Подготовка сырья к прессованию

Начинается с разборки по партиям, имеющим близкие технологиче­ские показатели. Это необходимо для сокращения потерь времени и сырья при перестройке технологического процесса, связанного с переходом на другую партию сырья.

Если сырье влажное - сушат при температурах: 100°С для новолачных пресс-порошков, 80°С - резольных и волокнита. Высушенное сырье хранят в герметичной таре.

3. 
   Предварительный нагрев материала
   

При прессовании реактопластов вследствие плохой теплопроводно­сти материала происходит неравномерный прогрев, создается неоднород­ная степень ориентации макромолекул и в изделии возникают остаточные напряжения, которые со временем могут вызвать образование микротре­щин и разрушение изделия. Отверждение нагретого материала происходит равномерно по всему объему, сокращается число подпрессовок и время выдержки под давлением. Преднагрев улучшает текучесть материала, по­этому можно проводить прессование вдвое меньшим давлением, что снизит износ пресс-форм.

Преднагрев можно проводить в сушильных шкафах, в высокочастот­ных установках и с помощью инфракрасных нагревателей (лампы, трубча­тые элементы или нихромовые спирали).

Нагревание в сушильных шкафах происходит за счет конвективной теплопередачи от нагретого воздуха, поэтому процесс длителен и не обес­печивает равномерности температуры. Применяется для нагрева полиме­ров с высокими диэлектрическими характеристиками, когда невозможно использовать высокочастотный нагрев, а также прозрачных листов, когда инфракрасный нагрев неэффективен.

Высокочастотный нагрев осуществляется следующим образом.

Верхняя пластина 1 (рис. 6) закрепляется на корпус 2, с помощью высокочастотных изоляторов, и к ней подводится ток напряжением 8-10 кВ с частотой 40 и 80 МГц. Нагреваемый материал (чаще в виде таблеток) помещают в электрическое поле на заземленную пластину 5, расположенную на расстоянии Н от другой пластины. При подключении пластин к генератору высокой частоты между ними создается электрическое поле с напряженностью Е 200-250 кВ/м (если больше, то может быть пробой)

,

где U – подводимое напряжение.

Способность полимеров к высокочастотному нагреву зависит от их строения. Неполярные полимеры (ПЭ, ПС, фторопласт) практически в электрическом поле не нагреваются и могут применяться для изготовления высокочастотных изоляторов. Полимеры, имеющие полярное строение (ПВХ, ФФС и др.), очень быстро нагреваются. Склонность полимеров к нагреву ТВЧ можно определить по значению фактора диэлектрических потерь tg , где  - диэлектрическая проницаемость пресс-материала; tg  -тангенс угла диэлектрических потерь. Чем больше tg , тем больше электрической энергии переходит в тепловую. Мощность генератора, преобразуемая в теплоту, определяется Р=5,5-10 -tg fE , где f - частота переменного тока.

При использовании высокочастотных установок достаточной мощ­ности время нагревания 20-30 с, а температура материала после прогрева 120-130°С. Несмотря на высокие тепловые потери в окружающую среду (коэффициент потерь 0,4-0,5), применение высокочастотного нагрева эко­номически выгодно, так как сокращается время отверждения (~20-30%), давление формования (~ вдвое).

Применяют генераторы, работающие при частоте 15-50 МГц и имеющие рабочую поверхность конденсатора 300x300 мм.

При применении инфракрасного нагрева интенсивность излучения зависит, главным образом, от температуры излучателя, а количество поглощающей энергии - от степени черноты нагреваемого тела, а также от расстояния до излучателя.

Инфракрасный нагрев не эффективен при нагревании прозрачных полимеров (ММА, ПЭТФ), так как большая часть лучистой энергии рас­сеивается в окружающую среду.

Если пресс оборудован шнековым пластикатором, то преднагрев не проводится.

1.4. Загрузка пресс-материала в форму

Таблетированные материалы чаще всего дозируются по числу таблеток.

Для порошкообразных наполнителей применяется объемное или ве­совое (массовое) дозирование, для нетаблетированных волокнистых - весовое.

Объемное дозирование производится с помощью мерного сосуда или бункера. Рационально объемное дозирование использовать только для загрузки многогнездных форм. Недостаток заключается в том, что партии материала отличаются по насыпной плотности и поэтому необходимо часто изменять мерный объем, что на практике довольно сложно.

При массовом дозировании, если использовать электронные дозаторы, то обеспечивается высокая точность навески и хорошее качество изделия.

Если в изделие устанавливается арматура (резьба, болты и др.), то ее устанавливают до загрузки пресс-материала, и лишь в редких случаях впрессовывают в уже сформованное изделие сразу после прессования или в неполностью отвержденное изделие. Арматуру крупных размеров перед установкой в форму нагревают.

1.5. Смыкание пресс-формы
Процесс прессования изделия осуществляется в результате опуска­ния пуансона, закрепленного на подвижной плите пресса, и создания необходимого удельного давления. Удельным давлением прессования называют эффективное усилие пресса, приходящееся на единицу площади прессования. Слишком быстрое смыкание формы может привести к выбросу материала и резко увеличивает износ формы, поэтому перед соприкосновением пуансона и матрицы необходимо замедлить ход пуансона. В некоторых случаях задерживают подачу высокого давления и после соприкосновения пуансона с матрицей дают выдержку при небольшом давлении. К этому приему прибегают при повышенной текучести материала, при формовании сложных по конструкции изделий с тонкими стенками. Задержка давления позволяет снизить текучесть, за счет частичного от­верждения, улучшить условия заполнения формы и условия прессования.
1.6. Подпрессовка, выдержка под давлением, отверждение
В целях удаления летучих из полости пресс-формы используют специальный прием - подпрессовку. Когда материал нагреется, начинается процесс поликонденсации, сопровождающийся выделением летучих продуктов. Кроме того, удаляется влага, находящаяся в пресс-материале.

Для удаления образовавшихся летучих пресс-форму размыкают, поднимая на высоту 10-20 мм на 3-5 с для быстро отверждающихся и 5-10 с для медленно отверждающихся пресс-материалов. При этом из на­гретого, но еще вязкопластичного материала легко удаляются летучие.

Если материал был предварительно нагрет, то подпрессовку проводят сразу же после смыкания пресс-формы, так как процесс отверждения протекает очень интенсивно.

Если изделие имеет большую толщину, а преднагрев осуществлялся до невысокой температуры, то подпрессовку проводят через 30-60 с после смыкания пресс-формы.

Подпрессовка для быстро отверждающихся материалов проводится не позднее, чем через 10 с после полного смыкания формы, а для медленно отверждающихся - через 10-30 с. Число подпрессовок обычно не превышает 3-4. Если подпрессовка проводится после частичного отверждения материала, то выходящие из объема изделия газообразные продукты разрывают отвержденный поверхностный слой, нарушая монолитность поверхности изделия.

Без подпрессовок, как правило, формуются небольшие изделия с ме­таллической арматурой или знаками. С ростом числа подпрессовок сни­жают продолжительность отверждения на 30-40%. При прессовании изде­лий на основе эпоксидных и полиэфирных смол подпрессовки не приме­няют, так как при отверждении летучие не образуются.

Выдержка производится в сомкнутой пресс-форме под давлением. При этом завершается процесс отверждения с формированием трехмерной структуры. На стадии отверждения давление необходимо лишь для исклю­чения раскрытия формы под действием выделяющихся продуктов и может быть снижено до 8-9 МПа. Однако из-за конструктивных особенностей гидропресса давление сохраняется на уровне давления в момент смыкания формы. После отверждения изделие извлекается из формы без охлаждения.

1.7. Промежуточный контроль качества изделия

Контроль качества изделия проводится на рабочем месте непосред­ственно после извлечения его из формы. Отбраковываются изделия недо-прессованные, имеющие трещины, вздутия, разводы, и изделия с толстым гратом. При наличии требований по однотонности изделий, количеству включений и размерной точности изделий проводится проверка и по этим показателям.

1.8. Термическая обработка изделия

Термическая обработка изделий, полученных методом прессования, заключается в их отжиге при повышенных температурах с целью уменьшения уровня внутренних напряжений. Причиной появления внутренних напряжений в основном является неравномерность отверждения материала в элементах изделия, имеющих различную толщину. Внутренние напряжения приводят к растрескиванию и короблению изделий. Отжиг осуществляют путем нагревания изделия на воздухе или в масле до 120-150°С с последующим медленным охлаждением.

1.9. Механическая обработка изделия

Проводится с целью удаления механическим путем излишков мате­риала (облоя, грата), образующихся из-за затекания расплава в плоскости разъема форм; с целью обеспечения требуемой конфигурации изделия, из­готовления резьбы или доводки размеров изделия, если формование меха­нически сложно или экономически невыгодно, а также для отделки изде­лий (шлифовка, полировка и т.д).

1.10. Переработка отходов прессования

Заключается в сборе и измельчении бракованных изделий, удаленного облоя (грата), стружки, образующейся при механической обработке. Отходы пресс-материалов сортируются по маркам материала и иногда по цвету. Измельчение отходов проводят последовательно на дробилках но­жевого и ударного типов до порошкообразного состояния. Полученные порошкообразные отходы могут быть добавлены в количестве 15-20% к первичному сырью и использованы для получения неответственных изде­лий бытового назначения.

2. ЛИТЬЕВОЕ ПРЕССОВАНИЕ РЕАКТОПЛАСТОВ

При формовании изделий сложной конфигурации, имеющих тонкую сквозную арматуру, в момент смыкания формы при компрессионном прес­совании возникают перекосы армирующих элементов, что приводит к бра­ку. Достаточно часто наблюдаются недопрессовки при формовании изде­лий с малой толщиной стенок, но достаточно большой высотой.

Эти недостатки устраняются при использовании метода литьевого прессования [1-4], который отличается от компрессионного тем, что пресс-форма имеет загрузочную камеру и соединенную с ней литниковыми кана­лами формующую полость (рис. 7).

Материал в виде таблеток, порошка после предварительного нагрева подается в загрузочную камеру, нагретую до необходимой температуры, где дополнительно нагревается при опущенном штоке. Затем штоком через литниковые каналы под давлением 80120 МПа передавливается в оформ­ляющую полость формы.

Вследствие того, что материал течет через нагретые литниковые каналы и вследствие выделения теплоты от вязкого течения температура материала повышается. При наличии скорости сдвига в литниковых каналах материал тщательно перемешивается и становится более равномерно прогретым. При поступлении нагретого материала в форму, где давление равно атмосферному, происходит интенсивное выделение газообразных продуктов и удаление их через воздушные каналы. После заполнения формующей полости пресс-материал затекает в них, а так как каналы имеют небольшую глубину, материал в них быстро отверждается и они перекрываются. В результате создается замкнутый объем и давление в форме растет до 25-30 МПа, что обеспечивает уплотнение материала.

Для снижения вязкости материала температура формы несколько выше, чем при прямом прессовании, что обеспечивает сокращение времени выдержки под давлением на 30-40%.

В зависимости от конструкции формы усилие прессования создается или гидроцилиндром пресса при верхней загрузочной камере или гидроцилиндром выталкивателя при нижней загрузочной камере.

После отверждения пресс-форма раскрывается и изделие извлекается.

Рис. 7. Пресс-формы для литьевого прессования с верхней (а) и нижней (б)

загрузочными камерами:

1 - нижняя плита; 2 - матрица; 3 - воздушные каналы; 4 - изделия,

5 - верхняя плита; 6 - литниковые каналы; 7 - пресс-остаток;

8 - камера; 9 - шток; 10 - стержень толкателя; 11- выталкиватель

Изделия, полученные литьевым прессованием, имеют большую плот-ность вследствие более полного удаления летучих, отличаются высокой размерной точностью, практически не требуют удаления облоя (толщина облоя до 0,1 мм). К недостаткам литьевого прессования относятся: высокое удельное давление, более сложная конструкция пресс-форм, больший расход материала.

Оптимальные технологические свойства термореактивных пресс-материалов для переработки методом литьевого прессования:

1.Текучесть по Рашигу, мм - 150-180.

2.Продолжительность пребывания в вязкотекучем состоянии, с, не менее - 40-60.

3. Время отверждения, мин, не более - 2.

4. Содержание влаги и летучих, %, не более - 2.

ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ
Параметрами процесса прессования являются: длительность и температура предварительного нагрева, температура и давление прессования, время выдержки под давлением.

1. 
   Предварительный нагрев материала
   

Наиболее распространен нагрев токами высокой частоты (ТВЧ):

Длительность нагрева таблеток _н, с:

(1)

где С - удельная теплоемкость, кДж/кгК; р - плотность, кг/м ; T₁ и Т₂ - на-чальная и конечная температура таблетки, К; 0,55 - коэффициент пропорциональности;  =0,4-0,5 - термический КПД генератора, служащий для учета потерь теплоты в окружающую среду; _Г - диэлектрическая проницаемость пресс-материала, Ф/м; - частота колебаний генератора, Гц; Е - напряженность электрического поля, кВ/м; tg - тангенс угла диэлектрических потерь

или , (2)

где  - толщина слоя полимера (пластины, таблетки), мм; U - подводимое напряжение, В (510 кВ); К_Е - коэффициент, учитывающий влияние на напряженность электрического поля воздушного зазора между полимером и электродом

, (3)

где S_e - величина воздушного зазора между электродом и таблеткой, мм;  и К - постоянные (для фенопластов: =1,25; К=2,23).

Температуру предварительного нагрева материала определяют, исходя из времени пребывания его в вязкотекучем состоянии (в т.е.). Оно должно быть больше, чем время, затраченное на загрузку материала в пресс-форму ₃, и время смыкания формы .

, (4)

где h₁ и h₂ - высота опускания пуансона при холостом и рабочем ходе пресса, м; V₁ и V₂ - скорость опускания плиты пресса при холостом и рабочем ходе, м/с.

Между временем вязкотекучего (вязкопластического) состояния и температурой существует экспоненциальная зависимость:

_вт.с. = Ае^U/RT , (5)

где А - коэффициент; U- энергия активации поликонденсации, кДж/моль.

Поэтому температура предварительного нагревания может быть рассчитана по формуле:

(6)

Значения А и U выбирают из табл. 2 и для некоторых пресс-материалов они составляют:

Таблица 2

Вид мате-риала	03-010-02 (К-18-2)	К-17-2	01-040-02 (К-15-2)	Э-2-340-65 (К-21-22)	Э-2-330-02 (К-211-3)
А107	1,77	4,52	1,9	1,76	7,4
U, кДж/моль	69,5	69,5	69,5	47,31	62,8

2. 
   Формование изделия
   

2.2.1.Температура пресс-формы

При ее выборе следует учитывать: скорость отверждения пресс-материала, форму и размеры изделия. Для быстро отверждающихся материалов и большом времени смыкания формы температура формы (Тф) должна быть ниже, чем для медленно отверждающихся материалов и малом времени смыкания формы. При небольшой толщине стенки изделия следует сочетать высокую температуру формы с высоким давлением прессования, при большой толщине стенки - низкую температуру пресс-формы с низким давлением. Если изделие имеет большое отношение высоты стенки к ее толщине, то целесообразно применять низкую температуру формы при высоком давлении прессования.

При переработке реактопластов необходимо учитывать, что выделение тепла в процессе отверждения тем больше сказывается на температуре материала, чем больше толщина стенки изделия, чем выше скорость реакции от-верждения, чем меньше степень предварительной поликонденсации мате-риала. Перегрев толстостенных изделий может привести к разложению ма-териала внутри изделия.

Крупногабаритные изделия необходимо прессовать при пониженных температурах для сохранения текучести материала на период заполнения ими формы.

Если время вязкотекучего состояния для данного материала определено на пластометре (температура пластометрического испытания для фенопластов - 170°С, для аминопластов - 140°С), то _вт.с. можно определить по следующей формуле:

, (7)

где _о- время вязкотекучего состояния, при температуре пластометрических испытаний Т_о;  - температурный коэффициент, К^-1 или 1/°С ; Т_пр.н - темпера-тура предварительного нагрева пресс-материала.

Из предыдущей зависимости можно определить температуру прессования:

. (8)

2.2.2. Время выдержки под давлением

Продолжительность отверждения определяется, исходя из температу-ры отверждения (формы) в соответствии с уравнением:

t_отв = В  e^{-Y Тотв} , (9)

где В - константа материала; Y - температурный коэффициент, 1/град; T_отв - температура отверждения.

Так как температура материала при загрузке в пресс-форму обычно ниже Т_ф, то полное время выдержки под давлением определяется как сумма времени нагревания материала – T_отв до температуры отверждения Т_н и времени протекания реакции поликонденсации.
Т_отв=Т_н+Ве-^YТотв . (10)

Выдержка при отверждении может быть рассчитана

T_вт.с = T_н +V(T_выд.пл. – T_н.пл.0)  е ^{Y (Тотв.пл. – Тотв)} (11)

где V - коэффициент, учитывающий влияние предварительного нагрева (для фенопластов V=0,85, для аминопластов V=0,9).

Так как при отверждении происходит увеличение температуры за счет выделяющейся при поликонденсации теплоты (Qp) Qp=3248 кДж/моль, то температура отверждения в форме

Т_отв = Т_ф+Q_p/2С_р , (12)

а в камере пластометра

Т_отв.пл. = Т_ц+Q_p/2С_р . (13)

Для расчета времени нагрева материала до температуры отверждения используют уравнение нестационарной теплопроводности _н=²F_o/4a ( - максимальная толщина стенки изделия, мм; а - коэффициент теплопроводно-сти; F_o - критерий Фурье, является функцией формы изделий и относитель-ной температуры ).

 = (Т_ф-Т_изд.ц)/(Т_ф-Т_м), (Т_ф - температура формы; Т_м - температура материала, загружаемого в форму с учетом предварительного нагрева; Т_изд.ц.- темпера-тура в центре изделия к моменту начала отверждения T_изд.ц= T_ф-Qp/2_Сp, принимают Т_изд.ц = Т_ф -4^оС.

По графической зависимости ф_х от 0 (рис.8) находят значения F_o и рас-считывают _н. Если Т_ф -Т_м ≤ 15°С, расчета времени нагревания не проводят.

Рис. 8. Номограмма для определения критерия Фурье F_o

по величине относительной температуры

1 - плита; 2 - брусок, 3 - цилиндр с l  d; 4 - куб;

5 - цилиндр с l d; 6 - шар
Время выдержки для изделий из фенопластов можно определить по формуле И.Ф.Канавца:

, (14)

где _omв - время выдержки под давлением с учетом предварительного на-грева, °С;  - коэффициент, учитывающий время предварительного нагрева материала (160°С  =0,6; 170°С  =0,5; 180°С  =0,42; 190°С   =0,32); _ - постоянная, зависящая от формы изделия (для: плиты _ =1,54; бруска _ =0,84; цилиндра бесконечной длины _х= 0,8; куба _х=0,72; цилиндра высотой 1  d = 0,64; шара - 0,48); 2_пл - постоянная пластометра = 1,54; 2 - толщина изделия, мм; 2R_rл = 3 мм - толщина образца в пластометре; _{н. пл} = 19 с - время прогрева образца в пластометре при 170°С без преднагрева (10 с-для аминопластов при 150°С); - коэффициент, зависящий от температуры прессования (160°С  = 1,2; 170°С = 0,8; 180°С  - 0,65; 190°= 0,5).

С ростом температуры прессования сокращается время выдержки изделия под давлением. Но следует учитывать, что при высокой температуре поверхностные слои отверждаются слишком быстро и газообразные продукты не успевают удалиться из объема изделия через отвержденный поверхностный слой. При раскрытии пресс-формы под действием давления этих продуктов может произойти разрыв поверхности изделия, появление на ней вздутий и трещин.

Для расчета времени выдержки при прессовании толстостенных изде-лий используется уравнение:

, (15)

где А₁ и А₂ - коэффициенты, учитывающие конфигурацию изделия. Для расчетов принимают А₁ =1,27; А₂=2,47; а₁ и а₂ - коэффициенты температу-ропроводности неотвержденного и отвержденного пресс-материалов, м²/с. Можно считать, что а₁=(1,52,0) а₂ ;  - наибольшая толщина стенки изде-лия, м; Т_ф - температура стенки формы; Т_н - начальная температура пресс-материала; Т_о - температура, при которой начинается процесс отверждения (Т_о =90100⁰С), но наиболее интенсивно процесс отверждения идет при Т_о =Т_o+(45)⁰C; Т_ц- температура в центре изделия Т_ц =Т_ф-(45)⁰С; m - степень отверждения пресс-материала; К - константа скорости реакций отверждения, с^-1 (при расчете используют К, соответствующее Т_ф); T - изменение температуры при химической реакции отверждения в адиабатическом ре-жиме (в отсутствии теплоотдачи температура изделия будет изменяться только за счет внутреннего источника теплоты Н).

,

где Т' - максимальная температура стенки изделия при m =1; С_о - начальное содержание смолы в пресс-материале (определяется экстракцией),  - плотность пресс-материала, кг/м³, С_р - удельная теплоемкость, кДж/(кгК). При литьевом прессовании разогрев материала идет не только от стенок загрузочной камеры, литниковых каналов и формы, но и вследствие дисси-пации энергии вязкого течения, которая увеличивает температуру Т на T.

,

где Р - суммарный перепад давления в литниковых каналах пресс-формы.

Температура материала после заполнения формы Т_В:

.

В правильно сконструированной форме перепад давления Р =4050 МПа.

Если T_В будет значительно меньше Т_отв., то расчет следует вести по формулам (10), (11).

При определении времени отверждения смоделировать все условия на пластометре сложно. Поэтому часто время отверждения подбирают экспе-риментально. Например, прессуется стандартный стаканчик в стандартных условиях (рис.9).

Рис.9. Вид стандартного стаканчика Рис. 10. Зависимость свойств образца

от времени отверждения
Стаканчик должен соответствовать эталону по размерам, не должно быть вздутий, раковин, недопрессовок и других дефектов. По отношению t_отв к толщине образца можно определить скорость отверждения. Достаточно субъективный метод.

Более точно можно определить время отверждения прессованием стандартных образцов в виде брусков, лопаточек, дисков с последующим определением их свойств (_из., _v, _s и др.). Изготавливают образцы при различном времени отверждения, испытывают и строят графическую зависимость (рис.10).

Оптимальное время отверждения выбирается по показателям основных эксплуатационных свойств, например, по тангенсу угла диэлектрических потерь (tg) и теплостойкости по Вика (Тв) в точке перехода кривой в горизонтальное положение.

2.2.3. Давление прессования

Эффективное усилие, создаваемое прессом и приходящееся на 1 см² площади горизонтальной проекции детали, называют удельным давлением прессования. Оно должно обеспечить течение размягченного материала, за-полнение им формующей полости формы, а также получение качественного изделия после выдержки материала под давлением.

Изменение давления в цикле формования может быть представлено в виде диаграммы: давление в форме - время (рис.11). После загрузки материала в форму (участок I) начинается смыкание формы (участок II). При соприкосновении пуансона с материалом начинает расти давление в форме, происходит сжатие материала, его растекание по форме и дополнительный нагрев (участок III). Если материал предварительно не был нагрет, то для его растекания по полости формы требуется большее время и давление (точка А), чем в случае формования подогретого в поле ТВЧ (точка F на кривой 2) или подготовленного в шнеке-пластикаторе материала (точка Е на кривой 3). После растекания материала, формуемого без предварительного нагрева, давление в форме несколько понижается (точка В на кривой 1), а подогре-того остается без изменения.

Началу отверждения соответствует точка В. При зтом смыкание фор-мы продолжается до набора необходимого давления прессования (25-40 МПа для фенопластов, 25-35 МПа для аминопластов, 40-50 МПа для тек-столита - крошки, табл.3). Участок СД соответствует выдержке при посто-янном давлении. Затем форма размыкается. Участок V соответствует вре-мени извлечения из формы и очистки формы.

Ход кривых 2 и 3 показывает преимущества предварительного нагрева. Формование обеспечивается гораздо меньшим давлением, сокращается продолжительность отверждения, а, следовательно, всего цикла прессования (участок V1-2 и VI-3).

Уровень давления прессования определяется типом формуемого материала, его текучестью, толщиной стенок и высотой изделия, а также наличием арматуры и знаков (резьбы, болтов и др.).

Рис. 11. Изменение давления материала в пресс-форме при компрессионном прессовании: 1-без предварительного подогрева; 2-подогрев ТВЧ;

3-шнековая пластикация материала перед загрузкой в форму.

Пояснения в тексте

Таблица 3

Технологические режимы прямого и литьевого прессования пресс-материалов

Марка пресс-материала	Температура пред­варительного нагревания, С	Температура прессования, °С			Удельное давление, МПа
		с подогревом	без подогрева	литьевое прессование	прямое прессование	литьевое прессование
01-040-02, 03-010-02	130-170	155±5	185+5	185+5	25-35	40-80
Э-2-330-02	80-100	155±5	160+5	160±10	25-35	40-90
у.4-080-02	120-130	150±5	175±5	–	25-35	50-80
Сп-1-342-02	150-160	155+5	185±5	160+10	25-35	60-80
В-4-70	150-160	165+5	165±5	165+5	30-40	50-80
Текстолит	100-110	150+5	155±5	-	40-50	-

При выборе пресса для формования изделия номинальное усилие пресса рассчитывается по формуле:

N_н P_yd F_md nK

а необходимое для прессования изделия манометрическое давление в гидросистеме пресса (Р_м) рассчитывается по формуле:

,

где N_H - номинальное усилие пресса, кН; Р_уд - удельное давление прессования, МПа, F_изд - площадь изделия в плоскости разъема формы, м²; п - число гнезд в форме; К - коэффициент, учитывающий потери давления при прессовании (К=1,11,15), S_пл - площадь плунжера, м²; D_пл - диаметр плунжера гидроцилиндра пресса, м.

При литьевом прессовании усилие прессования Р_пр должно быть равно: Р_пр =Р_уд F_{зк ,}

где F_зк - площадь загрузочной камеры.

В зависимости от конструкции пресс-формы усилие прессования создается или гидроцилиндром пресса (при верхней загрузочной камере) или гидроцилиндром выталкивателя (при нижней загрузочной камере) (рис. 7).

В формах с верхней загрузочной камерой для предотвращения раскрытия формы при поступлении в нее расплава площадь загрузочной камеры должна быть больше, чем площадь изделий и литников:

F_m=l,25(F_изд. n+F_л).

Усилие смыкания: Р_см = 1,25Р_уд (F_изд n +F_л+F_зк)

В формах с нижней загрузочной камерой

Р_см = 1,25 Р_уд (F_изд n +F_л + F_зк).
2.2.4. Время цикла прессования
Время цикла полуавтоматического прессования (τ_ц) складывается из времени загрузки пресс-материала (τ_з), времени, необходимого для опускания (τ_оп) и подъема (τ_под) пуансона, выдержки материала под давлением (τ_под), извлечения изделия (τ_изв) и подготовки формы к следующему циклу (τ_подг)

τ_из= τ_з+ τ_оп + τ_выд+ τ_под+ τ_изв+ τ_подг.

Время опускания и подъема пуансона зависит от быстроходности пресса:

;

,

где Н₁ и Н₂ - величина пути холостого и рабочего хода опускания плунжера; V₁ и V₂- скорость холостого и рабочего хода опускания плунжера, мм/с; V₃ - средняя скорость подъема плунжера, мм/с.

Время, идущее на опускание и подъем плунжера, называют машинным (τ_м). Время, затраченное на подпрессовку, входит в продолжительность выдержки под давлением и может быть определено:

,

где H₃ - высота подъема пуансона при подпрессовке (5-10 мм); и n - число подпрессовок; Δ - пауза между подпрессовками (3-4 с).

Производительность пресса (Q), кг/ч,

Q = (3,6 q_изд n)/τ_ц,

где q_изд - масса изделия, г; n - число гнезд.

Эффективность работы пресса, то есть правильность выбора пресса для изготовления конкретных деталей можно оценить, определив величину прессосъема:

, кг/кН

g_изд = V ;

где N - усилие прессования, кН; Т - количество часов работы пресса в год.

3.2.5. Определение навески

Количество материала, загружаемого в пресс-форму (навеска), зависит от метода прессования, массы изделия и текучести материала.

При прямом прессовании в закрытые пресс-формы навеску (q₀) оп­ределяют по формуле:

q₀ = 1,05 (q_изд·n+K₁+ К₂),

где К₁ - коэффициент, учитывающий текучесть пресс-материала по Рашигу, табл. 5; К₂ = Δq ƒ/2, коэффициент, учитывающий колебания массы таблеток; Δq - отклонение массы таблетки от номинального значения, г; f - число загружаемых таблеток, табл. 4.

Таблица 4

Масса таблетки, г:	2,6-6,0	6,1-20	20-40
Δq,г	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4

Значения Δq

При прессовании в полузакрытых формах:

q₀ = 1,05 (q_из n + K₁+ K₂+ρ·δ₀F_з.к.),

где ρ - плотность, кг/м³; δo = 0,02-0,03 см - толщина облоя; F_зк- площадь загрузочной камеры, см².

Таблица 5

Зависимость значений К от массы изделия и текучести по Рашигу

Масса изделия, г	1-10	10-20	20-30	30-50	50-100	100- 200	200-500	≥500
К, при текучести по Рашигу: 120-180 мм	0,2	0,3	0,5	0,7	1,0	2,5	4,0	8,0
100-120 мм	0,1	0,2	0,3	0,5	0,7	1,5	2,5	5,0
80-100 мм	–	–	–	0,2	0,3	0,5	0,8	2,0

При литьевом прессовании навеску рассчитывают по уравнению:

q_o = 1,05 (q_изд·n + K₁ + K₂+q_л+q_п+ q₀),

где q_л - масса материала в литниковых каналах; q_n ­- масса пресс-остатка; q₀ - масса облоя.

,

где δ₀=0,02 см-толщина слоя материала, оставшегося в загрузочной камере.

,

где F_изд - площадь изделия; δ_o= 0,1-0,2см - толщина слоя облоя.

2. 
   <предыдущая страница | следующая страница>