II. Физико-химические, восстановление металлов из их оксидов или карбидов.

Механические способы получения порошков пригодны лишь для твердых и хрупких материалов, которые являются основной частью всех металлокерамических твердых сплавов: это порошки карбидов тугоплавких металлов – вольфрама, титана и тантала. Твердость их приближается к твердости алмаза.

Для получения однородной шихты при её составлении очень важно хорошо смешать компоненты.

Различают:

1. Сухое смешивание, осуществляемое в шаровых мельницах, конусных или вибрационных смесителях;

2. Мокрое смешивание, осуществляемое в спирте, бензине или дистиллированной воде. При мокром смешивании можно получить более однородную смесь.

Формообразование заготовок и изделий из порошков осуществляется следующим ТМ:

I. Холодное прессование (основной, на механических и гидравлических прессах):

1) Одностороннее мундштучное (для заготовок простой формы);

2) Двустороннее мундштучное (для заготовок сложной формы);

II. Горячее прессование,технологически совмещаются формообразование и спекание заготовки (для получения материалов с высокими прочностью, плотностью и однородностью структуры);

III. Изостатическое (всестороннее) формование (для получения крупногабаритных заготовок с массой 500 кг):

1) Гидростатическое (рабочая жидкость – масло, глицерин, вода и и.д.);

2) Формование толстостенной эластичной оболочкой (материал оболочки – парафины, воск, резина);

3) Горячее формование, технологически совмещаются формообразование и спекание (рабочая среда, передающая давление, – инертный газ, расплавленный металл или стекло);

IV.Прокатка, может быть совмещена со спеканием (наиболее производительный; для получения ленты, листов, проволоки d , прутков, различного профиля);

V.Выдавливание (для изготовления прутков, трубок, и профилей различного сечения на механических и гидравлических прессах).

Спекание заключается в нагреве и выдержке изделий в печи в течении 1-2ч при температуре Т=(0,6-0,8)Тпл основного компонента. Спекание производится в печах самой различной конструкции:

- колпаковые;

- муфельные;

- конвейерные;

- вакуумные;

- печи – ванны.

В колпаковых, муфельных и конвейерных печах используются специальные защитные атмосферы (водород, диссоциированный аммиак, аргон, азот) или защитные засыпки.

Кроме того, иногда применяется индукционный или контактный нагрев, т.е. непосредственно пропускается ток через спекаемое изделие.

Для придания изделиям окончательной формы и свойств, а также точных размеров готовые изделия после спекания подвергаются термической, химико-термической и размерной обработке физико-химическими методами.

9.5 Изготовление деталей из пластмасс

Пластические массы (пластмассы) - материалы, основу которых составляют природные или синтетические высокомолекулярные соединения. При этом, высокомолекулярные соединения состоят из большого числа низкомолекулярных соединений (мономеров), связанных между собой силами главных валентных связей.

Полимеры- соединения, большие молекулы (макромолекулы) которых состоят из одинаковых структурных звеньев.

Форма макромолекул полимеров может быть:

- линейная;

- разветвленная;

- пространственная (сшитая).

Источниками сырья для изготовления пластмасс служат природный газ, продукты нефти, уголь и древесина. Эти источники доступны и дешевы.

Основой, определяющей свойства пластмасс являются полимеры, которые делятся на две большие группы:

I.Термопластичные (термопласты):

1) Полиэтилен (высокого давления – ПЭВДи низкого давления – ПЭНД);

2) Полистрол;

3) Фторопласты;

4) Органические стекла;

II.Термореактивные (поликонденсационные смолы или реактоплласты):

1) Фенолоформальдегидные (бакелитовая смола, фенопласт и др.);

2) Полиэфирные;

3) Эпоксидные;

4) Кремний – органические.

Термопластичные полимеры при нагревании размягчаются, а при охлаждении твердеют, при повторных нагревах эти полимеры (смолы) сохраняют способность размягчаться и отверждаться.

Термореактивные полимеры при нагревании (до Т=150-180⁰С) в результате химической реакции переходит в твердое, необратимое состояние. При этом из нитевидных молекул полимеров образуются пространственные жесткие «конструкции».

Поведение термопластов и реактопластов под действием теплоты оказывает решающее влияние на ТП переработки пластмасс в детали.

В зависимости от числа компонентов все пластмассы подразделяются:

1) Простые:

- полиэтилен;

- полистирол и др;

2) Композиционные:

- фенопласты;

- аминопласты и др.

Простые состоят из одного компонента – синтетической смолы.

Композиционные состоят из нескольких составляющих, каждая из которых выполняет определенную функциональную роль. В композиционных пластмассах смола является связующим для других составляющих.

Свойства связующего во многом обусловливают физико-механические и технологические пластмассы. Содержание связующего в пластмассах достигает 30-70%.

Помимо связующих в состав композиционных пластмасс вводятся следующие составляющие:

1. Наполнители различного происхождения для повышения механической почности, теплостойкости, уменьшения усадки и снижения стоимости композиции:

а) органические наполнители:

- древесная мука;

- хлопковые очесы;

- целлюлоза;

- хлопчатобумажная ткань;

- бумага;

- древесный шпон и др;

б) неорганические наполнители:

- графит;

- асбест;

- кварц;

- стекловолокно;

- стеклоткань и др.;

2. Пластификаторы, увеличивающие эластичность , текучесть, гибкость и уменьшающие хрупкость пластмасс:

- дибутилфталат;

- кастфовое масло и др.

3. Смазывающие вещества, увеличивающие текучесть, уменьшающие трение между частицами композиций и устраняющие прилипание к пресс- формам:

- стеарин;

- олеиновая кислота и др.;

4. Катализаторы, ускоряющие отвердение пластмасс:

- известь;

- магнезия и др.;

5. Красители, придающие пластмассам нужный цвет:

- сурик;

- нигрозин и др.;

6. Газообразователи для изготовления газонаполненных пластмасс, которые разлагаются при нагревании с выделением газообразных продуктов.

В зависимости от механической прочности композиционные пластмассы подразделяются на три основные группы:

1) Низкой прочности:

– полиэтилены (трубы, детали для вентиляционных установок, гальванических ванн и т.д.);

- фторопласты (для деталей, работающих вы агрессивных средах и при значительных колебаниях температуры);

2)Средней прочности:

- фенопласты (корпусные детали приборов, панелей, разьемников, выключателей и др.);

- полистиролы (для изготовления деталей радио- и электроаппаратуры);

- полиамиды (капрон, капралон, полиамидная смола –610 и другие пластмассы для изготавлекния зубчатых колес, подшипники скольжения и др.);

3) Высокой прочности:

- стеклопластики (для корпусных деталей автомобилей, лодок, самолетов и т.д.);

- термореактивные пресс-материалы АГ-4С, АГ-4В и др.;

- термопласты, армированные стекловолокном.

В зависимости от назначения различают следующие основные группы пластмасс:

1.Конструкционные, применяемые для деталей машин, они, как правило, представляют собой композиции из термореактивных смол;

2.Коррорзионно-стойкие, применяемые для деталей, соприкасающихся с агрессивными средами (фторопласты, полихлорвинилы);

3.Теплозащитные (асботекстолит, стеклотекстолит и др.);

4.Прокладочно- уплотнительные;

5.Электроизоляционные (гетинакс, фторопласты и др.);

6.Фрикционные (асботекстолит и др);

7.Антифрикционные;

8.Светопрозрачные (органическое стекло);

9.Декоративные (гетинаксы и др).

Основными технологическими свойствами пластмасс являются:

- текучесть;

- усадка;

- скорость отвердения (реактопластов);

- термостабильность.

В зависимости от физического состояния полимерных материалов, их технологических свойств и других факторов все ТМ переработки пластмасс в детали наиболее целесообразно сгруппировать следующим образом:

I.Переработка в вязкотекучем состоянии:

1) Горячее прессование, для изготовления деталей из термореактивных пластмасс с порошковыми и волокнистыми наполнителями:

а) Прямое прессование (копрессионное), осуществляется в закрытых пресс- формах на гидропрессах;

б) Литьевое прессование, для получения сложных деталей с глубокими отверстиями, резьбой и со сложной металлической арматурой;

2) Прессование листов и плит, для получения гетинакса, текстолита, асботекстолита, древеснослоистого пластика на многоэтажных гидропрессах;

3) Литье под давлением, для изготовления деталей сложной формы с различной толщиной стенок, глубокими отверстиями с резьбой, ребрами жесткости от нескольких граммов до 1 кг. Производится на специальных автоматических литьевых машинах и применяется главным образом для переработки термопластов: полиэтилена, винипласта, полистирола, полиамидов и др.;

4) Выдавливание, или экструзия, для получения труб, прутков и профилей различного сечения, пленок, лент, нанесения изоляции на провода и т.д. Выдавливание осуществляется на специальных червячных машинах – экструдерах:

а) непрерывное выдавливание, для изготовления профилей различного сечения;

б) способ раздува, для получения пленок из термопластичных мягких материалов (полиэтилена, полипропилена и др.);

в) выдавливание листов и пленок через щелевые головки;

5) Центробежное литье, для изготовления крупногабаритных и толстостенных деталей (кольца, шкивы, зубчатые колеса и т.п.);

6) Формование, для изготовления тары, емкостей и т.д. из термопластичных материалов:

а) раздув сжатым воздухом;

б) ротационное литье;

в) литье под низким давлением и др.

II.Переработка в высокоэластичном состоянии:

1) Пневматическое формование, для получения полых изделий типа банок, бутылей, баков способом выдувания из листов и трубчатых заготовок;

2) Вакуумное формование, для получение изделий по форме тел вращения малой глубины;

3) Штамповка, для получения неглубоких изделий типа козырьков, стекол осветительных устройств, обтекателей и .п. из нагретых листовых термопластов;

III.Производство деталей из жидких полимеров:

1)Контактное формование, для изготовления из стеклопластиков крупногабаритных деталей (корпусов лодок и судов, кузовов автомобилей и т.п.);

2)Вихревое напыление;

3)Намотка, для получения стеклопластиковых труб;

4) Центробежное литье, для изготовления полых деталей в виде тел вращения толщиной , диаметром и высотой , а также для получения труб с толщиной стенки s=5-7 мм,диаметром 75-120мм и длиной ;

5) Литье под давлением, для изготовления деталей технологической оснастки (шаблоны, пуансоны и матрицы пресс – форм) из полиэфирных и эпоксидных смол, стиракрильных композиций;

IV. Изготовление деталей из пластмасс в твердом состоянии (листов, плит, труб, профилей различного сечения):

1) Разделительная штамповка:

а) Вырубка;

б) Пробивка;

в) Обрезка;

г) Зачистка и др.;

2)Обработка резанием, выполняется на обычных металлорежущих или деревообрабатывающих станках:

а) Точение;

б) Фрезерование;

в) Сверление отверстий;

г) Нарезание резьбы;

д) Шлифование;

е) Полирование и др.;

V. Сварка пластмасс:

1) Сварка газовым теплоносителем, для изготовления труб, корпусов, аппаратов, ванн и других емкостей из листового винипласта, полистирола, полиэтилена и других термопластов с присадочным материалом и без него;

2) Сварка нагретым инструментом, для соединения труб и прутков встык, а также листовых и пленочных материалов внахлестку;

3) Сварка трением, для сварки труб, прутков и др.;

4) Сварка с нагревом ТВ4, осуществляется на специальных машинах, обеспечивающие роликовую, точечную и прессовую сварку пленок, листов и труб;

5) Ультразвуковая сварка;

VI. Склеивание пластмасс:

1) Склеивание деталей из термопластов растворителями:

а) Оргстекло дихлорэтаном;

б) Полистирол бензолом;

2) Склеивание полиэтилена, полипропилена, фторопласта и других пластиков полиуретановыми или фенолформальдегидными клеями с предварительно обработанными поверхностями;

3) Склеивание реактопластов полиуретановыми, фенолоформальдегидными, полиэфирными, эпоксидными и другими клеями.

9.6 Производство изделий из резины

Резина– продукт переработки натурального каучука (НК) или искусственного синтетического каучука (СК) с вулканизатором (серой) и различными добавками.

НК получают из растений: гваюлы, кок-сагыза и др.

Исходным сырьем СК являются: этиловый спирт, ацетилен, бутан, этилен, бензол, изобутилен и др.

НК или СКявляются основой резины.

Другими компонентами резиновых смесей являются:

1. Вулканизирующие вещества, придающие резине требуемую твердость, прочность, упругость и другие свойства:

- сера;

- перекиси марганца, свинца и бензола;

2. Ускорители вулканизации: оксиды магния, цинка и др.;

3. Наполнители, уменьшающие расход каучука и придающие резине необходимые физикомеханические свойства:

а) Порошкообразные:

- сажа;

- оксиды кремния, или титана;

- мел;

- тальк;

- калий и др.;

б) Тканевые:

- корд;

- бельтинг;

- рукавные ткани;

4. Пластификаторы, повышающие пластичность и морозостойкость резины:

- стеариновая кислота;

- олеиновая кислота и др.;

5. Противостарители, препятствующие окислению каучука:

- вазелин;

- воск;

- парафин;

6. Красители:

- охра;

- ультрмарин.

Резина характеризуется следующими высокими специфическими свойствами:

- эластичность и упругость;

- износостойкость;

- электроизоляция;

- химическая стойкость;

- газо- и водонепроницаемость.

Благодаря этим свойствам резина находит широкое применение при изготовлении: шин для автомашин, мотоциклов и самолетов; рукавов для подачи различных жидких и газовых сред (воды, топлив, масел и газов), приводных ремней и транспортерных лент, уплотняющих элементов (сальников, прокладок и манжет); амортизаторов, подшипников, электроизоляционных элементов, водоплавательных средств, строительных конструкций и др.

ТП производства резины включает в себя следующие стадии:

I. Приготовление сырой резиновой смеси. Получают однородную пластинную и малоупругую массу – сырую резину;

II.Производство полуфабрикатов и готовых изделий:

1) Каландрирование, для получения листовой резины и прорезиненной ткани из сырой резины;

2) Выдавливание (шприцевание), для получения резиновых профилей: трубок, шнуров и полос из сырой резиновой массы;

3) Прессование, формование изделий сложной формы из сырой резины или прорезиненной ткани: клиновидные ремни, муфты, манжеты и т.п.;

4) Литье под давлением, для получения сложных по конструкции и крупногабаритных изделий;

III. Вулканизация, обработка отформованного из сырой резины изделия для повышения его прочности, твердости и других ФМС в автоклавах и котлах.

Особое место среди резин занимают полиуретены.

По сравнению с резинами они обладают:

- повышенными ФМС;

- стойкостью к агрессивным средам, маслам, разбавленным кислотам и щелочам;

- большими прочностью, износостойкостью и сопротивлениям раздиру;

- рабочая температура Тр= -30-+80⁰С.

Полиуретан марки СКУ-ПФЛ – синтетический каучук уретановый пластифицированный литьевой – является на сегодня лучшим из отечественных полиуретанов. Он применяется для облицовки отсасывающих валов бумагоделательных машин и по сроку службы в 3 раза превосходит резину. Полиуретан широко применяется в обувной промышленности при изготовлении подошв. В самолетостроении для штамповки эластичной средой.

9.7 Контроль качества деталей из композиционных материалов

Обеспечению высокого качества изделий из КпМ, изготовляемых любым ТМ, предусматривает тщательный контроль на всех стадиях производства.

Контролю подлежат:

1. Исходные материалы:

- наполнитель;

- связующий;

2. Качество подготовки поверхности;

3. Вязкость и расход связующих;

4. Правильность укладки пропитанного связующим или сухого армирующего материала (ткани, нити, ленты);

5. Правильность укладки либо дозировки легкого заполнителя;

6. Режимы термической обработки.

У готовых изделий проверяется:

1. Внешний вид, форма и геометрические размеры;

2. Качество поверхности на отсутствие следующих дефектов:

- вздутия;

- трещины;

- волнистость;

- выступающая текстура волокна;

- зазоры в стыках;

3. Прочность;

4. Качество склеивания;

5. Вес.

Антенные обтекатели проверяются по следующим параметрам на фазометрических стендах:

1) Радиопрозрачность;

2) КПД;

3) Градиенты диаграммы направленности.

Специальная контрольная аппаратура (дефектоскоп типа ИАД-2) позволяет выявить качество склеивания:

- отклеивание;

- непроклей.

Прочность определяется испытанием образцов - свидетелей или выборочно –самих изделий.