Технологічне оснащення для термоформування
Метод термоформування листових і плівкових термопластів використовує велику гаму найрізноманітнішої технологічної оснастки (пройми, матриці, пуансони формующие і витяжні, натяжні рами і т.д.). При цьому існують варіанти використання однієї і тієї ж оснащення в поєднанні з різноманітними технологічними прийомами.
Технологічне оснащення для термоформування об'ємних виробів з листових і плівкових термопластів можна класифікувати за виконуваної функції на:
· Оформляють оснастку, яка надає заготівлі, формуемости за допомогою вакууму або стисненого повітря, вид готового виробу (наприклад, пройми при вільному формуванні);
· Форму оснащення, яка сама безпосередньо формує заготовку і надає їй форму готового виробу (наприклад, матриці при негативному формуванні);
· Допоміжну оснащення, що використовується для попереднього механічного витяжки перед формуванням або для інших допоміжних цілей (виріб не відтворює геометрію допоміжної оснащення).
За методом здійснюється на даній оснащенні формування її можна розділити на пройми (для вільного формування), негативну, позитивну і негативно-позитивну.
За методом встановлення на обладнання оснащення ділиться на стаціонарну і знімну, за кількістю одночасно формуемости виробів - на одногнездная і многогнездная.
Технологічне оснащення для термоформування може бути жорсткою і еластичною; рознімної; двосторонньої; з вставними або заставними рухомими або нерухомими знаками; з термостатування або без нього.
Хороші теплоізоляційні властивості деревини сприяють тому, що на поверхні виробів ніколи не утворюється плям переохолодження. Однак, при тривалій безперервній роботі форми можливий її перегрів, що, природно, призводить до уповільнення циклу. У цих випадках рекомендується один раз в 5-7 циклів обдувати дерев'яну форму за допомогою вентилятора або повітряного пістолета.
У дерев'яних форм не рекомендується робити які-небудь рухливі вставки, тому що в цьому випадку можлива кількість отформовок з цієї форми може знизитися майже в 10 разів. Елементи форм з'єднують на шурупах, а не кріплять цвяхами або клеєм, що дає можливість легко замінювати окремі вийшли з ладу деталі.
У тих випадках, коли поверхня форми не покрита шаром епоксидної смоли, корисно покривати поверхню дерева лаком, щоб оберегти його пори від потрапляння вологи. Це робиться розбризкувачем або пензлем.
Для виробництва одиничних виробів вигідні гіпсові форми. Їх отримують простий відливанням з моделі з глини, гіпсу, пластиліну, дерева чи металу. Форма повинна бути ретельно висушена. Рекомендується проводити повітряну сушку тривалістю від 3-х днів до тижня залежно від розмірів форми.
Якщо форму потрібно терміново використовувати, то після природної просушки її поверхневого шару форму можна помістити в сушильну шафу. Температура сушіння близько 50 ° С. За інших рівних умовах форма, висушена при кімнатній температурі, кілька довговічніше форми, підданої прискореної сушінні.
Для виготовлення форм можна застосовувати гіпс різних марок, однак найбільш придатні форми з модельного гіпсу або суміші гіпсу з алебастром. Після відливання і просушування гіпсової матриці її можна зміцнити просоченням 30%-им розчином залізного або мідного купоросу, а також розведеним розчином рідкого скла.
Гіпсова форма повинна мати розвинену опорну поверхню, на якій неприпустимі скільки-небудь значні нерівності.
Після затвердіння смоли рекомендується термообробка форми в сушильній шафі: 1 година при 30 ° С, 2 год при 40 ° С, 2 год при 60 ° С і 7 годин при 65 ° С. Потім форма повинна залишатися у вимкненому шафі до повного охолодження.
Після затвердіння знову відлита форма піддається піскоструминної обробці, шліфується і полірується.
Для охолодження полімерних форм простої конфігурації досить використовувати охолоджуючу сорочку, що служить одночасно зміцнюючих елементом. У формах зі складною геометрією передбачають зазвичай охолоджуючі канали. Для цього заздалегідь з металевої трубки роблять змійовик з таким розрахунком, щоб контур, утворений трубкою, розташовувався на однаковій відстані 6-10 мм від кромки форми. Змійовик встановлюють на місце, фіксують дротом і заливають компаунд.
Для отримання вентиляційних каналів відразу після заливки литтєвий композиції у заздалегідь передбачені місця вставляють сталевий дріт, діаметр якої відповідає розмірам майбутніх каналів. На поверхню дроту попередньо наноситься розділова мастило. Приблизно через 1,5-2 год дріт віддаляється, а на її місці залишаються необхідні отвори для видалення повітря.
Процес виготовлення форм з кам'яного лиття дуже близький до процесу виробництва форм з ливарних полімерних смол. Форми малих габаритів краще не армувати. Час повної готовності форми - приблизно 30 год Додаткова обробка після цього терміну не рекомендується, тому що пов'язана з великою трудомісткістю і призводить до погіршення експлуатаційних властивостей форми.
Вентиляційні канали у формах найлегше отримувати, закладаючи у відповідні місця перед заливкою кам'яної маси дріт, добре змащену жиром по поверхні, який є найкращим розділовим шаром. Виймають цей дріт приблизно через 14 годин після заливки форми. Кам'яне лиття викликає корозію металів, тому, якщо неможливо обійтися без арматури, слід використовувати армуючі елементи лише з відповідним захисним покриттям. Для додання міцності формі та подовження її терміну служби ребра, пази, виступи і тому подібні елементи можна армувати скловолокном.
Для охолодження форм в процесі їх роботи в кам'яну масу можуть бути закладені змійовики (порядок їх встановлення такої ж, як і при виготовленні форм з ливарних полімерних смол). Через ці змійовики в процесі отверждения кам'яної маси рекомендується пропускати воду з метою відбору тепла, що виділяється при реакції затвердіння.
Для тривалих термінів служби застосовують металеві або покриті металом форми. Зазвичай використовують алюміній і його сплави, латунь, магнієві сплави, сплави електролітного цинку і сталь. Найбільшого поширення набули форми, відлиті з кольорових металів і, зокрема, із сплавів алюмінію. Їх, як правило, виготовляють литтям по дерев'яним або пластмасовим моделям в землю. Потім виливок піддається механічній обробці. Іноді алюмінієві форми виготовляють із суцільної заготівки з застосуванням тільки механічної обробки. Останній метод кращий для виробництва сталевого формующего інструменту. Форми з легких сплавів добре обробляються, мають високу якість поверхні, добре відводять тепло, дозволяють виготовити велику кількість отформовок. Безпосередньо при литті в ці форми можуть бути залиті змійовики, виконані з більш теплостійких металів, наприклад сталеві. Позитивним фактором є і невелика маса цих форм. При виготовленні моделі слід враховувати усадку металу при литті. Так, для алюмінієвих сплавів вона становить приблизно 0,8%.
Сталеві форми використовуються, в основному, на автоматичних лініях високої продуктивності. При виготовленні сталевих форм гарна якість робочих поверхонь рекомендується досягати за рахунок нанесення на них мідно-нікелевого або хромового покриття. При виробництві форм для машин з ручним і напівавтоматичним управлінням найбільшого поширення сталь отримала не при виготовленні пуансонів і матриць, а як матеріал для допоміжних елементів, наприклад, опорних плит і тому подібних частин, виготовлення яких з литих заготовок економічно необгрунтовано.
У зв'язку з великою вартістю металевих форм їх доцільно застосовувати лише тоді, коли кількість формованих виробів виправдовує витрати на виготовлення формующего інструменту.
Для тривалих термінів експлуатації крім металевих форм застосовують також і гальванобетонние. Останні складаються з тонкостінного оформляє знака (шкаралупи), який поміщається в металеву обойму і заливається неметалевими опорними масами (наприклад, бетоном).
Шкаралупа виходить електроосадження металу (наприклад міді) в гальванічних ваннах. Осадження проводять на модель, виготовлену з легкообрабативаемих металевих матеріалів, модельного воску, пластмас, гіпсу і т.п. Moдель покривають тонким шаром струмопровідних графіту, срібною амальгамою, отриманої відновленням азотнокислого срібла і т.д. Товщина отриманої методом гальванопокриття шкаралупи матриці або пуансона становить 3-4 мм. Робоча поверхня шкаралупи хромується або нікелюється. Готова шкаралупа встановлюється на оформляють раму, яка кріпиться до обойми. На обоймі ж закріплюються металеві труби, які потім утворюють систему охолодження форми. Щоб уникнути появи дефектів на поверхні виробів у вигляді смуг переохолодження, відстань від вмонтованих трубок до шкаралупи повинно бути не менше 15 мм. Після цього відбувається заливка форми опорної масою - бетоном. Заповнення має проходити з обов'язковим ущільненням бетону трамбуванням або накладанням вібрації, оскільки це підвищує міцність гальванобетонной форми на 20-30%.
Інструмент для механічної витяжки виготовляють переважно з Цементовані конструкційних сталей, еластичні пуансони та матриці для механічного формування виготовляють з гумових сумішей методом вулканізації на пресі. Можливе застосування спіненої гуми.
Для виготовлення форм іноді застосовують матеріали типу пап'є-маше з лаковим або епоксидним покриттям. Розроблено рецептури для виготовлення міцних полімер-бетонних форм. Виготовляються також спеціальні форми шляхом напилення металевого покриття на бавовняну тканину.
Особливості технології, що впливають на геометрію виробу і оснащення
В процесі проектування технологічної оснастки повинні бути вирішені наступні принципові питання: 1) яким чином буде створюватися формующий перепад тиску (розрідженням, за допомогою стиснутого повітря і так далі), 2) який метод формування буде використовуватися (негативний, позитивний, негативно-позитивний, з попередньої витяжкою або без неї), 3) одногнездная або багатогніздна форма економічно і технічно вигідна в даному випадку, 4) з якого матеріалу доцільно виготовити формотворчих деталі технологічного оснащення і технологія їх виготовлення; 5) чи необхідна система охолодження форми і яка, 6) яким чином раціональніше здійснювати знімання готового виробу; 7) яким чином здійснювати вирубку готового виробу (безпосередньо на технологічній оснастці або поза неї).
Необхідно мати чітке уявлення про фактори, які зумовлюють те чи інше рішення по кожному з перерахованих вище питань, що визначають принципове конструктивне оформлення інструменту. Основні з цих факторів такі: 1) вимоги до конфігурації вироби, 2) необхідні серійність вироби і продуктивність; 3) наявне обладнання, 4) економічна доцільність.
Найбільш істотними в конфігурації вироби є три аспекти: товщина стінки виробу (і, отже, товщина вихідної заготовки); яка з поверхонь вироби повинна мати кращу якість (більшу точність розмірів і, якщо це необхідно, поверхневі малюнок або фактуру); кращий характер різнотовщинності стінок вироби.
При товщині формованих заготовок більше 5 мм має застосовуватися пневматична формування. При цьому пневмовакуумная камера машини (або автономна пневмовакуумная камера) повинна витримувати внутрішній тиск до 1,5 МПа і поряд з затискної рамою мати кришку з пристроєм для підведення стисненого повітря. Слід врахувати також, що якщо формуюча поверхню матриці або пуансона має тонку текстуру або дрібний об'ємний малюнок, який повинен бути перенесений на виріб, то переважно застосування пневматичного методу і при формуванні листових заготовок з початковою товщиною менше 5 мм.
Позитивне, негативне чи негативно-позитивне формування вибираються відповідно до вимог до якості внутрішньої і зовнішньої поверхонь виробу. Якщо перевага віддається внутрішніх поверхонь, то приймається формування на пуансоні і навпаки. При відсутності таких чітко виражених вимог слід мати на увазі, що виготовлення пуансонів механічною обробкою більш просте, ніж виготовлення матриць. При формуванні в матриці усадка трохи більше, ніж при формуванні на пуансоні і до того ж вона має велику неоднорідність для різних розмірів одного і того ж вироби. Це пояснюється тим, що сам пуансон перешкоджає розвитку усадки. Проте знімання виробів з пуансона вимагає великих зусиль, так що, якщо формотворчих деталі виконані з відносно маломіцних матеріалу, наприклад з гіпсу, то підвищений знос має місце саме у пуансонів.
Переважний характер різнотовщинності також визначає вибір негативного, позитивного чи негативно-позитивного методу формування і дозволяє визначити необхідність попередньої механічною або пневматичною витяжки.
Необхідні серійність вироби і продуктивність є визначальними при виборі гнездності форми, матеріалу, з якого вона виготовляється, і технології її виготовлення. Крім того, вони визначають раціональну ступінь механізації допоміжних операцій, яка повинна забезпечуватися конструкцією форми або проектованої спільно з нею додаткової оснащенням.
Гнездность форми n непоcредcтвенно визначається тією продуктивністю Q, яка повинна бути забезпечена. Очевидно, що фактична продуктивність, одержувана на даній формі, повинна бути не менше необхідної
n / τц ≥ Q, де τц - час циклу роботи форми.
Цей час з достатнім ступенем точності може бути спрогнозовано за аналогією з близькими випадками формування (наприклад, з такою ж товщиною заготовки, з того ж матеріалу, на тому ж обладнанні та формі, виготовленої з того ж матеріалу). При визначенні значення гнездності n, за наведеним вище умові може виникнути ситуація, при якій це значення виявиться більшим, ніж максимально допустима величина nдоп по якомусь іншому фактору (наприклад, за характером наявного обладнання). У цій ситуації з метою досягнення умови n ≤ nдоп потрібно приймати такі рішення по конструкції форми, які призведуть до зменшення τц і, отже, до зменшення n. Наприклад, може бути прийнято рішення виготовити форму з більш теплопровідного матеріалу в порівнянні з прийнятим аналогом (наприклад, з алюмінію замість полімерної композиції) або рішення оснастити форму системою охолодження, якої не було у форми-аналога.
Меню
Ціни на полімери
Метрика
Мішки для сміття
