Изготовление деталей из композиционных материалов с неметаллической матрицей

К основным способам изготовления деталей из полимерных композиционных материалов относятся контактная и автоклавная формовки, стирометод, вихревое напыление, центробежная формовка и намотка.

Контактной формовкой изготовляют крупногабаритные детали с наполнителями из стеклотканей, стекломатов и т.д. Перед формовкой на рабочие поверхности формы наносят разделительный слой, предотвращающий прилипание связующего к поверхности формы. Затем наносят связующее, укладывают предварительно раскроенную ткань и тщательно прикатывают полученную композицию резиновым роликом для плотного прилегания ткани и поверхности формы, удаления пузырьков воздуха и равномерной пропитке ткани связующим. Операцию повторяют столько раз, сколько требуется для получения заданной толщины. Отверждение происходит или при нормальной температуре, или при 60—120 °С. После отверждения готовую деталь извлекают из формы и при необходимости подвергают дальнейшей обработке (окраске, обрезке кромок, штамповке и т.д.).

Простота оснастки и возможность получения деталей любых размеров и форм являются положительными особенностями контактной формовки, но этот метод малопроизводителен и поэтому применяется в единичном производстве.

Для серийного производства применяют автоклавную формовку. Форму с полуфабрикатом накрывают резиновым чехлом, помещают в автоклав и с помощью воды или пара создают давление, при этом происходит уплотнение и пропитка слоев полуфабриката.

Стирометодом изготовляют крупногабаритные детали из композиционных пластиков с замкнутым полым профилем. На тонкостенный шланг из поливинилхлорида наматывают волокно. Заготовку укладывают в разогретую до 100—120 °С пресс-форму. В шланг под давлением подается воздух, при этом заготовка растягивается и приобретает конфигурацию внутренней полости пресс-формы. Связующее засасывается в пространство между шлангом и пресс-формой за счет создания вакуума.

Вихревым напылением изготовляют крупногабаритные детали из стеклопластиков (кузова автомобилей, корпуса лодок, емкости и др.). На стекловолокно, уложенное на форму, специальным пульверизатором наносят смолу с отвердителем (связующим) и затем уплотняют резиновым роликом.

Центробежной формовкой получают крупногабаритные детали, имеющие форму тел вращения. Стекловолокно и связующее подаются во вращающуюся форму. Затем внутрь заготовки помещают резиновый чехол, который под действием давления растягивается и уплотняет заготовку. В таком состоянии происходит отверждение заготовки при определенной температуре.

Намоткой получают трубы и сложные по форме оболочки из пластиков. На металлическую оправку, покрытую целлофановой пленкой, наматывают волокно или ткань, смоченную связующим. Отформованную заготовку покрывают целлофановой пленкой, снимают с оправки и переносят в камеру для отверждения.

Технологический процесс изготовления деталей из резиновых композиционных включает в себя цепочку из операций приготовления резиновой шихты (противостаритель, каучук, вулканизатор), формования и вулканизации.

Переработка резиновой шихты в детали (формование) может производиться методами прессования, литьем под давлением, непрерывным выдавливанием и каландрованием. За исключением калан- дрования все остальные операции подобны технологическим процессам формообразования деталей из пластмасс.

Прессованием получают фасонные детали (манжеты, уплотнительные кольца, клиновые ремни и т.д.). Прессуют в металлических формах. При горячем прессовании (140—155 °С) одновременно происходят формообразование и вулканизация. Холодным прессованием получают детали из эбонитовых смесей (каучук, сера, отходы эбонитового производства), затем вулканизируют.

Литьем под давлением получают детали сложной формы. Резиновая смесь поступает под давлением при 80—120 °С в литейную форму, затем проводят вулканизацию.

Для получения методом непрерывного выдавливания профилированных резиновых деталей (трубы, прутки, профили) применяют машины червячного типа. Таким способом покрывают резиной металлическую проволоку.

Каландрование применяют для получения заготовок из резиновых смесей в виде листов и прорезиненных лент на многовалковых установках-каландрах (рис. 10.5).

Рис. 10.5. Схема каландрования:

1 — барабан с прорезиненной лентой (тканью); 2 — барабан с тканью-основой; 3 — валки каландров; 4 — пластифицированная резиновая смесь

Полученные листы резины пересыпают тальком, сматывают в рулоны и используют затем в качестве полуфабриката для других процессов формообразования резиновых деталей. В процессе получения прорезиненной ткани 1 в зазор между вращающимися валками каландров 3 одновременно пропускают пластифицированную резиновую смесь 4 и ткань 2, при этом происходит втирание резиновой смеси в ткань. Изменяя зазор между валками каландра можно регулировать толщину резиновой пленки на ткани. Полученный материал наматывают на барабан и затем подвергают вулканизации.

Вулканизация завершает технологический процесс получения деталей. Вулканизацию проводят в специальных камерах при температурах 120—150 °С в атмосфере насыщенного водяного пара при небольших давлениях. При вулканизации происходит химическая реакция между серой и каучуком, в результате которой механическая прочность заготовок увеличивается и повышается стойкость к воздействию органических растворителей.

 
Посмотреть оригинал