Курсовая работа: Технология изготовления изделий из фенопластов методом прессования

1.4 Обоснование выбора метода переработки

Для формования монолитных тонкостенных изделий из заготовок термопластов (листов, труб и др.) применяют штамповку (штампование) и ее разновидности (механо-пневмоформование, пневмоформование, вакуумформование и др.).

Штамповку используют преим. для формования крупногабаритных объемных изделий из заготовок, получаемых литьем, прессованием, литьем под давлением или экструзией и переведенных нагреванием в эластическое состояние. Нагретая заготовка под действием давления изменяет форму, заполняя оформляющую полость штампа, имеющего температуру ниже температуры стеклования полимерного материала. Для фиксации полученной конфигурации отформованное изделие охлаждают под давлением. При штамповке можно совмещать операцию изготовления заготовки и получения из нее изделия. Заготовку в этом случае получают литьем под давлением или экструзией и, не давая ей охладиться ниже температуры стеклования, подвергают штамповке. В зависимости от конструкции применяемого оборудования и оснастки, формы и размеров заготовки и изделий применяют различные виды штамповки.

Детали со стенками переменной толщины или с рельефом на поверхности изготовляют из сравнительно толстостенных заготовок в жестких штампах, имеющих пуансон и матрицу и устанавливаемых на гидравлических или пневматических прессах (рис. 1). Из всех видов штамповки этот метод наиболее дорог, т.к. требует сопряженных друг с другом пуансонов и матриц.

Рис. 1 Штамповка с помощью жесткого штампа, имеющего пуансон и матрицу: 1 - камера; 2 - матрица; 3 - заготовка; 4 - прижимное кольцо; 5 - пуансон

Механическую штамповку пуансоном (рис. 2, а) через протяжное кольцо и механопневмоформование (рис. 2,б) применяют для изготовления изделий с резко выраженной разнотолщинностью, напр., если дно изделия должно быть значительно толще стенок. При получении изделий, на одну из поверхностей которых необходимо нанести рисунок с мелкими элементами, применяют главным образом штамповку в матрицу эластичным пуансоном, выполненным из губчатой или мягкой монолитной резины.

Рис. 2 Штамповка пуансоном: а - через протяжное кольцо; б - механопневмоформование; 1 - камера; 2 - заготовка; 3 - протяжное кольцо; 4 - прижимное кольцо; 5 - пуансон

Вакуум-формованием через протяжное кольцо (рис. 3, а) из листовых заготовок получают изделия, имеющие форму тел вращения. Заготовку защемляют между прижимным и протяжным кольцом, закрепленными на торце герметичной емкости, в которой создают разряжение. Под действием атмосферного давления заготовка деформируется внутрь емкости, а при создании в емкости избыточного давления -в обратную сторону. Форма и размеры получаемого изделия определяются конфигурацией в плане протяжного кольца и степенью (глубиной) вытяжки заготовки, характеризующейся отношением высоты изделия к его ширине. Вакуумформованием в матрицу (рис. 9,б) при давлении формования до 0,09 МПа получают изделия из тонкостенных заготовок. Если такого давления для оформления изделий недостаточно, применяют пневмоформование в матрицу (рис. 4). Этот метод позволяет также получать изделия более сложной конфигурации.

Рис. 3 Вакуум-формование: а - через протяжное кольцо; б - в матрицу; 1-камера; 2 - заготовка; 3 - протяжное кольцо; 4 - прижимное кольцо; 5 - матрица

Рис. 4 Пневмоформование в матрицу: 1 - камера; 2 - заготовка; 3 - прижимное кольцо; 4 - матрица

В процессе штамповки-вырубки производят изготовление плоских изделий различной конфигурации, имеющих в плоскости детали отверстия различного диаметра. Вырубка изделий осуществляется в штампах, оснащенных режущими элементами (для отделения изделия от заготовки по контуру), прижимом, удерживающим заготовку в необходимом положении, пуансоном и матрицей, производящими пробивку отверстий в заготовке.

1.5 Физико-химические основы технологического процесса

фенопласт сырье фенол прессование

Процесс прессования изделий из реактопластов основан на способности связующего при нагревании в матрице пресс-формы переходить в вязкотекучее состояние, течь под давлением пуансона, заполняя оформляющие гнезда с последующим отверждением для фиксирования формы изделия.

Под действием температуры в связующем пресс-материал начинается химическая реакция отверждения. Например, пресс-материалы, содержащие резольные смолы, при нагревании образуют неплавкие и нерастворимые продукты трехмерной структуры (резиты), благодаря наличию в их макромолекулах реакционноспособных метилольных групп: образование трехмерных химических связей происходит через атом кислорода.

Отверждение фенольных смол резольного типа с образованием сетчатой структуры происходит при нагревании в результате взаимодействия метилольных групп между собой и с атомами водорода в орто - и параположениях и сопровождается выделением воды и формальдегида.

Таблица 9

Свойства матрицы определяют механические свойства композитов при сдвиге, термоустойчивость, химическую стойкость, горючесть, токсичность и технологические режимы получения изделий. Скорость и глубину отверждения (густоту полимерной сетки) можно регулировать подбором отвердителя, катализатора, изменением температуры и длительности реакции поликонденсации (полимеризации).

Статическая прочность сетчатых полимеров возрастает с увеличением частоты химических узлов, а затем, пройдя через максимум, понижается изза роста напряженности полимерной сетки. С увеличением длины и гибкости цепей между соседними узлами сетки повышается ударная прочность сетчатого полимера при снижении его модуля упругости и термостойкости. Наличие технологических дефектов (пор, микротрещин и др.) отрицательно влияет на прочностные свойства.

Следует отметить, что полярность звеньев, частота узлов сетчатого полимера и пористость определяет количество сорбируемой влаги, влияющей на механические и электрические свойства.

Вид армирующего наполнителя определяет макроструктуру композитов. Уровень прочностных и деформационных характеристик композиционных материалов определяется в основном свойствами волокон, их размерами, ориентацией и содержанием в композиции.

Процесс прессования осуществляется в пресс-формах, конфигурация формующих полостей которых соответствует форме изделия. Пресс-форма устанавливается между плитами пресса, создающего необходимое для формования изделия статическое сжимающее усилие.

Основными технологическими параметрами компрессионного (прямого) прессования являются температура прессования, давление прессования и время выдержки под давлением.

1.6 Описание технологической схемы производства

Технологический процесс производства изделий из фенопласта состоит из следующих этапов:

1) Фенопласт на склад сырья

2) Фенопласт на транспортировку 3) Фенопласт в сушилку

4) Фенопласт на транспортировку

5) Фенопласт на прессование

6) Изделие на обработку

7) Изделие на контроль и упаковку

8) Изделие на склад готовой продукции

9) Изделие на продажу

1. Фенопласт на склад сырья

Фенопласт доставляют на склад сырья (СС) на электропогрузчике (ЭП) в полиэтиленовых мешках по 20кг.

2. Фенопласт на транспортировку

Со склада сырья (СС) штабелер (Ш) подает мешки с пресс-порошком на транспортировочного робота (РТ), материал идет на сушку (ЯС).

3. Фенопласт в сушилку

Пришедший, в пакетах, на сушку материал вручную загружают на поддоны сушилки (ЯС).

4. Фенопласт на транспортировку

По окончании процесса сушки, штабелер (Ш) вынимает поддоны с пресспорошком из сушилки (ЯС) и подает на транспортировочного робота (РТ), материал идет на прессование.

5. Фенопласт на прессование

Материал подается к гидравлическому прессу (ПМ), прессовщик загружает пресс-порошок в прессформу, закрывает ее и кладет на стол пресса. После процесса прессования, прессовщик вытаскивает пресс-форму, раскрывает и достает готовые изделия (Д). Обрабатывает пресс-форму сжатым воздухом. Брак (Б) идет на утилизацию, изделие идет на механическую обработку (МО).

6. Изделие на обработку

Рабочий цеха привозит на тележке (Т) готовые изделия (Д), контролер очищает изделие от литника и облоя. Изделие отправляется на контроль и упаковку (ОТК). Брак и отходы на утилизации.

7. Изделие на контроль и упаковку

Рабочий доставляет изделия на конечный визуальный контроль брака и упаковку (ОТК). Изделие упаковывается в индивидуальные коробки, согласно паспорту. Упакованные изделия доставляются на склад готовой продукции (СГП).

8. Изделие на склад готовой продукции.

Упакованное изделие приходит на склад готовой продукции (СГП), разгружается по стеллажам на электропогрузчике (ЭП).

9. Изделие на продажу

Со склада изделие загружают в грузовой автомобиль (ГА) и отправляют на продажу.

1.7 Нормы технического режима и контроля производства

Для производства качественной продукции необходимо осуществлять постоянный поэтапный контроль производства, включающий в себя: проверку на соответствие нормам исходного сырья, оснастки, контроль соблюдения технологических режимов переработки, контроль качества готовой продукции. Поэтапный контроль производства приведен в таблице 3:

Таблица 3

Поэтапный контроль производства

1.8 Виды брака и способы его устранения

Различные отклонения от нормального хода технологического процесса на всех его стадиях приводят к дефектам прессованных изделий. Дефекты - допускаемые отклонения (по ТУ на изделие). Даже при исправной прессформе, доброкачественном материале и хорошо работающем оборудовании возможно появление так называемого технологического брака. Брак - это недопустимое отклонение от основных требований, которым должно отвечать изделие.

Брак может быть по следующим показателям:

- отклонения по механическим свойствам (прочность);

- отклонение по внешнему виду от контрольного образца.

Обычно первичный контроль осуществляется на рабочем месте. Необходимо постоянно стремиться к снижению технологического брака, высокий уровень которого непосредственно повлияет на рентабельность производства. Поэтому следует устранять причины брака не только при прессовании, но и на всех подготовительных стадиях.

Чаще всего при прессовании встречаются такие дефекты, как недопрессовка, вздутия, трещины, складки. Причины возникновения этих дефектов рассмотрены в таблице. За исключением размерных дефектов и брака физико-механическим свойствам, все остальные устанавливаются при наружном осмотре. Размерный брак и ухудшение физико-химических свойств, происходит в основном при нарушении технологического режима прессования, когда полученные изделия годные внешне недостаточно прочные

Таблица 4

Виды брака и способы его устранения