Пластмассы. Классификация

Литейные процессы.

В зависимости от конструкций деталей для получения отливок применяют сплавы на основе: меди, алюминия, титана и др.

Основные операции технологического процесса для получения отливок: плавка металла, заливка расплава в форму, освобождение отливки из формы после затвердевания залитого металла, отрезка литников, термообработка, защитные антикоррозийные покрытия и др.

Основные виды литейных процессов: литьё под давлением, в металлические формы, центробежное литьё, литьё по выплавляемым моделям, литьё в песчаные формы, в оболочковые формы.

Важнейшие свойства литейных сплавов: температура заливки, жидкотекучесть и коэффициент усадки.

Литьё в песчаные формы.

Технологические процессы (ТП) изготовления отливок литьём в песчаные формы применяют для деталей сложной конфигурации из чёрных и цветных металлов, а также в опытном мелкосерийном производстве.

При изготовлении формы исходными материалами являются: кварцевый песок, специальные сорта глин и готовые детали форм – стержни. Формовочную смесь 80-90% песка, глины и др. компонентов добавляют в небольших количествах, перемешивают, увлажняют небольшим количеством воды и засыпают в формовочные приспособления-опоки (рис 2).

 

 

	6

5

	РИС 2

4

 

После установки стержня 1 (рис 2) производят сборку 2-ух половин формы: верхнюю опоку устанавливают 4 на нижнюю 2 и фиксируют контрольными штифтами 3. В литейной форме (рис 2), литниковая система состоит из литниковой чаши 7, вертикального стояка 8, шлакоуловителя 9, питателя 10 и выпора 5. Выпор 5 и каналы 6 служат для отвода газов из формы в период заливки и определения момента наполнения формы металлом.

Литьё в металлические формы или кокили.

Основные операции технологии изготовления отливок: литейная, отрезка литников, термическая обработка, защитные покрытия.

Литейная операция состоит из следующих основных переходов: очистки литейной формы, сборки формы, смазки рабочих поверхностей формы меловой краской, заливку металла в форму, разборки формы и удаления отливки, контроля отливки. Достигаемая точность размеров отливки соответствует 5-7-му классам точности, а шероховатость 5-му классу. Металлические формы изготовляют из хромоникелевых сталей 5ХНМ, ХН3 и др., отличающихся высокой стойкостью.

 

2-стержни.

Достоинство: отсутствие трудоёмких операций, как изготовление форм и стержней для каждой отливки и др.; снижение затрат труда производительность отливок.

 

 

Литьё под давлением.

Выполняют на специальных литейных машинах. Особенность-заливка литейной формы расплавленным металлом. Заполнение формы производят в гидравлически замкнутой системе под принудительным внешним давлением, доходящим до 5000 кгс/см² и при больших скоростях течения металла из камеры прессования в полости пресс-формы. Высокая скорость заполнения литейной формы и высокое гидростатическое давление в процессе кристаллизации и остывания массы отливки дают возможность изготовлять температуры кристаллизации металла.

Пресс-формы являются сложной дорогостоящей оснасткой, стоимость которой окупается лишь в крупносерийном и массовом производствах.

Основные преимущества процесса литья под давлением: изготовление тонкостенных деталей сложной формы, низкая трудоёмкость изготовления оливок; рациональное использование исходного металла, высокая чистота поверхностей отливки.

		РИС 3
	5- ОСТАТОК МЕТАЛЛА 6- ОТЛИВКА

Основные недостатки: пористость массы заготовки; высокая стоимость пресс – форм; отливка крупногабаритных заготовок ограничена типажом выпускаемых литейных машин.

Литьё по выплавляемым моделям.

Изготовление выплавляемых моделей и литниковых систем производят из лёгкоплавких материалов - парафина, стеарина, воска и др.

Модели отливок и литниковых систем получают заливкой под давлением расплавленной модельной массы в пресс – форму. После охлаждения и отвердевания модель извлекают из пресс-формы и хранят в холодильнике до поступления на операцию сборки блока.

	рис 4

Операция формовки блоков рис 4. Блоки, покрытые оболочкой 2, устанавливают в опоки 1 и промежутки между ними заполняют формовочным материалом 3.Применяют два вида наполнителя материала: сухой (кварцевый песок 1К02, 1К016 и др.) и влажный (88% кварцевого песка, 12% глиноземистого цемента марок 400 или 500); в эту смесь добавляют 30-35,0% воды. Получившийся раствор заливают в опоки. После опоки с сухим наполнителем направляют на термообработку, опоки с влажным наполнителем выдерживают на воздухе в течении 10-12 ч.

Преимущества ТП литья по выплавляемым моделям:

1) изготовление отливок сложной формы,

2) получение отливок из любых сплавов с минимальными припусками на механическую обработку (0,2¸0,7) мм;

3) сокращение металла на изготовление изделий;

4) снижение трудоёмкости последующей механической обработки;

5) возможность механизации и автоматизации операций ТП;

6) высокая точность размеров отливок, малая шероховатость поверхности

Основные недостатки процесса: высокая себестоимость одноразовых литейных форм; длительный производственный цикл получения отливок; высокая энергоёмкость процесса.

Литьё в оболочковые формы.

Применяют формы, изготовленные из кварцевого песка (92-95%), смешанного с термореактивной смолой(5-8%), служащей в качестве связки, с последующим спеканием.

Для изготовления оболочковых форм применяют металлические модели с встроенными в них нагревательными элементами, которые обеспечивают равномерный нагрев всей массы модели и постоянство температуры рабочих поверхностей в процессе формовки. Процесс изготовления оболочковых форм: металлическую модель 3, нагретую до температуры 220-280°С, покрывают теплостойкой смазкой, выполняющей роль разделительной среды между поверхностью модели и формовочной массой 2, а затем засыпают формовочной смесью рис 5. Модель выдерживают в бункере 1 20-30 с. Происходит предварительное спекание оболочки на металлической модели. Толщина оболочки регулируется временем выдержки модели в заформованном состоянии. С модели удаляют сыпучую формовочную смесь и вместе с оболочкой направляют в печь, в которой происходит окончательное спекание массы оболочки. С охлажденной модели снимают готовую оболочковую форму 4.

рис 5

Литьё намораживанием.

Литьё намораживанием – условное название способа формообразования изделий постоянного профиля путём вытягивания из расплава через профильное отверстие приспособления.

На рис 6 представлен процесс формообразования. на поверхности расплава 1 расположено приспособление – поплавок 2 с формующим отверстием, профиль которого в поперечном сечении соответствует профилю изделия. В начале процесса в отверстие вводят металлическую оправку 4. При подводе торца оправки к поверхности расплава происходит их сцепление. Под действием атм. давления и сил сцепления за торцом оправки вытягивается из профилирующего отверстия масса расплава, которая, охлаждаясь, кристаллизируется и затвердевает в виде изделия 5. Скорость движения оправки подбирают такой, чтобы не произошёл отрыв движущейся массы металла от расплава. Для повышения скорости процесса формообразования применяют устройство 3 для охлаждения изделия 5.

Вытяжку из расплава применяют для изготовления лент и труб с толщиной стенок 0,2 мм и более, полных цилиндров с наружными и внутренними рёбрами и др. изделий, имеющих профиль постоянного сечения.

рис 6

 

 

Пластмассы. Классификация

Пластмассы это неметаллические материалы, изготовленные на основе природных или синтетических высокомолекулярных соединений.

Форма и размеры изделия из пластмассы определяется пресс-формой.

Пластмассы следуют закону Гука, но в отличии от стали их предел упругости находится значительно ниже.

Различают смолы естественные и искусственные, полученные синтезом органических веществ.

Наполненные пластмассы - сложные композиции, содержащие, кроме смолы, наполнители, пластификаторы, красители и др. добавки. Наполнители разделяются на органические и неорганические.

По отношению к нагреванию и растворителям пластмассы разделяются на две группы- термопластичные и термореактивные.

Термопласты при нагревании переходят в вязкотекучее состояние.

Реактопласты (термореактивные пластмассы) — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала (например, углеволокно).