.

После механообработки в поверхностных слоях детали возникают остаточные напряжения , которые складываясь с монтажными напряжениями (например, при затяжке болтов, винтов), часто приводят к появлению мелких поверхностных трещин. Для уменьшения остаточных напряжений при обработке реактопластов применяют различные технологические приемы: сжатие материала в зоне сверления, попутное фрезерование, многооперационное сверление с минимальным припуском на последнем переходе; для термопластов - умеренный нагрев.

4.3.2. Характеристика способов  механической обработки

Разделительная штамповка. Схема выполнения и сущность разделительных операций подобна соответствующим операциям листовой штамповки металлов (вырубки, пробивки, резки и др.). Однако с целью уменьшения расслоения, трещин и др. в зоне разделения рекомендуют заготовку прижимать с давлением до 0,8 sв разделяемого материала. На ряде заводов для снижения брака по трещинам и расслоению применяют штамповку-пробивку гетинакса незакрепленным пуансоном (для печатных плат). При этом пуансон движется относительно детали в одном направлении. Для вырубки (пробивки) листовых пластиков применяют штамповку с ультразвуковыми колебаниями пуансона. С той же целью платы перед штамповкой нагревают в термостатах до 80-90 С при выдержке 6-8 мин. или штампуют через картонные прокладки.

Для разделительных операций используют оборудование: парнодисковые ножницы, кривошипные прессы. Основным инструментом являются штампы, к которым предъявляют повышенные требования по точности в сравнении со штампами для металлов.

Отделка изделий и обработка резанием

З а ч и с т к а - это отделочная операция, применяемая для удаления облоя (грата) и литников после горячего формования детали. Различают слесарную, дробеструйную зачистку и другие способы. Слесарная зачистка выполняется в условиях мелкосерийного производства или когда другими способами невозможно обработать деталь. Она выполняется с помощью инструментов: напильника, скальпеля, надфиля, кусачек и др. Деталь закрепляют на поворотных тисках. Д р о б е с т р у й н а я о б р а б о т к а применяется для удаления грата толщиной до 0,2 мм путем обдувки деталей дробью из неабразивных материалов (кусочки капроновой лески). Скорость обдувки 3000-4200 м/мин.

Галтовка применяется для массового удаления грата после горячего формования или шлифования и полирования изделий небольшого размера. Галтовку выполняют в горизонтальных или наклонных барабанах, которые заполняют изделиями и вспомогательными материалами и приводят во вращение. Вспомогательными материалами являются стальные шарики, шпильки, дробь или шары из плавленной окиси алюминия. Грат снимается в результате ударов и трения и удаляется из барабанов через сетчатые стенки или дно. Шлифование или полирование в галтовочных барабанах выполняют с помощью кусочков пемзы, восковых шаров или деревянных блоков, пропитанных полировальной пастой. Продолжительность галтовки 0,5-1,5 часа.

Р а з р е з к у применяют для раскроя листовых материалов. Для реактопластов используют карборундовые круги средней твердости на вулканитовой связке с размером зерна 0,25-0,50 мм; скорость разрезки 1500-2400 м/мин. Круги обладают значительно большей износоустойчивостью, чем отрезные фрезы или циркульные пилы.

Для разрезки термопластов рекомендуют использовать абразивные круги, облицованные по боковым сторонам рифленой металлической пленкой, которая уменьшает трение круга о стенки пропила и хорошо рассеивает тепло в окружающую среду.

Для разрезки листовых пластмасс используют в условиях мелкосерийного производства разнообразное металлорежущее оборудование - ножницы, фрезерные ленточно-отрезные станки и др.; в условиях серийного и массового производства - специальные станки.

Точение реактопластов выполняют при глубине резания 0,5-3мм, подаче 0,05-0,50 мм/об, скорости 20-800 м/ мин в зависимости от марки и вида обработки (черновое, чистовое); термопласты обрабатывают при глубине резания 0,5-4 мм, подаче 0,02-0,5 мм/об, скорости 50-1000 м/мин в зависимости от марки и вида обработки (черновое, чистовое).

Сверление производят при подаче 0,05-0,6 мм/об и скорости 10-80 м/мин в зависимости от марки материала.

Фрезерование реактопластов производят при глубине резания 1-7 мм, подаче 0,05-0,8 мм/зуб и скорости - 100-500 м/мин; термопласты фрезеруют при глубине резания 1-10 мм, подаче 0,03-0,30 мм/зуб, скорости 100-1000 м/мин в зависимости от марки материала и вида обработки (черновая, чистовая).

Нарезание резьб на всех пластмассах может быть выполнено в соответствии с обрабатываемостью резанием; наибольшая трудность возникает при нарезании резьб на волокнистых и слоистых пластмассах из-за их расслоения (срыва ниток, скалывания и др.). Наиболее надежным и высокопроизводительным является шлифование резьб абразивным кругом, заправленным на угол профиля резьбы. Например, для стеклопластов используют круги КЗ6СМ1 со скоростью вращения 20-25 м/сек, скорость вращения детали 15-20 м/мин.

Шлифование выполняют карборундовыми кругами средней твердости на керамической или бакелитовой связке с размером зерен 0,8-0,5 мм для черновой и 0,25-0,16 мм для чистовой обработки. Часто применяют и шлифовальную шкурку с той же зернистостью.

Полирование применяют для получения после механообработки поверхности высокого качества. Полирование производят мягкими кругами толщиной до 120 мм. Круги представляют собой пакет, составленный из муслиновых дисков различного диаметра 350-450 и 150-200 мм; применяют и фетровые круги. При обработке часть диска покрывают абразивной пастой - окисью хрома, другая часть остается свободной от пасты и служит для протирки изделий.

Точение, сверление, фрезерование и др. выполняют на быстроходных станках, применяемых в металло- и деревообработке. В условиях массового производства изготовляют специальные станки, оснащенные зажимными приспособлениями и устройствами для улавливания и отсоса стружки и пыли. Инструменты - резцы, сверла, фрезы изготовляют из различных инструментальных сталей, особенно эффективно использование твердосплавных и алмазных инструментов.

Качество механообработки обеспечивается при работе острозаточенным инструментом. Для повышения качества обработки применяют алмазные инструменты. Достигаемая точность обработки термо- и реактопластов определяется способом обработки:

1. Наружное и внутреннее  шлифование, двукратное развертывание - 6-7 квалитет; 2. Однократное развертывание, чистовое точение - 7-8 квалитет; 3. Сверление, чистовое точение и фрезерование - 8-10 квалитет; 4. Черновое точение - 11 квалитет; 5. Черновое фрезерование - 12-13 квалитет.