Изготовление деталей из пластмасс: свойства материала и технологии производства

Изготовление деталей из пластмасс

Лёгкий, стойкий к химии и податливый в обработке — пластик давно потеснил металл там, где важны небольшой вес и сложная форма. Но чтобы превратить сыпучий порошок или гранулы в готовое изделие, нужен подходящий технологический приём. Разберём, из чего складываются свойства пластмасс и какими способами из них получают детали.

Что отличает пластмассы

У этой группы материалов есть узнаваемый набор характеристик. Плотность пластмасс укладывается в диапазон от 0,85 до 1,8 г/см³, механическая прочность у них сравнительно невелика, а тепло и электричество они проводят слабо. При нагреве пластмассы не плавятся бесконечно — они разлагаются.

С точки зрения химии материал ведёт себя стойко: сильные кислоты и щёлочи ему не страшны, влага тоже. А вот реакция на органические растворители у разных пластмасс своя — всё зависит от химического состава.

Отдельная сильная сторона пластмасс в том, что их свойства поддаются настройке. Добиться нужных характеристик можно несколькими путями:

• провести сополимеризацию или стереоспецифическую полимеризацию;
• соединить разные виды пластмасс друг с другом либо с другими материалами — текстильной тканью, стекловолокном и подобными;
• поменять исходное сырьё;
• ввести добавки — пластификаторы, наполнители, свето- и теплостабилизаторы.

Восемь способов получить деталь

Технологий превращения пластика в изделие много. К основным относят:

1. прямое прессование;
2. литьё под давлением;
3. непрерывное выдавливание;
4. выдувное формование;
5. центробежное формование;
6. вакуумное литьё;
7. специальную обработку пластмасс;
8. послойное наплавление.

Ниже подробнее остановимся на четырёх наиболее показательных методах.

Прямое прессование

Этот способ — главный при работе с реактопластами. Работает он так. В подготовленную полость матрицы засыпают сырьё в виде порошка или гранул. Когда пресс-форма замыкается, пуансон давит на материал. Под совместным действием тепла и давления сырьё размягчается и растекается по формообразующей полости. После необходимой выдержки форму раскрывают, а готовую деталь выталкиватель извлекает наружу.

Литьё под давлением

Для термопластов литьё под давлением — метод быстрый и высокопроизводительный. Сырьё поступает из загрузочного бункера в рабочий цилиндр с электрическим нагревателем, причём дозатор отмеряет строго определённый объём материала.

Отмеренная порция попадает в зону обогрева, а расплав через литниковый канал и сопло направляется в полость пресс-формы, где и оформляется деталь. Внутри нагревательного цилиндра на пути потока стоит рассекатель. Благодаря ему расплав идёт тонким слоем вдоль стенок цилиндра — так он прогревается быстрее и равномернее по температуре.

Непрерывное выдавливание

К этому методу прибегают, когда нужны погонные изделия: ленты, плёнки для защитных покрытий, трубы разного профиля. Пластик — снова в виде гранул или порошка — из бункера попадает в рабочий цилиндр, где его подхватывает вращающийся червяк. Задача червяка тройная: продвигать материал вперёд, перемешивать его и уплотнять.

Пластик разогревается сразу с двух сторон — от нагревательного элемента и за счёт трения частиц о стенки цилиндра и друг о друга. Достигнув вязкотекучего состояния, он непрерывно выдавливается через калибровочное отверстие головки. При изготовлении труб расплав дополнительно проходит через радиальные канавки оправки.

Центробежное формование

Здесь пластмассу формуют при высокой температуре, но низком давлении. Порошок засыпают в форму, которую нагревают и раскручивают минимум вокруг двух осей. Из-за вращения расплав растекается по внутренней поверхности формы и повторяет очертания её полости.

У метода есть заметные плюсы: стенки изделия получаются равномерными по толщине, внешние углы — прочными, а сама оснастка остаётся простой. Так делают ёмкости, контейнеры и игрушки.

Отдельно стоит упомянуть специальную обработку пластмасс — тоже весьма распространённый подход. Он сводится к вырезанию нужных участков из заготовки ручным или управляемым режущим инструментом. Этим способом получают разнообразные промышленные детали, автомобильное освещение и многое другое.