15.7. Оснастка

15.7. Оснастка
Конструктивныеоссм'кчннхти оснастки завися! oi выбранного метода ILHотопле¬ния изделии из ЛПМ it истому весьма разнооГчкины. Шнншн являются требования, предъявляемые к материалу оснастки, выбор которого зависит от объема производст¬ва, технологии (в основном от давления, развиваемого при формовании), необходи¬мой точности и чистоты поверхности изделия, по формы и размеров. При этом доми¬нируют экономические требования - материал формующего инструмента должен быть по возможности дешевым, технологичным, достаточно прочным, жестким, кор-розиоиностойким, теплостойким. Все это особенно нажни потому, что основная об¬ласть применения ЛПМ — крупногабаритные изделия, для формования которых не всегда целесообразно изготавливать дорогостоящую оснастку, часто одноразовою действия. Поэтому н опытном, индивидуальном и мелкосерийном производствах формующий инструмент следует изготавливать из дерена, ipniiepbi. гипса, немей га. железобетона, различных шынмериых композиций (в том числе из стекло!сдаегнка). металлических сплавов, реже из металла, применение которого рационально .тишь в массовом производстве. В ряде случаев дли изготовления отдельных элементов (|юр-мующего инструмента ^пользуются даже композиции из носка, парафина и канифоли;
для уменьшения усадки таких композиций вводят значительное количество тонко-дисперсного (обычно алюминиевого) порошка.
Оснастка из дерева, несмотря па се очевидные преимущества и простоту, имеет ограниченное применение, обусловленное значительным влиянием температуры и влажности воздуха на форму и размеры формующих элементов. Влажность дере¬вянной оснастки не должна быть выше 12-15 %. На одной деревянной форме можно изготовить не более 10 изделий.
Формы из гипса, как показывает опыт, пригодны для методов формования при низком давлении, однако малая поверхностная твердость является причиной ограни¬ченного срока службы этих форм (до 10 малогабаритных изделий, одно изделие сред¬них габаритов размерами 2-3 м). Рабочую поверхность гипсовых форм из-за сильно развитой пористости обычно покрывают восковыми композициями. Присутствие влаги в гипсе может ипгибпровать (замедлять) процесс отверждения полимерного материала, поэтому такие формы рекомендуется тщательно просушивать.
Монолитные гипсовые формы изготавливают заливкой. Гипсовый раствор запол¬няет контрформу, выполненную из дерева и покрытую специальным разделительным слоем. В раствор можно добавлять куски отвержденного гипса, деревянные бруски. Уплотнение получаемой массы на вибростенде позволяет получать более качествен¬ную формующую поверхность. Отверждение гипса происходит примерно в течение 1 ч, затем форму выдерживают в термокамере в течение 18-20 ч при 40-50 "С. После сушки формующую поверхность покрывают твердой восковой композицией или ла¬ком на основе шеллака. Лаковые покрытия наносят па прошкурепную поверхность формы в одни пли несколько слоев, после чего тщательно шлифуют наждачной бума¬гой и полируют.
При изготовлении гипсовых пуансонов контрформа может ТОЛЬКО приблизитель¬но иметь контуры будущею изделия. Доводка элемента формы (иногда еще сырой) производится .механической обработкой. Сердцевина ГИПСОВОЙ формы однократного использования (разрушаемой при извлечении изделия) должна изготавливаться из ма¬лопрочного крупнозернистого материала. Гипсовые формы, состоящие из нескольких элементов (разборные формы), применяются крайне редко.
Формующие поверхности деревянной, фанерной п гипсовой оснастки при повы¬шенных требованиях к качеству поверхности изделий зашпаклевывают нитрошпат-Левкой, зачищают под окраску и покрывают эмалевой краской. В такой последовате¬льности обработка поверхности производится дважды.
Оснастка из бетона и подобных твердеющих композиций па неорганической основе Используется для изготовления, например, крупногабаритных станин станков.
Оснастка из стеклопластиков изготавливается на основе различных полиэфирных и эпоксидных смол с наполнителями из стеклотканей, стекл ох ол сто в, стскложгутов. В эпоксидные смолы добавляются — но опыту разных отраслей промышленности -минеральные порошкообразные наполнители (кварц, каолин, асбестовая мука), органи¬ческие наполнители (деревянные опилки, очесы, джутовое и льняное волокно), метал¬лические наполнители в виде железного, медного или алюминиевого порошка, тонкой проволоки. Металлические наполнители значительно (до 10-12 раз, но сравнению с ненаиолиенным полимером) увеличивают теплопроводность формующего инстру¬мента. Оснастка из стеклопластиков применяется в основном для изготовления крупногабаритных стеклопласт и ков ых изделий методами формования без давления. В качестве примеров для изготовления стсклопластиковон оснастки .можно привести следующие рекомендуемые композиции: смола ЭД-16 35 %, днбутилфталат 3,5 %, по-лиэтнленнол намин 3,5 %. железный порошок 58 %; смола ЭД-1С 40 %. днбутилфта¬лат 4 %, пол нэтнлсипол намин 4,0 %, маршалдит 52 %; смола ЭД-20 40 %, полиэтнлсн-полпамин 4,0 %. железный порошок 56 %.
При необходимости раковины и шероховатости формующих поверхностей осна¬стки изстеклопластнковзаделывают шпаклевкой на основе связующего с наполните¬лем {20-60 %), из которых изготовлена сама оснастка. Затем поверхности зашкурива¬ют и полируют.
Изготовление оснастки из неметаллических матерпапоп для (формования стекло-пластиковых изделий, как правило, выполняется в несколько этапов: получение моде¬ли или контрформы, отдельных формующих элементов,формы в целом. Необходимые операции процесса изготовления неметаллической оснастки п их последовательность зависят от применяемого материала и требований, предъявляемых к точности разме¬ров изделия, его форме и чистоте обработки поверхности. В ряде случаев используют¬ся возможности гальванотехники для образования поверхностного металлического
слоя, непосредственно соприкасающегося с полимерным материалом.
Для изготовления длинномерных стеклопластнконых изделий с внутренней поло¬стью (трубы, профили) используются специальные оправки — дорны. Основное требо¬вание, предъявляемся; К ЭТИМ элементам оснастки, — жесткость в сочетании с легкостью.
Этому требованию отвечают стальные, алюминиевые и неметаллические дорны. Мате¬риал выбирается в зависимости от конфшурацпп (|>ормуемого отверстия. Для прямоли¬нейных участков МОгуТ быть применены стальные или алюминиевые трубы, покрывае¬мые разделительным слоем ИЗ парафина ТОЛЩИНОЙ 1,5-2 ММ. Съем готового изделия с дорна облегчается благодаря пропусканию через него пара или горячей воды.
Криволинейные внутренние участки оформляются с помощью ДОрнОВ из воска в гипса. Эти дорны удаляются из ПОЛОСТИ ГОТОВОГО изделия выплавлением пли разру¬шением. Для тех же целей применяют резиновые шланги, заполненные МЯГКОЙ алю¬миниевой проволокой. Для съема изделия из АПМ из шланга извлекают проволоку, а через него Пропускают нар или горячую воду до расплавления разделительною па¬рафинового слоя толщиной 2,0-2,5 мм. который Предварительно наносят на шланг. После этого шланг свободно извлекается из изделия.
Оснастка из резины используется ограниченно, в основном только для изготовле¬ния изделий из АПМ методом формования с номошыо эластичной диафрагмы, а так¬же для получения резиновых чехлов и мешков. Наиболее важные требования к рези¬нам — теплостойкость н химическая стойкость к связующему композиции. Такими свойствами обладают Термостойкие резины на основе нсонренового, силиконового в бутилкаучука. Элементы оснастки выклеивают на болванке последовательно из 3-4 слоев ненулканизоваиной резины толщиной 0,8-1 мм, стыки соседних слоев ре¬зины не должны совпадать. Резину усиливают тканью, подклеиваемой изнутри чехла ИЛИ мешка в местах перехода его на фланец, размер которого увеличивают ДО"8-10 мм. Ткань помещают также в тех местах, где она не мешает растяжению резины при экс¬плуатации оснастки. После выклеивания оснастку вулканизируют в автоклаве по ре¬жиму, предусмотренному для данной марки резины.
Оснастка на металлических сплавов И металлов обладает наилучшими прочно¬стными показателями но сравнению с другими материалами, обеспечивая при этом высокое качество (формующих поверхностен. Однако технологический процесс изго¬товления металлических форм является весьма трудоемким и дорогостоящим. Эле¬менты форм из металлов изготавливаются в основном литьем с последующей механи¬ческой обработкой. Такие формы целесообразно применять только при достаточно высоких давлениях формования. Экономически рационально использование метал¬лической оснастки н при малых давлениях, но большой серийности производства. Независимо ОТ типа материала, используемого для изготовления оснастки для изде¬лий из ЛПМ. ее формующие поверхности обязательно покрывают разделительным слоем, облетающим снятие готового изделия с формы. Для получения разделитель¬ных покрытий применяют растворы, эмульсин, смазки. Плоские и цилиндрические поверхности форм могут быть изолированы пленкой из целлофана, полиэтилена, по¬ливинилового спирта и других материалов. Гипсовые и деревянные формы обычно покрываются раствором ацетата целлюлозы. Растворы поливинилового спирта и полн-изобутилена применяются для покрытия стеклопластиковых и металлических форм. Восковые li парафиновые эмульсии используются для обработки пористых неметалли¬ческих поверхностей с последующим нанесением поливинилового спирта. Кремнинор-ганические покрытия и особенно покрытия, образующие после термообработки твер¬дую пленку, могут обеспечить многократный съем стеклопластиковых изделий.