Трудове навчання (технічні види праці). 9 клас. Лебедєв

§ 14. Надання деталям із пластмас та композитів складної криволінійної або об’ємної форми

Завдання 1

Роздивіться малюнки 100-102 і поясніть, якими технологічними операціями треба було скористатися, щоб зображені вироби набули складної об'ємної форми.

Мал. 100. Комплексний виріб з металу та дроту

Мал. 101. Комплексний виріб з ДВП та фанери

Виріб із тонколистового металу та дроту (господарський совок), зображений на мал. 100, набув складної форми за рахунок виконання операції «гнуття» з використанням найпростішого слюсарного інструменту (слюсарні лещата, оправки, молоток).

Виріб із фанери або ДВП (мал. 101) набув складної форми завдяки виконанню операцій випилювання та з'єднання деталей виробу цвяхами або шурупами.

Виріб із деревини «Світильник» (мал. 102) набув складної форми внаслідок обробки заготовок із пиломатеріалів та з'єднання його частин нероз'ємними та рухомими видами з'єднань.

Мал. 102. Комплексний виріб «Світильник» з деревини та елементів електроарматури (ламповий патрон, дріт, вимикач, штепсельна вилка)

Завдання 2

Проаналізуйте форму комплексних виробів, наведених на малюнках 100-102. Як ви вважаєте, чи можна зображені вироби виготовити з пластмас на основі полімерів? Які види пластмас для цього придатніші?

Для того, щоб якомога повніше відповісти на поставлене запитання, треба знати технологічні процеси виготовлення деталей із пластмас. З прийомами різання та з'єднання деталей із пластичних матеріалів із використанням традиційних слюсарних інструментів ви вже ознайомилися у попередніх параграфах.

Розглянемо інші технологічні процеси, які можна виконувати завдяки властивості пластмас ставати пластичними унаслідок кожного наступного нагрівання (термопласти), а також зберігати набуту форму навіть за повторного нагрівання (реактопласти).

Найпоширенішими з таких процесів є:

  • пресування, яке виконують для переробки термореактивних пластмас (реактопластів);
  • лиття під тиском — для обробки термопластичних матеріалів (термопластів);
  • формування — надання необхідної форми листовим термопластичним матеріалам.

Пресування (ливарне) застосовують для виготовлення виробів складної конфігурації з термореактивних пластмас (мал. 103). Його особливістю є наявність у конструкції прес-форми додаткової завантажувальної камери, яка з'єднується з матрицею тонким ливниковим каналом.

Пластмасу 1 вміщують у нагріту завантажувальну камеру 2. Там вона нагрівається від стінок камери, переходить у в'язко-текучий стан і під впливом зусилля пуансона 3 через ливниковий отвір 4 надходить до формувальної роз'ємної порожнини матриці 5. Діаметр ливникових каналів дуже малий, тому матеріал надходить до порожнини матриці в напіврідкому стані з великою швидкістю, щільно заповнюючи матрицю складної конфігурації.

Мал. 103. Схема отримання деталей з реактопластів шляхом пресування: 1 — пластмаса; 2 — завантажувальна камера; 3 — пуансон; 4 — ливниковий отвір; 5 — матриця

Пуансон — робоча частина інструмента (фасонна поверхня), що безпосередньо тисне на матеріал (пластик), який піддається пресуванню.

Матриця — увігнута поверхня, у межах якої набуває форми нагрітий матеріал пластмаси під дією пуансона.

Лиття під тиском (мал. 104) застосовують для виготовлення деталей складної конфігурації з термопластичних мас. Його проводять на спеціальних машинах, які називаються інжекційними.

Інжекція — процес безперервної подачі нагрітої пластичної маси з метою заповнення нею прес-форми.

До бункера 1 завантажують гранульовану пластмасу, звідки через дозувальний пристрій 2 гранули в обсязі, необхідному для одного упорскування, надходять до циліндра 4 з нагрівальним пристроєм 5.

Штовхач 3 впорскує розплавлену пластичну масу в охолоджену водою прес-форму 6.

Пластична маса, застигаючи у формі, зменшується в об'ємі. Тому для цілковитого заповнення форми штовхач далі тисне на пластичну масу, поки вона цілком не заповнить форму й не застигне.

Після такої витримки штовхач 3 відходить управо, і із завантажувального бункера 1 до циліндра 4 надходить нова порція пластмасових гранул. Цикл повторюється.

Мал. 104. Лиття пластмас під тиском: 1 — завантажувальний бункер; 2 — дозувальний пристрій; 3 — штовхач; 4 — циліндр; 5 — нагрівальний пристрій; 6 — прес-форма

Після необхідної витримки для охолодження відлитої деталі половинки форми розкривають і деталь видаляють.

Увесь цикл обробки відбувається автоматично. Тому даний спосіб виготовлення пластмасових виробів є одним з найпродуктивніших.

Процес формування одиничних деталей з листових термопластичних матеріалів може виконуватися вручну (мал. 105, а) або здійснюватися за допомогою спеціально виготовлених оправок та шаблонів (мал. 105, б).

Використання матриці та пуансона дає змогу отримувати точніші деталі із заданою формою (мал. 105, в).

Мал. 105. Прийоми надання бажаної форми листовим термопластичним пластмасам: а — на розігрітому металевому стрижні; б — за допомогою оправки на дерев'яному шаблоні; в — у матриці за допомогою пуансона

Найпоширенішим на сьогодні є метод пневматичного формування, який поділяють на пневматичне пресування та вакуумне формування.

Пневматичне пресування використовують для виготовлення тонкостінних коробчастих деталей відкритого типу. Схему пневматичного пресування наведено на малюнку 106, а.

Мал. 106. Схеми: а — пневматичного пресування: 1 — матриця з отвором для виходу повітря; 2 — розігрітий листовий термопластичний матеріал; 3 — герметична кришка з отвором для подачі стисненого повітря; б — вакуумного формування: 1 — герметичний корпус, приєднаний до вакуумного насосу; 2 — листовий термопластичний матеріал; 3 — нагрівальний елемент

Матеріалом для виготовлення деталей за допомогою пневматичного пресування є термопластичні листові матеріали завтовшки від 1,5 до 4,0 мм.

Пресування здійснюють стисненим повітрям, яке діє на попередньо розігрітий до стану розм'якшення листовий матеріал. Деталь набуває конфігурації внутрішньої порожнини матриці.

Вакуумне формування здійснюють за схемою, зображеною на мал. 106, б. Листову заготовку з термопластичного матеріалу 2 за допомогою нагрівальної плити 3 розігрівають до розм'якшення. З порожнини, утвореної внутрішньою поверхнею матриці 1 і притиснутої до її торця заготовки, викачують повітря. Атмосферний тиск притискає розігрітий матеріал заготовки до внутрішніх стінок матриці.

Завдання 3

Роздивіться комплексний виріб «Світильник», зображений на малюнку 102, висловте свою думку про можливість застосування термопластичних матеріалів (прозоре або кольорове органічне скло) для виготовлення однієї з деталей виробу. Зображення, наведене на малюнку 107, може стати вам у пригоді.

Робота з композиційними матеріалами на основі склотканин або скляних волокон та полімерних смол дуже схожа на виготовлення виробів із пап'є-маше. Насамперед вирізують з дерева, відливають із гіпсу або, найчастіше, виліплюють із пластиліну модель тієї речі, яку хочуть виготовити з композиційного матеріалу. Якщо предмет, який хочуть виготовити, має вісь симетрії (здебільшого це тіла обертання) (див. мал. 108), то можна виліпити тільки одну його половину.

Мал. 107. Пуансон та спрощена матриця для формування з листового термопластичного матеріалу тіла еліпсоїдної форми

Мал. 108. Геометричні тіла, які мають вісь симетрії

Завдання 4

Назвіть геометричні тіла, зображені на малюнку 108.

Знімати виріб з такої моделі буде легше. Як модель можна використовувати і будь-яку готову річ: гіпсову статуетку, вазу (мал. 109). Поверхню обраної речі треба вкрити шаром воску або безбарвним кремом для взуття. Це полегшить зняття готової деталі.

Мал. 109. Робота з композиційними матеріалами: 1 — обклеювання моделі; 2 — зняті з моделі дві половинки виробу; 3 — склеєний готовий виріб

Після того, як модель вже буде готова, її обклеюють заздалегідь нарізаними шматками склотканини або волокна, щільно припасовуючи їх один до одного і не залишаючи вільних проміжків. Як матрицю використовують клей БФ-2 або епоксидний клей. Кількість шарів зміцнювача може коливатися залежно від товщини вихідного матеріалу й розмірів готового виробу. Більша кількість шарів зміцнювача забезпечує більшу міцність деталі в порівнянні з деталлю такої самої товщини, виготовленої з одного, товстішого, шару зміцнювача (за всіх інших однакових умов).

Чи добре засвоїли?

  • 1. У чому полягає технологія пресування деталей із реактопластів?
  • 2. Опишіть технологію лиття деталей із термопластів під тиском.
  • 3. Які різновиди пневматичного формування ви знаєте?

Поясніть

  • 1. У чому полягає різниця між пневматичним пресуванням та вакуумним формуванням?
  • 2. Чому відрізняються механічні властивості деталей однакової товщини, виготовлених із різної кількості шарів зміцнювача?

Підбиваємо підсумки

Технологія виготовлення виробів із пластичних мас та композитів є прогресивнішою та використовує цілком автоматизовані технологічні процеси. Термопластичні пластики придатні для повторного використання для виготовлення інших виробів. Технологічні процеси формування деталей із листових термопластичних матеріалів та виготовлення композитів можуть бути виконані в умовах шкільних майстерень.

Поглибте свої знання

Найбільш загальні вимоги до конструкції пластмасових деталей, одержуваних пресуванням, литтям під тиском можна сформулювати так:

  • 1. Краї та кути елементів деталі мають бути заокругленими, це покращує стійкість частин прес-форми, полегшує формування деталі та її вилучення з прес-форми.
  • 2. Товщина стінок деталей має бути рівномірною, без різких переходів для уникнення викривлення і тріщин.
  • 3. За напрямком вилучення деталі форма повинна мати ухили.
  • 4. Отвори, виступи й западини мають збігатися з напрямком рознімання прес-форми.