Глава IV Изготовление деталей

из полимерных композиционных материалов

1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛАСТМАСС

Пластическими массами (пластмасса­ми) называют материалы, основу которых составляют природные или синтетические высокомолекулярные соединения. Высо­комолекулярные соединения состоят из большого числа низкомолекулярных со­единений (мономеров), связанных между собой силами главных валентных связей. Соединения, большие молекулы (макро­молекулы) которых состоят из одинако­вых структурных звеньев, называют по­лимерами. Макромолекулы полимеров могут иметь линейную форму, разветв­ленную и пространственную (сшитую).

Линейные макромолекулы (рис. 8.12, а) имеют форму цепей, в которых атомы со­единены между собой ковалентными свя­зями. Отдельные цепи связаны межмоле­кулярными силами, в значительной степе­ни определяющими свойства полимера.

Полимеры с линейной структурой мо­лекул хорошо растворяются, так как моле­кулы растворителя могут внедряться в промежутки между макромолекулами и ослаблять межмолекулярные силы.

Наличие в цепях разветвлений (рис. 8.12, б) приводит к ослаблению межмолекулярных сил и тем самым к снижению температуры размягчения по­лимера.

Пространственные структуры (рис. 8.12, в) получаются в результате химической свя­зи (сшивки) отдельных цепей полимеров либо в результате поликонденсации или полимеризации. Большое значение для свойств этих полимеров имеет частота поперечных связей. Если эти связи распо­лагаются сравнительно редко, то образу­ется полимер с сетчатой структурой. При частом расположении связей полимер ста­новится практически не растворимым и не плавким.

Полимеры в зависимости от располо­жения и взаимосвязи макромолекул могут находиться в аморфном (с неупорядочен­ным расположением молекул) или крис­таллическом (с упорядоченным располо­жением молекул) состоянии. При перехо­де полимеров из аморфного состояния в кристаллическое повышаются их проч­ность и теплостойкость. Значительное влияние на полимеры оказывает теплота. В зависимости от поведения при повы­шенных температурах полимеры подразде­ляют на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопласты при нагреве размяг­чаются и расплавляются и при охлажде­нии вновь восстанавливают свои свойства. Переход термопластов из одного физиче­ского состояния в другое может осуществ­ляться неоднократно без изменения химиче­ского состава. Термопласты имеют линей­ную или разветвленную структуру молекул.

а)

б)

«)

Рис. 8.12. Схемы строения молекул полимеров

478

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Реактопласты при нагреве в ре­зультате химических реакций (от­верждения) переходят в необратимое со­стояние. Отвержденные реактопласты нельзя повторным нагревом перевести в вязкотекучее состояние. В процессе поли­меризации под действием указанных фак­торов линейная структура полимера пре­вращается в пространственную. Отдель­ные виды термореактивных смол (эпок­сидные, полиэфирные) при введении в них отвердителя отверждаются при нормаль­ной температуре.

Поведение термопластов и реактопла-стов под действием теплоты имеет ре­шающее значение при технологическом процессе переработки пластмасс.

В зависимости от числа компонентов все пластмассы подразделяются на про­стые и композиционные. Простые (поли­этилен, полистирол и т.д.) состоят из од­ного компонента - синтетической смолы, композиционные (фенопласты, аминопла-сты и др.) - из нескольких составляющих, каждая из которых выполняет определен­ную функциональную роль. В композици­онных пластмассах смола является свя­зующим для других составляющих. Свой­ства связующего во многом определяют физико-механические и технологические свойства ПКМ. Большинство смол хорошо смачивают поверхность наполнителя. Со­держание связующего в пластмассах дос­тигает 30 ... 70%.

Помимо связующего в состав компози­ционных пластмасс входят следующие компоненты: 1) наполнители различного происхождения для повышения механиче­ской прочности, теплостойкости, умень­шения усадки и снижения стоимости ком­позиции; органические наполнители -древесная мука, хлопковые очесы, целлю­лоза, хлопчатобумажная ткань, бумага, древесный шпон и др.; неорганические -графит, асбест, кварц, стекловолокно, стеклоткань, волокна углерода, бора и др.; 2) пластификаторы (дибутилфталат, кас­торовое масло и др.), увеличивающие эла-

стичность, текучесть, гибкость и умень­шающие хрупкость пластмасс; 3) смазоч­ные вещества (стеарин, олеиновая кислота и др.), увеличивающие текучесть, умень­шающие трение между частицами компо­зиции, устраняющие прилипание к фор­мообразующим поверхностям пресс-форм; 4) катализаторы (известь, магнезия и др.), ускоряющие процесс отверждения мате­риала; 5) красители (сурик, нигрозин и др.), придающие нужный цвет изготов­ляемым деталям.

При изготовлении газонаполненных пластмасс (поро- и пенопластов) в поли­меры вводят газообразователи - вещества, которые при нагреве разлагаются с выде­лением газообразных продуктов.

Конструкционные пластмассы в зави­симости от показателей механической проч­ности подразделяют на три основные груп­пы: низкой, средней и высокой прочности.

Основными технологическими свойст­вами пластмасс являются текучесть, усад­ка, скорость отверждения (реактопластов) и термостабильность (термопластов).

Текучесть — способность материалов заполнять форму при определенных тем­пературе и давлении. Она зависит от вида и содержания в материале смолы, напол­нителя, пластификатора, смазочного мате­риала, а также от конструктивных особен­ностей пресс-формы. Для ненаполненных термопластов за показатель текучести принимают "индекс расплава" - количест­во материала, выдавливаемого через сопло диаметром 2,095 мм при определенных температуре и давлении в единицу времени.

Под усадкой понимают уменьшение размеров детали по сравнению с размером полости пресс-формы. Величина усадки зависит от физико-химических свойств связующей смолы, количества и природы наполнителя, содержания в нем влаги и летучих веществ, температурного режима переработки и других факторов. Усадку необходимо учитывать при проектирова­нии формообразующих размеров пресс-формы.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 479

Продолжительность процесса перехода реактопластов из вязкотекучего состояния в состояние полной полимеризации опре­деляется скоростью отверждения, кото­рая зависит от свойств связующего (тер­мореактивной смолы) и температуры пе­реработки. Низкая скорость отверждения увеличивает время выдержки материала в пресс-форме под давлением и снижает производительность процесса. Повышен­ная скорость может вызвать преждевре­менную полимеризацию материала пресс-формы, в результате чего отдельные уча­стки формующей полости не будут запол­нены пресс-материалом.

Под термостабилъностъю понимают время, в течение которого термопласт вы­держивает определенную температуру без разложения. Высокую термостабильность имеют полиэтилен, полипропилен, поли­стирол и др. Переработка их в детали сравнительно проста. Для материалов с низкой термостабильностью (полифор­мальдегид, поливинилхлорид и др.) необ­ходимо предусматривать меры, предот­вращающие возможность разложения их в процессе переработки: например, уве­личение сечения литников, диаметра ци­линдра и т.д.

В зависимости от физического состоя­ния, технологических свойств и других факторов все способы переработки пласт­масс в детали подразделяют на следующие основные группы: переработка в вязкоте-кучем состоянии (прессованием, литьем

под давлением, выдавливанием); перера­ботка в высокоэластичном состоянии (пневмо- и вакуум-формовкой, штампов­кой); получение деталей из жидких пласт­масс различными способами формообра­зования; переработка в твердом состоя­нии разделительной штамповкой и обра­боткой резанием; получение неразъемных соединений сваркой, склеиванием; раз­личные способы переработки (спекание, напыление и др.).

2. СПОСОБЫ

ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ В ВЯЗКОТЕКУЧЕМ СОСТОЯНИИ

Большинство пластмасс перерабатывают в детали в вязкотекучем состоянии спосо­бами прессования, литья, выдавливания.

Прямое (компрессионное) прессова­ние - один из основных способов перера­ботки реактопластов в детали. В полость матрицы пресс-формы 3 (рис. 8.13, а) за­гружают предварительно таблетизирован-ный или порошкообразный материал 2. При замыкании пресс-формы под дейст­вием силы пресса пуансон 1 создает дав­ление на прессуемый материал (рис. 8.13, б). Под действием этого давления и теплоты от нагретой пресс-формы материал раз­мягчается и заполняет формообразующую полость пресс-формы. После определен­ной выдержки, необходимой для отвер­ждения материала, пресс-форма раскрыва­ется и с помощью выталкивателя 5 из нее извлекается готовая деталь 4 (рис. 8.13, в).

Рис. 8.13. Схемы прямого прессования

а)

б)

480

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Процесс отверждения сопровождается выделением летучих составляющих ком­позиционного материала и паров влаги. Для удаления газов в процессе прессова­ния выполняют так называемую под-прессовку, заключающуюся в переключе­нии гидропресса после определенной вы­держки на обратный ход, в подъеме пуан­сона на 5 ... 10 мм и выдержке его в таком положении в течение 2 ... 3 с. После этого пресс-форма снова смыкается. При прес­совании крупных толстостенных деталей из материалов с повышенной влажностью подпрессовку проводят дважды.

Температура и давление прессования зависят от вида перерабатываемого мате­риала, формы и размеров изготовляемой детали. Время выдержки под прессом за­висит от скорости отверждения и толщи­ны прессуемой детали. Для большинства реактопластов время выдержки выбирают из расчета 0,5 ... 2 мин на 1 мм толщины стенки. Технологическое время может быть сокращено вследствие предвари­тельного подогрева материала в специаль­ных шкафах. Давление зависит от текуче­сти пресс-материала, скорости отвержде­ния, толщины прессуемых деталей и дру­гих факторов.

Нагрев пресс-формы осуществляют обычно электронагревателем. Рабочую температуру в процессе прессования под­держивают постоянной с помощью авто­матически действующих приборов. Для загрузки в полость пресс-формы опреде­ленного количества пресс-материала ис­пользуют объемную дозировку или дози­ровку по массе. Применяют также по­штучную дозировку (загружают опреде­ленное число таблеток). Прессуют на гид­равлических прессах. При выпуске боль­шого числа деталей используют прессы, работающие по автоматическому циклу.

Прямым прессованием получают дета­ли средней сложности и небольших раз­меров из термореактивных композицион­ных материалов с порошкообразным и волокнистым наполнителями.

Литьевое прессование отличается от прямого тем, что прессуемый материал загружают не в полость формы, а в специ­альную загрузочную камеру 2 (рис. 8.14). Под действием теплоты от пресс-формы прессуемый материал переходит в вязко-текучее состояние и под давлением со стороны пуансона / выжимается из загру­зочной камеры 2 в полости матрицы пресс-формы через специальное отверстие в литниковой плите 3. После отверждения материала пресс-форму разъединяют и готовые детали 4 извлекают из матрицы 5.

Литьевое прессование позволяет полу­чать детали сложной формы, с глубокими отверстиями, в том числе резьбовыми. Возможна установка сложной и тонкой арматуры. В процессе протекания через литниковое отверстие пресс-материал прогревается одинаково, что обеспечивает более равномерную структуру прессуемой детали. При литьевом прессовании отпа­дает необходимость в подпрессовках, так как образующиеся газы могут выходить в зазор между литниковой плитой и матрицей.

Недостатком литьевого прессования является повышенный расход пресс-материала, так как в загрузочной камере и литниковых каналах остается часть от-вержденного и неиспользуемого в даль­нейшем пресс-материала. Кроме того, пресс-формы для литьевого прессования сложнее по конструкции и дороже пресс-форм для прямого прессования.

Для прессования деталей применяют одно- и многогнездные пресс-формы. Мно-гогнездные пресс-формы используют для получения деталей простой формы и не­больших размеров.

Рис. 8.14. Схема литьевого прессования

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 481

Рис. 8.15. Схема литья под давлением

Форма и размеры прессуемых деталей зависят от формообразующих элементов пресс-формы, к которым предъявляют высокие требования по точности и качест­ву поверхности. Формообразующие дета­ли пресс-форм изготовляют из высоколе­гированных или инструментальных сталей с последующей закалкой до высокой твер­дости. Для повышения износостойкости и улучшения внешнего вида прессуемых деталей формообразующие элементы пресс-форм полируют и хромируют.

Листы и плиты из термореактивных композиционных материалов прессуют пакетами на прессах. Заготовки материала (из хлопчатобумажной ткани, стеклоткани и т.д.) пропитывают смолой и укладывают между горячими плитами пресса. Число уложенных слоев ткани определяет тол­щину листов и плит. Размеры прессуемых деталей ограничиваются мощностью гид­равлического пресса. Трубы, прутки круг­лого и фасонного сечений получают прес­сованием реактопластов через калибро­ванное отверстие пресс-формы. Процесс прессования характеризуется низкой про­изводительностью и сложностями техно­логического характера.

Литье под давлением - высокопроиз­водительный и эффективный способ мас­сового производства деталей из термопла­стов. Перерабатываемый материал из за­грузочного бункера 8 (рис. 8.15) подается дозатором 9 в рабочий цилиндр 6 с элек­тронагревателем 4. При движении порш­ня 7 определенная доза материала посту­пает в зону обогрева, а уже расплавлен­ный материал через сопло 3 и литниковый

канал - в полость пресс-формы 1, в кото­рой формируется изготовляемая деталь 2. В рабочем (нагревательном) цилиндре на пути потока расплава установлен рассека­тель 5, который заставляет расплав проте­кать тонким слоем у стенок цилиндра. Это ускоряет прогрев и обеспечивает более равномерную температуру расплава. При движении поршня в исходное положение с помощью дозатора 9 очередная порция материала подается в рабочий цилиндр. Для предотвращения перегрева выше 50 ... 70 °С в процессе литья пресс-форма охла­ждается проточной водой. После охлаж­дения материала пресс-форма размыкается и готовая деталь с помощью выталкивате­лей извлекается из нее. Широко применя­ют также литьевые машины с червячной пластикацией материала, в которых вме­сто поршня используют вращающиеся червяки.

Литьем под давлением получают дета­ли сложной конфигурации с различными толщинами стенок, ребрами жесткости, с резьбами и т.д. Применяют литейные ма­шины, позволяющие механизировать и автоматизировать процесс получения де­талей. Производительность процесса ли­тья в 20 ... 40 раз выше производительно­сти прессования, поэтому литье под дав­лением является одним из основных спо­собов переработки пластических масс в детали. Качество отливаемых деталей за­висит от температур пресс-формы и рас­плава, давления прессования, продолжи­тельности выдержки под давлением и т.д.

Центробежное литье применяют для получения крупногабаритных и толсто-

16 - 9503

482

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

стенных деталей из термопластов (кольца, шкивы, зубчатые колеса и т.п.). Центро­бежные силы плотно прижимают залитый материал к внутренней поверхности фор­мы. После охлаждения готовую деталь извлекают из формы и заливают новую порцию расплавленного материала.

Выдавливание (или экструзия) отли­чается от других способов переработки термопластов непрерывностью, высокой производительностью процесса и возмож­ностью получения на одном и том же обо­рудовании большого многообразия деталей. Выдавливание осуществляют на специ­альных червячных машинах - автоматах. Перерабатываемый материал в виде по­рошка или гранул из бункера 1 (рис. 8.16, а) попадает в рабочий цилиндр 3, где захва­тывается вращающимся червяком 2. Чер­вяк продвигает материал, перемешивает и уплотняет его. В результате передачи теп­лоты от нагревательного элемента 4 и вы­деления теплоты при трении частиц мате­риала друг о друга и о стенки цилиндра перерабатываемый материал переходит в вязкотекучее состояние и непрерывно вы­давливается через калиброванное отвер­стие головки 6. Расплавленный материал проходит через радиальные канавки оп­равки 5. Оправку применяют для получе­ния отверстия при выдавливании труб.

Непрерывным выдавливанием можно изготовлять детали различного профиля (рис. 8.16, б). При получении пленок из

термопластов (полиэтилена, полипропи­лена и др.) используют метод раздува. Расплавленный материал продавливают через кольцевую щель насадной головки и получают заготовку в виде трубы, кото­рую сжатым воздухом раздувают до тре­буемого диаметра. После охлаждения пленку подают на намоточное приспособ­ление и сматывают в рулон. При произ­водстве листового материала используют щелевые головки шириной до 1600 мм. Выходящее из щелевого отверстия полот­но проходит через валки гладильного и тянущего устройств. Здесь же происходит предварительное охлаждение листа, а на роликовых конвейерах - окончательное охлаждение. Готовую продукцию сматы­вают в рулоны или разрезают на листы оп­ределенных размеров с помощью специ­альных ножниц.

3. СПОСОБЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ В ВЫСОКОЭЛАСТИЧНОМ СОСТОЯНИИ

Для получения многих круногабарит-ных деталей наиболее целесообразной является переработка листовых термопла­стичных материалов. Технологический процесс получения деталей основан на использовании свойств термопластов, на­гретых до высокоэластичного состояния. Основными технологическими способами являются пневматическая формовка, ваку­умная формовка и штамповка.

Рис.8.16. Непрерывное

выдавливание:

а-схема установки;

б - профили получаемых

деталей

а)

б)

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 483

Рис. 8.17. Схемы пневматической (а) и вакуумной (б) формовок

При пневматической и вакуумной формовке (рис. 8.17) предварительно ра­зогретую и зажатую в рамку 2 заготовку 3 плотно прижимают к матрице 4 верхней камерой / и формуют с помощью сжатого воздуха (при пневмоформовке) или под давлением атмосферного воздуха (при вакуум-формовке). После охлаждения го­товую деталь сжатым воздухом удаляют с матрицы. При пневмо- и вакуумной фор­мовке матрицу предварительно подогре­вают до 40 ... 60 °С.

Листовые материалы нагревают глав­ным образом в электрических нагрева­тельных шкафах, оснащенных контроли­рующими и автоматически регулирующи­ми приборами. Необходимым условием является равномерный нагрев листовых заготовок. В противном случае на различ­ных участках материала будет неодинако­вая пластичность, что вызовет брак при формовке из-за разрывов, трещин, короб­ления и т.д. Для равномерного нагрева шкафы оснащают вентилятором для пе­ремешивания воздуха. Температура на­грева зависит от вида перерабатываемого материала.

Особенностью вакуумной формовки является простота установки и обслужи­вания. Однако небольшой перепад давле­ния препятствует применению этого спо­соба для получения толстостенных (более 2,5 мм) и сложных конфигураций деталей, а также деталей из жестких термопластов.

Пневматическая формовка позволяет получать детали сложных пространствен­ных конфигураций и различных толщин в зависимости от давления подаваемого

воздуха. Для предотвращения быстрого и неравномерного охлаждения, возможного возникновения внутренних напряжений формуют подогретым до 50 ... 70 °С сжа­тым воздухом.

Разновидностью пневматической фор­мовки является изготовление деталей без применения матрицы или пуансона. Разо­гретый лист зажимают в кольцо и с помо­щью сжатого воздуха или под действием атмосферного давления получают сфери­ческое изделие. Поскольку формуют без соприкосновения с формообразующими деталями, получаемые детали имеют вы­сокую прозрачность (колпаки кабин само­летов, детали для оптики и светотехники). В производственных условиях часто при­меняют комбинированное формообразо­вание, при котором совмещают операции выдувания и пневматического обжима, а также, если необходимо, штамповки, оп-рессовки и т.д.

Штамповкой получают главным обра­зом детали незамкнутой пространственной формы (козырьки, обтекатели, стекла ка­бин и т.д.). Термопластичный листовой материал, разогретый до определенной температуры, формуют с помощью пуан­сона и матрицы. При штамповке изменя­ются форма и размеры листовых заготовок за счет перемещения и перераспределения объема материала.

Штампуют на обычных гидравличе­ских или механических прессах. Пуансо­ны и матрицы изготовляют из дерева и других неметаллических материалов при производстве небольшого числа деталей и из металлов - при массовом производстве.

484

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Рис. 8.18. Схемы штамповки жестким (а) и эластичным (б) пуансонами

В зависимости от материала, из кото­рого изготовляют пуансоны, различают два основных вида штамповки: жестким и эластичным пуансонами.

Схема штамповки жестким пуансоном показана на рис. 8.18, а. Зазор между пуансоном 1 и матрицей 3 равен толщине штампуемого материала 2 с допуском ± 10 %; необходимое взаимное расположение пуансона и матрицы обес­печивается направляющими. В пуансоне и матрице делают отверстия для выхода воздуха.

Штамповкой эластичным

пуансоном получают детали из лис­товых термопластов, имеющих небольшие углубления и четкий рисунок. Предвари­тельно разогретую заготовку 6 помещают на форму 7 (рис. 8.18, б). Плоский резино­вый пуансон 5, вмонтированный в обойму 4, опускают на заготовку и к нему прилагают давление. Штампуют на гидравлических или винтовых прессах.

При штамповке, как и при других ви­дах формообразования материалов в вы­сокоэластичном состоянии, качество по­лучаемых деталей зависит от точного со­блюдения технологического процесса.

4. ПОЛУЧЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПЛАСТИКОВ

С технологической точки зрения удоб­но использовать отдельные пластмассы, находящиеся в жидком состоянии при нормальной температуре. В первую оче­редь это относится к производству круп­ногабаритных деталей из композиционных пластиков. Пластики состоят из связую­щей смолы, наполнителя и в некоторых

случаях отвердителя и ускорителя отвер­ждения. В качестве связующего предпоч­тительнее использовать полиэфирные и эпоксидные смолы. Эти смолы характери­зуются высокой адгезией к наполнителю и способностью отверждаться при нормаль­ной температуре за счет добавления к ним отвердителей и ускорителей отвер-ждения (перекиси бензола, нафтената, кобальта, полиэтиленполиамина и др.).

Высокая прочность композиционных пластиков зависит от применяемых на­полнителей (стеклоткани и стекловолокна, хлопчатобумажные ткани и волокна, ме­таллическая сетка и проволока, волокна углерода и бора, нитевидные кристаллы и т.п.). Тип наполнителя зависит от требуе­мых свойств создаваемого материала. В отдельных случаях в состав пластика вводят пластификаторы и красители.

Как отмечалось ранее, в последние го­ды широкое применение находят углепла­стики. Они характеризуются низкой плот­ностью, высокими прочностными харак­теристиками и способностью выдерживать высокие температуры. Для получения особо термостойких КМ в качестве свя­зующего используют углеродсодержащие термореактивные фенольные и фурфури-ловые смолы, пеки из каменноугольной смолы или нефти. Армирующими мате­риалами являются углеродные волокна, нити, жгуты и ткани. После предваритель­ного формообразования заготовка подвер­гается высокотемпературной обработке (карбонизации). В процессе карбонизации происходит термодеструкция связующего, сопровождающаяся удалением испаряю­щихся смолистых соединений, газообраз­ных продуктов и образованием твердого

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 485

кокса с высоким содержанием углерода. По такой схеме получают углерод-угле­родные КМ. Эти материалы являются наиболее перспективными для изготовле­ния изделий, работающих при высоких температурах.

К основным способам изготовления деталей из композиционных пластиков относятся контактная формовка, авто­клавная формовка, стирометод, вихревое напыление, центробежная формовка, на­мотка и др.

Контактной формовкой изготовляют крупногабаритные детали с наполнителя­ми из стеклотканей, стекломатов и т.д. Применяют формы из дерева, гипса и лег­ких сплавов. Форма должна точно воспро­изводить наружный или внутренний кон­тур детали.

Перед формовкой на рабочие поверх­ности формы наносят разделительный слой (поливиниловый спирт, нитролаки, целлофановую пленку и др.), предотвра­щающий прилипание связующего к по­верхности формы. По разделительному слою наносят слой связующего, затем слой предварительно раскроенной ткани, которую тщательно прикатывают резино­вым роликом к поверхности формы. Этим достигаются плотное прилегание ткани к поверхности формы, удаление пузырьков воздуха и равномерное пропитывание тка­ни связующим. Затем снова наносят свя­зующее, ткань и т.д. до получения задан­ной толщины. Отверждение происходит при нормальной температуре в течение 5 ... 50 ч в зависимости от вида связующе­го. Время отверждения сокращают увели­чением температуры до 60 ... 120 °С. По­сле отверждения готовую деталь извлека­ют из формы и в случае необходимости подвергают дальнейшей обработке (обрез­ке кромок, окраске и т.д.).

Особенности контактной формовки -простота оснастки и возможность получе­ния деталей любых размеров и форм. Од­нако этот метод малопроизводителен, ка­чество получаемых деталей недостаточно

высокое из-за неравномерои укладки на­полнителя и связующего. К нему предъяв­ляют определенные требования по техни­ке безопасности. Поэтому контактную формовку применяют в опытном и еди­ничном производствах.

Автоклавную формовку применяют при выпуске деталей большими сериями. Форму с деталью накрывают резиновым чехлом и помещают в герметичный ре­зервуар (автоклав). С помощью пара или воды в автоклаве создают определенное давление.

Стирометодом изготовляют крупнога­баритные детали из композиционных пла­стиков с замкнутым полым профилем (по­лые рамы, диски, кронштейны и т.д.). На тонкостенный поливинилхлоридный че­хол, размеры которого соответствуют раз­мерам изготовляемой детали, наматывают волокно. Заготовку укладывают в разогре­тую до температуры 100 ... 120 °С пресс-форму. Под действием давления воздуха, разогретого внутри шланга, заготовка рас­тягивается до размеров полости пресс-формы. В пространство между чехлом и пресс-формой за счет создания вакуума засасывается связующее.

Приведенные способы формовки ис­пользуют в основном для изготовления деталей из пластиков с длинноволокни­стыми наполнителями. При применении измельченных наполнителей процесс из­готовления деталей удается механизиро­вать. Наполнитель и связующее подают под давлением сжатого воздуха.

Вихревым напылением изготовляют крупногабаритные детали из стеклопла­стиков (кузова легковых и грузовых авто­мобилей, корпуса лодок, емкости и др.). Стекловолокно и смолу с отвердителем и ускорителем отверждения наносят на форму специальным пульверизатором. Смола смачивает стекловолокно в вихре­вом потоке, образованном сжатым возду­хом. Стекловолокно со связующим, нане­сенные на форму, вручную уплотняют роликом.

486

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Высокой степенью механизации отли­чается напыление с помощью передвиж­ной установки, в которой смонтированы режущее устройство для стекловолокна, вентилятор для подачи сжатого воздуха, распылитель и емкости для связующего, отвердителя и ускорителя. Стекловолокно разрезают на отдельные куски длиной 10 ... 90 мм. Распылитель имеет три сопла: центральное для подачи стекловолокна и два боковых (одно служит для подачи свя­зующего и отвердителя, другое - связую­щего и ускорителя отверждения). Смеше­ние компонентов происходит на поверх­ности формы или перед нею в потоке сжа­того воздуха.

Центробежной формовкой получают детали больших габаритных размеров, име­ющие форму тел вращения, толщиной 2 ... 15 мм, диаметром до 1 м и высотой до 3 м.

Стекловолокно и связующее равно­мерно подают во вращающуюся форму. После формовки в форму помещают рези­новый мешок, с помощью которого созда­ется давление на заготовку. В таком со­стоянии происходит отверждение компо­зиции при определенной температуре.

Намоткой получают трубы и сложные по форме оболочки из композиционных пластиков. Основным элементом техноло-