Получение деталей из пластмассы

кристаллическая струк-тура из выпрямленных цепей; при быстром охлаждении того же распла-ва кристаллизация проходит с образованием сложных цепей, макромо-лекулы в этом случае в расплаве в виде доменов, а быстрое охлаждение не позволяет им перейти в новую конформацию, т.е. приобрести вытя-нутую форму. Установлено также, что с увеличением давления темпера-тура кристаллизации повышается. Практическое значение этого свойст-ва: возможность перехода полимера непосредственно из расплава без охлаждения в квазикристаллическое состояние при повышении давле-ния; при этом исключается течение и затормаживаются релаксационные процессы. При повышении давления образуются более мелкие сфероли-ты и поэтому увеличивается механическая прочность изделий. Размеры кристаллов также зависят от скорости охлаждения и температуры в про-цессе формования изделия. При высокой скорости охлаждения получа-ют мелкокристаллическую структуру, так как времени на перегруппи-ровку кристаллов недостаточно.

Более крупную структуру полимера можно получить при увеличе-нии температуры, времени выдержки и медленном охлаждении или пу-тем предварительного нагрева расплава до более высокой температуры перед кристаллизацией.

Форма кристаллов может быть изменена. Так, используя центры кристаллизации и искусственные зародыши (1...2% от массы), можно ре-гулировать форму кристаллов. При использовании подложки-кристаллизатора у ее поверхности возникает большое количество цен-тров кристаллизации и образуется плотно упакованный слой из перпен-дикулярно расположенных к поверхности кристаллов. Искусственные зародыши являются дополнительными центрами кристаллизации, форма кристалла при этом зависит от формы зародыша кристаллизации, на мелких кристаллах растут сферолитные структуры, на длинных игольча-тых кристаллах - лентообразные структуры. Структурообразователями (зародышами) в этом случае являются окислы алюминия и ванадия, кварц, двуокись титана и др. Структурообразователи обычно способст-вуют измельчению сферолитной структуры полимера.

Нестационарные условия теплопередачи и скорости охлаждения при формовании изделий из полимеров способствуют получению изде-лий с неоднородной структурой (более мелкие кристаллы у поверхност-ных слоев).

В случае необходимости однородные свойства изделия можно обес-печить с помощью отжига или последующей термообработки при тем-пературе ниже температуры плавления. При отжиге уменьшается объем изделия и повышается плотность; причем чем выше температура и больше время выдержки, тем выше плотность изделия. Термообработка целесообразна в тех случаях, когда необходимы повышенные твердость, модуль упругости, механическая прочность, теплостойкость и стойкость к циклическим нагрузкам; при этом уменьшаются относительное удли-нение и ударная вязкость.

Полнота протекания указанных процессов, кроме деструкции в зна-чительной мере определяет качество готового изделия, а скорость про-текания этих процессов определяет производительность способа перера-ботки. На качество изделия в значительной степени влияет скорость протекания деструкции полимера, повышаемая термическим и механи-ческим воздействием на материал со стороны рабочих органов инстру-ментов при формировании.

Форму изделия из термопласта получают в результате развития в полимере пластической или высокоэластичной деформации под дейст-вием давления при нагреве полимера. При переработке реактопластов формирование изделия обеспечивают путем сочетания физических про-цессов формирования с химическими реакциями отверждения полиме-ров. При этом свойства изделий определяют скорость и полнота отвер-ждения. Неполное использование при отверждении реакционных спо-собностей полимера обусловливает нестабильность свойств изделия из реактопластов во времени и протекание деструкционных процессов в готовых изделиях. Низкая вязкость реактопластов при формировании приводит к снижению неравномерности свойств, увеличению скорости релаксации напряжений и меньшему влиянию деструкции при перера-ботке на качество готовых изделий из реактопластов.

В зависимости от способа переработки отверждение совмещается с формованием изделия (при прессовании), происходит после оформления изделия в полости формы (литьевое прессование и литье под давлением реактопластов) или при термической обработке сформованной заготовки (при формовании крупногабаритных изделий, например, листов гети-накса, стеклотекстолита и др.). Полное отверждение реактопластов требует в некоторых случаях нескольких часов. Для увеличения съема продукции с оборудования окончательное отверждение может производиться вне формующей оснастки, так как устойчивость формы приобретается задолго до завершения этого процесса. По этой же причине изделие извлекают из формы без охлаждения.

При переработке полимеров (особенно термопластов) происходит ориентация макромолекул в направлении течения материала. Наряду с различием в ориентации на разных участках неоднородных по сечению и длине изделий возникает структурная неоднородность и развиваются внутренние напряжения.

Наличие температурных перепадов по сечению и длине детали ве-дет к еще большей структурной неоднородности и появлению дополни-тельных напряжений, связанных с различием скоростей охлаждения, кристаллизации, релаксации, и различной степенью отверждения.

Неоднородность свойств материала (по указанным причинам) не всегда допустима и часто приводит к браку (по нестабильности физиче-ских свойств, размеров, короблению, растрескиванию). Снижение неод-нородности молекулярной структуры и внутренних напряжений удается достигнуть термической обработкой готового изделия. Однако более эффективно использование методов направленного регулирования структур в процессах переработки. Для этих целей в полимер вводят до-бавки, оказывающие влияние на процессы образования надмолекуляр-ных структур и способствующие получению материалов с желаемой структурой.

2.3.4. Марочный ассортимент полимеров

Марочный ассортимент полимеров создан с целью быстрого выбора вида и марки полимера для изготовления высококачественных изделий. Марочный ассортимент включает марки, различающиеся по вязкости и эксплуатационным свойствам.

Марочный ассортимент по вязкости разделяют на марки, предна-значенные для переработки различными методами (литьем под давлени-ем, прессованием и др.), с повышением номера марки увеличивается мо-лекулярная масса и, как следствие, увеличивается вязкость. Это марки базового ассортимента. Марки по вязкости модифицируют для улучше-ния технологических свойств:

а) для увеличения производительности создают быстрокристалли-зирующиеся марки;

б) для изделий сложной конфигурации - марки со смазками;

в) термостабилизированные марки.

На основе базового ассортимента марок по технологическим свой-ствам создают путем химической или физической модификации марки с улучшенными свойствами. Эти марки разрабатывают с такими свойст-вами, чтобы при рекомендуемых режимах получать качественные изделия по всем параметрам ( точности, прочности, внешнему виду и др.). В настоящее время полимерные материалы выпускают в ассортименте и поэтому для каждого изделия и способа формования можно подобрать соответствующую базовую марку полимера и, если необходимо, марку с улучшенными технологическими свойствами.

Базовые марки с целью изготовления качественных изделий разде-ляют на группы:

1) в зависимости от вязкости полимера и толщины S стенки изде-лия;

2) в зависимости от относительной длины изделия L/S (S-длина).

Все множество марок пластмасс содержит около 10000 наименова-ний.

3. Выбор пластмасс

3.1. Признаки выбора. Основными признаками выбора пластмасс являются эксплуатационные и технологические свойства. Для ускорения процесса выбора материала используют специальные таблицы, в каждой из которых приведены марки материалов в порядке снижения среднего значения представляемого эксплуатационного свойства. Так созданы таблицы групп материалов по коэффициенту трения и износа, электри-ческой прочности и электросопротивлению, диэлектрической проницае-мости, коэффициенту светопропускания и преломления и другим при-знакам.

3.2. Порядок и алгоритм выбора пластмасс

Пластмассы выбирают исходя из требований к эксплуатационным свойствам и геометрическим параметрам изделия. Поэтому сначала вы-бирают вид пластмассы на основе требований к ее эксплуатационным свойствам, а затем базовую марку и марку с улучшенными технологиче-скими свойствами, которую можно эффективно переработать выбран-ным способом.

Существует два метода выбора вида пластмасс:

1 - метод аналогий - качественный;

2 - количественный метод.

Метод аналогий применяют при невозможности точного задания параметров эксплуатационных свойств пластмассы; в этом случае ис-пользуют для выбора характерные параметры эксплуатационных свойств, назначение, достоинства, ограничения, рекомендации по при-менению и способам переработки; в этом случае для выбора также могут