Изготовление деталей из пластмасс в твердом состоянии

Из пластмасс в твердом состоянии различными способами получают листы, плиты, тру6ы, профили различного сечения.

1. Разделительная штамповка. Способ включает операции: вырубку, пробивку, обрезку, зачистку. Наибольшее применение из них получили вырубка и пробивка. Вырубку и пробивку делают на вырубных штампах, аналогич­ных по конструкции штампам для металла. При штамповке из листовых пластиков можно получить детали сложного профиля. Вырубку и пробивку отверстий рационально производить в ма­териалах толщиной до 3 мм и, как правило, без нагрева.

Обработка резанием. Пластмассы поддаются всем видам обработки резанием на обычных металлоре­жущих или деревообрабатывающих станках. Однако особенности строения требуют соблюдения некоторых требований к технологии обработки и конструкции режу­щего инструмента.

-Низкая теплопроводность пластмасс способствует концентра­ции тепла в зоне резания, что ведет к значительному нагреву ин­струмента и пластмасс. Под действием тепла смолистые составляющие налипают на рабочие поверхности инструмента.

-При обработке пластмасс с абразивными наполнителями (кварц, асбест, стекловолокно и др.) инструмент обладает малой износо­стойкостью. Поэтому для обработки таких пластмасс применяют инструмент из твёpдыx сплавов.

-Из-за возможного влагопоглощения и набухания реактопластов с волокнистыми и слоистыми наполнителями охла­ждающие жидкости не применяются.

-При обработке пластмасс образуется много пыли, выделяются вредные газы, поэтому станки должны быть оснащены местной вен­тиляцией.

-Резку листовых пластмасс толщиной до 3 мм осуществ­ляют с помощью гильотинных или дисковых ножниц. Материал толщиной более 3 мм разрезают ленточными и диско­выми пилами из быстрорежущей стали или обрезными алмазными кругами. Ленточные пилы лучше прово­дят тепло, поэтому они более пригодны для распиливания плит большей толщины; узкие полотна применяют для фигурной резки, широкие  для прямой.

Точение пластмассовых деталей производится на обычных металлорежущих станках. Для точения применяют резцы из быстрорежущей стали и твердых сплавов.

Термопласты (оргстекло, винипласт, полиамиды) обрабатывают с большой скоростью и глубиной резания, но малой подачей. При точении термопластов обычно применяют охлаждение эмульсией или водой, при точении реактопластов (гетинакса, текстолитов, волокнитов) – сжатым воздухом.

Фрезерование выполняется на фрезерных металлообрабатыва­ющих станках.

Термопласты обрабатывают фрезами из быстроре­жущей стали, реактопласты  фрезами, оснащенными пластин­ками из твердых сплавов.

При фрезеровании пластмасс следует: фрезеруемую деталь жестко закреплять на станке; для охлаждения инструмента применять сжатый воздух.

Сверление отверстий, в особенности глубоких, в деталях из пластмасс представляет трудности. Поэтому следует правильно выбирать конструкцию сверла, его материал и геометрические параметры, режимы обработки, смазки и охлаждения зоны резания, а по возможности опера­ции сверления желательно исключать. Необходимым условием качественного сверления являются: большая скорость резания, небольшие подачи и частый вывод сверла из отверстия для удаления стружки. Охлаждение обычно обеспечивается сжатым воздухом.

Для сверления отверстий в термопластах применяют спиральные сверла. Кроме спиральных сверл для сверления отверстий в пластмас­сах применяют перовые сверла, трубчатые сверла, алмазные сверла-коронки.

Нарезание резьбы на пластмассовых деталях затруднительно, поэтому требует строгого соблюдения режимов резания, охлаждения, выбора инструмента.

Наружные резьбы нарезают резцами, плашками, внут­ренние - азотированными или хромированными метчиками.

Резьбу большого диаметра нарезают на токарно-винторезных станках с небольшой скоростью и глубиной резания с применением СОЖ из смеси парафинового масла и керосина. Небольшие наружные и внутренние резьбы нарезают плашками и метчиками из быстрорежущей стали при очень низких скоростях резания и смазке маслом или мыльным раствором.

Резьбу на деталях со слоистыми наполнителями (гетинакс, текстолит) нарезают только перпендикулярно слоям наполнителя, иначе возможно их расслаивание.

Шлифование деталей из термопластов проводят суконными и фланелевыми кругами с пастой или наждачной бумагой с абразивом зернистостью 150...250. Термореактивные пластмассы шлифуют абразивными кругами, наждачными полотнами или бумагой. Шлифование осуществляют с большими скоростями, при кратковременном контакте детали с кругом и усилии прижима в пределах 0,05...0,15 МПа.

Полирование пластмасс производят на полировальных станках суконными, хлопчатобумажными или байковыми кругами с пастами (ГОИ, ВИАМ-2 и др.).

Сварка и склеивание пластмасс

Сварку применяют для получения неразъемных соединений деталей из термопластов; склеивают пластмассы с другими материалами (металлами, деревом, др.).

Сварку пластмасс осуществляют, применяя теплоноситель (на­гретый газ или инструмент) или нагрев ТВЧ, ультразвуком, трением.

Сварку газовым теплоносителем применяют при изготовлении труб, корпусов, емкостей из листового винипласта, полистирола, полиэтилена. В качестве теплоносителя используют воздух, углекислый газ. Газ нагревают до температуры 180...220 ºС в специальных сварочных пистолетах, обогреваемых электронагревателями.

П ри сварке с присадочным материалом (рис.7, a) струя нагретого газа направляется из сопла 2 на кромки деталей 1 и при­садочный пруток 3 диаметром 2...4 мм из того же пластика и нагре­вает их до вязкотекучего состояния. При надавливании пруток привариваетcя к размягченным кромкам, образуя шов.

При сварке без присадочного материала сварочный пистолет 2 (рис.7, б) устанавливают в створ свариваемых листов 1. Дав­ление сварки осуществляется роликами. Скорость такой сварки составляет 12...20 м/с.

Сварку нaгpeтым инструментом применяют для соединения труб и прутков встык, листовых и пленочных материалов внахлестку. Источником нагрева служит нагретый инструмент (паяльник), пере­дающий тепло при контакте с мате­риалом и разогревающим его до вяз­котекучего состояния. После уда­ления инструмента поверхности сва­риваемых деталей сдавливают, чем и обеспечивают их сварку.

Сварка трением, как и металлов, основана на использовании для разогрева торцовых поверхностей свариваемых дета­лей тепла, выделяющегося при их трении. Сварку труб, прутков осуществляют на токарных станках.

Сварка с нагревом ТВЧ основана на использовании тепла, выде­ляющегося за счет диэлектрических потерь в зоне высокочастотного электрического поля.

Ультразвуковая сварка пластмасс мало отличается от ультразвуковой сварки металлов. Для сварки ультразвуком листовые пластики зажимают между прижимом и волноводом магнитострикционного вибратора. При прохождении через обмотку вибратора тока частотой более 20 кГц колебания передаются на свариваемый материал, где трансформируются в теплоту. При сварке ультразвуком материал разогревается только в зоне контактирующих поверхностей, что исключает перегрев. Важным преимуществом этого вида сварки является то, что ее можно осу­ществить в труднодоступных местах, применяя для этого специальные (например, отогнутые) волноводы.

Склеивание пластмасс. Технологический процесс склеивания пластмасс определяется их химическим составом и структурой, а также свойствами клеев.

*Детали из термопластов склеивают преимущественно раствори­телями, например оргстекло и винипласт  дихлорэтаном, поли­стирол  бензолом. Склеивание полиэтилена, полипропилена, фторопласта требует предварительной обработки поверхностей растворами различных реа­гентов. После такой обработки их склеивают полиуретановыми или фенолоформальдегидными клеями.

*Для склеивания деталей из реактопластов применяют клеи на основе фенолоформальдегидных, полиуретановых, полиэфирных, эпоксидных смол. Склеивание производят без подогрева (клеи ВИАМ Б-3, ПУ-2, ВК-5) и с подогревом до температуры 150...250 ºС (клеи БФ-2, БФ-4, ВК-З, ВС-I0Т, ВК-2, эпоксид П и др.).

Технологический процесс склеивания деталей состоит из под­готовки их поверхностей к склеиванию и не­посредственного склеивания: нанесения клея, выдержки для уда­ления растворителя, выдержки под прессом.

Вывод: Разнообразие применяемых в промышленности пластмасс определяет различие технологий изготовления деталей из них. Широкий спектр технологий позволяет изготавливать изделия разные по назначению и самой сложной формы.