МАШИНОСТРОЕНИЕ

ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua

Привод ЭПУ 25А с дросселем - 5500грн

Прессование - старейший способ перера­ботки пластмасс в изделия разнообразной фор­мы, размеров и назначения.

Способы прессования, применяемые в промышленности, отличаются способами на­грева материала, его ввода в форму и после­дующего формования: прямое (компрессион­ное), литьевое (трансферное) и непрерывное профильное (штранг-прессование).

В процессе прямого (компрессионного) прессования (рис. 7.2.1, а) подготовленный к прессованию материал 2 (пресс-порошок) до­зируется и поступает в матрицу пресс-формы З, в которой осуществляется процесс формова­ния изделия 5, после чего изделие удаляется из матрицы выталкивателем 4. Литьевое (транс­ферное) прессование (рис. 7.2.1, 6) отличается от прямого тем, что расплавленный в загрузоч­ной камере пресс-материал 1 под действием давления, передаваемого пуансоном 2, через литниковые каналы 3 поступает в предвари­тельно сомкнутую форму, где он отверждается в изделие 4.

Непрерывное профильное прессование, или штранг-прессование, применяется для получения профильных погонажных изделий

Постоянного сечения выдавливанием расплава пресс-материала плунжером 2 через формую­щий инструмент, образованный мундштуком 3 и торпедой 5 (рис. 7.2.2). Привод плунжера 2 обеспечивает его возвратно-поступательное движение. Прогрев материала происходит при помощи системы обогрева 4 и за счет сдвиго­вых деформаций при его выдавливании.

Прессование слоистых пластиков, пред­ставляющих собой композиционные материа­лы и состоящих из наполнителя и связующего, чаще всего термореактивных смол, осуществ­ляется на многоэтажных гидравлических прес­сах. В результате получают пластики различ­ные по толщине: текстолит, стеклотекстолит, асботекстолит, гетинакс, декоративный слои­стый пластик, древесный слоистый пластик [46].

Конструкции прессового оборудования. Прессы - машины статического действия, предназначенные для формования изделий из пресс-материалов путем приложения давления [3]. Разнообразные современные конструкции прессового оборудования могут быть клас­сифицированы по ряду признаков. Наиболее

Выталкибание

Важной представляется классификация по виду привода: прессы с механическим, гидромеха­ническим и гидравлическим приводом.

Прессы с механическим приводом могут быть винтовые, кривошипные, рычажные, ро­тационные и др. Прессы с гидромеханическим приводом совмещают в конструкции пресса механическую систему (например, рычажную) с гидравлическим цилиндром, что позволяет развивать значительные скорости предвари­тельного смыкания пресс-инструмента, а при осуществлении собственно прессования созда­вать высокое давление, однако при переработ­ке полимеров данный вид прессов применяется крайне редко.

Наиболее распространенным прессовым оборудованием являются прессы с гидравличе­ским приводом, которые обладают значитель­ными преимуществами перед другими пресса­

Ми. В гидравлическом колонном прессе с верх­ним расположением рабочего цилиндра (рис. 7.2.3) рабочая жидкость (эмульсия или масло)

Поступает под давлением рг в гидроцилиндр 7, в результате этого плунжер 2 диаметром D\ Перемещается вниз вместе с соединенной с ним подвижной плитой 6 под действием номиналь­ной силы прессования

71 D\

(7.2.1)

Сила прессования - один из основных па­раметров пресса.

Гидравлический пресс, как правило, включает следующие основные механизмы и детали: станину, систему цилиндров (рабочий, возвратный, выталкивающий) с плунжерами или поршнями, подвижные и неподвижные поперечины, гидроагрегат, состоящий из насо­сов, трубопроводов и распределителей потока жидкости.

По направлению действующей силы прессования гидравлические прессы подразде­ляют на вертикальные, горизонтальные и угло­вые. В зависимости от конструкции станины прессы бывают колонные, рамные и челюстные.

Колонные прессы обеспечивают хороший доступ к пресс-форме, однако имеют значи­тельные габаритные размеры и металлоем­кость. а также малую жесткость. Эти недостат­ки отсутствуют в прессах рамной конструкции (рис. 7.2.4). В верхней части рамы 1 жестко закреплен рабочий гидроцилиндр 9 с диффе­ренциальным поршнем 8 двойного действия. Плита 7 движется по направляющим 5 под действием соединенного с ним поршня 8. В нижней части рамы расположен стол 4 и вытал­киватель 2. Для ограничения хода ползуна б и штока выталкивателя 2 служат выключатели 3.

Достоинством пресса с нижним располо­жением рабочего цилиндра является его устой­чивость (так как центр тяжесги расположен достаточно низко), небольшие габаритные раз­меры, возможность применения съемных форм с большой силой прессования. Прессование слоистых пластиков проводят на этажных прессах колонной конструкции с нижним рас­положением рабочего гидроцилиндра 1 (рис. 7.2.5).

Основные параметры гидравлических прессов для пластмасс, регламентированные ГОСТ 8200, приведены в табл. 7.2.1.

Основные механизмы и детали пресса.

Основные элементы гидравлического пресса - станина (рамная или колонная), главные (рабо­чие), возвратные и выталкивающие цилиндры, плунжеры, подвижные и неподвижные плиты подвержены силовому воздействию и основ­ному силовому фактору, которым является сила прессования Рн.

Станина пресса должна быть достаточно прочной и жесткой, чтобы обеспечить требуе­мую точность взаимного расположения меха­низмов пресса и относительного положения инструмента и обрабатываемого объекта при динамических нагрузках. Расчет станины прес­са изложен в [3, 24, 30].

Р{=\,2Рн/п,

Где п - число колонн.

Участок колонны между нижней и верх­ней плитами в связи с деформацией плит и эксцентричным их нагружением работает не только на растяжение, но и на изгиб. Кроме того, на колонны действуют пульсирующие нагрузки, поэтому выполняется расчет и на их усталость [24]. Колонны обычно изготовляют из стали Ст5 или низколегированных сталей. При этом коэффициент запаса прочности при­нимают равным 2,0...2,2.

Резьбу на колоннах обычно выполняют упорной и рассчитывают на смятие и на изгиб

Витков. Для облегчения монтажа и предотвра­щения самоотвинчивания гайки колонн прес­сов выполняют из двух, стягиваемых болтами, проверяя торцовую поверхность гайки на смя­тие от силы предварительной затяжки.

Подвижные поперечины {плиты) и пол­зуны изготовляют литыми или сварными из стали. Сечения поперечин выполняют коробча­тым или балочным с большим количеством ребер, препятствующих возникновению мест­ных напряжений. Расчет подвижной поперечи­ны (или ползуна) аналогичен расчету попере­чин рамы. При этом предполагается, что плита укреплена в направляющих и нагружена по диаметру плунжера распределенной нагрузкой от силы Рн. Расчет проводится аналогично расчету на изгиб балки, закрепленной в двух опорах [24].

Конструкция гидроцилиндра выбирается с учетом схемы пресса, рабочего давления жидкости, силы прессования, условий работы. Различают поршневые (рис. 7.2.6), плунжерные (рис. 7.2.7), простые и дифференциальные гид­роцилиндры.

ГОСТ 16514-96 регламентирует общие технические требования к гидроцилиндрам, применяемым в гидравлических прессах. По ГОСТ 6540 следует выбирать диаметры цилин­дров, поршней, плунжеров, штоков и их ход и ряд номинальных давлений рабочей жидкости.

При проектировании гидроцилиндра ис­ходными данными являются: сила прессования Рн, давление рабочей жидкости /?г, допускае­мое напряжение на растяжение для металла, из которого изготовлен гидроцилиндр. Расчет элементов конструкции гидроцилиндра изло­жен в [3].

Следует отметить, что гидравлические прессы в процессе формования изделий имеют достаточно много ручных операций.

Прессы-автоматы, созданные на базе гид­равлических прессов, имеют дополнительные транспортирующие, дозирующие, разгрузоч­ные и другие устройства.

Пресс-автоматы и роторные линии. Пресс-автоматы различаются: по виду привода - механические, гидромеханические, гидравли­ческие; по количеству производимых опера­ций - одно-, двух-, трех - и четырехоперацион- ные; по числу позиций (одно - и многопозици­онные).

Четырехоперационный пресс-автомат со­стоит из гидравлического пресса рамной конструкции и устройств для таблетирования,

Диэлектрического нагрева материала и механи­ческой обработки отпрессованных изделий (рис. 7.2.8).

Пресс-порошок засыпается в бункер 6, из которого материал поступает в дозатор 7 таб - летирующего устройства. В начале цикла доза­тор двигается влево, сталкивая ранее оформ­ленные таблетки 4 в металлический желоб 3, По которому таблетки попадают в нагреватель­ную камеру 2 генератора ТВЧ. В момент дос­тижения дозатором крайнего левого положения порошок засыпается в матрицу таблетирующе - го устройства. После отвода дозатора в исход­ное положение плунжер 5 пресса начинает опускаться и оформлять пресс-порошок в таб­летку.

В это же время в пресс-форме 1 уже на­ходятся нагретые до необходимой температуры таблетки, перегруженные из нагревательной камеры специальной кареткой с гидравличе­ским приводом. После смыкания пресс-формы происходит процесс оформления прессовочно­го материала в изделие и его отверждение. По окончании процесса отверждения пресс-форма размыкается и к матрице подводится механи­ческий съемник 9 (в виде цанги), на который выталкивателем пресс-формы надевается изде­лие. Съемник вместе с изделием перемещается в исходное положение к автоматическому уст­ройству 8 для механической обработки изделия (удаление грата). По окончании обработки изделие 10 падает в приемную тару или на ленточный конвейер //, которым подается на контроль и упаковку.

Прессование изделий из реактопластов на автоматических прессах имеет существенные недостатки, к которым в первую очередь отно­сится необходимость затраты большой части времени цикла на последовательные возвратно - поступательные движения рабочих и вспомога­тельных органов пресса (главного плунжера и выталкивателя пресса, устройства для загрузки материала в пресс-форму, удаления из нее от­прессованных изделий и ее очистки, устройст­ва для свинчивания резьбовых изделий, предо­хранительных и контрольных механизмов и т. д.).

Этот недостаток устранен на роторных пресс-автоматах револьверного типа, ротор которого поворачивается периодически на оп­ределенный угол, и ротационного типа, ротор которого вращается непрерывно.

В роторном пресс-автомате в позиции I прессуемый материал 4 через лоток 5 загру­жается в матрицу 1 пресс-формы (рис. 7.2.9).

Формодержатель 7 поднимается (позиция II) и происходит формование изделия и его отвер­ждение (позиции III - IX). В промежутке меж­ду позициями IX и X формодержатель с матри­цей опускаются, после чего в позиции ^специ­альное устройство 8, закрепленное на рычаге 13, свинчивает с резьбового знака пуансона б Отпрессованное изделие 12. В дальнейшем цикл прессования повторяется. Матрицы и пуансоны обогреваются электрическими на­гревателями сопротивления 2, закрытыми теп­лоизоляционными кожухами 3.

Пресс-автомат оснащен устройством для точного объемного дозирования порошкооб­разного материала. Материал загружают в бун­кер 9, из которого он попадает в дозировочную зону между пуансонами 10 и 11. Под действи­ем привода пуансоны перемещаются влево, при этом заключенная между пуансонами доза материала высыпается в лоток и загружается в пресс-форму.

Коэффициент использования подобного пресса при прессовании составляет 65...70 %.

Наиболее полно требованию автоматиза­ции процесса удовлетворяют роторные линии, в которых совмещены во времени все транс­портные и производственные операции. Отли­чительной особенностью роторных линий яв­ляется наличие нескольких непрерывно вра­щающихся роторов. Каждый ротор представля­ет собой многопозиционную машину, предна­значенную для осуществления какой-либо од­ной технологической или транспортной опера­ции. Каждая позиция ротора оснащена ком­плектом инструмента, который вращается с ротором и обрабатываемым материалом.

Автоматическая линия ЛПИ-10, предна­значенная для компрессионного прессования резьбовых изделий, состоит из трех рабочих и четырех транспортных роторов, которые при­водятся во вращение общим электродвигателем (рис. 7.2.10). При этом благодаря жесткой ки­нематической связи обеспечивается синхрон­ная работа роторов.

Пресс-порошок из бункера подается ро­тором дозирования I на ротор таблетирова - ния 2. Отформованные таблетки транспортным ротором 3 передаются на 24-позиционный ро­тор 4 предварительного подогрева, осуществ­ляемого ТВЧ. Нагретые до температуры 80...90 °С таблетки транспортным ротором 5 Последовательно передаются в матрицы ротора прессования б, имеющего 36 позиций, каждая из которых состоит из гидравлических цилинд­ров прессования и выталкивания пресс - инструмента. На каждой позиции ротора прес­сования осуществляются: смыкание, выдержка под давлением и размыкание пресс-форм, а также, при необходимости, подпрессовка. За время прохождения от позиции загрузки до позиции разгрузки пресс-материал, находя­щийся в нагретой замкнутой пресс-форме, от - верждается. После окончания процесса прессо­вания пресс-форма размыкается и изделие вы­талкивается на резьбовом знаке, который вы­винчивается из изделия. Транспортным рото­ром 7 готовое изделие передается на лоток 8, а затем - в сборник.

Наряду с трехоперационными роторными линиями, выполняющими таблетирование, нагрев материала и прессование изделий, при­меняют и другие роторные линии, например, четырехоперационные, которые кроме пере­численных операций производят и обработку изделий. Техническая характеристика некото­рых роторных линий приведена в табл. 7.2.2.

Кроме роторных линий при производстве изделий из реактопластов с толщиной стенки не менее 10 мм применяются автоматические прессовые линии с выносными пресс-формами (рис. 7.2.11). Линия состоит из питателя 4 для загрузки таблетированного материала в пресс - форму, пресса 5 для смыкания и механизмом
запирания пресс-формы, шагового конвейера 7 для перемещения сомкнутых пресс-форм б, пресса 3 для раскрытия пресс-формы и гидро­цилиндра 1 для выталкивания отпрессованных изделий из пресс-формы.

Цикл начинается с загрузки в пресс - форму предварительно нагретых таблеток из питателя 4. Шаговый конвейер перемещает раскрытую пресс-форму под пресс 5. который смыкает ее, сжимая пакеты тарельчатых пру­жин /2, и оформляет изделия, при этом захва­ты / / автоматически запирают пресс-форму. В конце первой линий пресс-форма под действи­ем толкателя 8 перемещается на вторую линию шагового конвейера, которая возвращает пресс-форму к началу первой линии. Во время транспортировки изделие отверждается в на­гретой пресс-форме.

С помощью пресса 3 происходит раскры­тие пресс-формы. При этом плунжер пресса вначале сжимает тарельчатые пружины пресс - формы, в результате чего высвобождаются ее захваты. После отвода пуансона пресс-форма под действием тарельчатых пружин остается в раскрытом состоянии, перемещается конвейе­ром к выталкивающему устройству, на кото­ром готовые изделия 10 выталкиваются шпильками 9 под действием гидроцилиндра 1 и удаляются из пресс-формы специальным съем­ником.

Специализированные прессы. Принци­пы действия большинства гидравлических прессов аналогичны. Их конструктивные раз­личия связаны с проведением специфических операций при получении изделий особого вида. К таким прессам относятся специализирован­ные прессы [14]. В зависимости от назначения и конструктивных особенностей гидравличе­ские прессы для пластмасс подразделяют на литьевые, прессы профильного прессования, угловые, этажные, блок-прессы. Несмотря на конструктивные особенности принцип дейст­вия. методы расчета этих прессов общие.

На рис. 7.2.12 показан пресс для литьево­го прессования, левая часть - это исходное положение, когда материал в виде таблеток размещен в материальном цилиндре, правая часть соответствует циклу формования.

Непрерывное профильное прессование - это метод получения изделий постоянного по­перечного сечения и практически неограни­ченной длины путем продавливания материала через формующий инструмент с открытым входным и выходным отверстиями (рис. 7.2.13). В зависимости от конструкции оформ­ляющего инструмента профильным прессова­нием можно получить как сплошные, так и полые изделия разнообразной формы: трубы, стержни, ленты, уголки равнобокие и нерав - нобокие, тавровые, двутавровые, коробчатые,

Швеллерные и др. Профильное прессование производится обычно на специальных горизон­тальных гидравлических прессах.

Угловые прессы служат для прессования сложных изделий в пресс-формах с двумя плоскостями разъема. На общей станине рас­положены два рабочих цилиндра: горизонталь­ный и вертикальный. Первый цилиндр служит для замыкания пресс-формы в вертикальной плоскости, а второй - для прессования. Для того чтобы в процессе прессования форма не раскрывалась, сила горизонтального цилиндра должна быть в 1,5 раза больше, чем вертикаль­ного.

Блок-прессы применяют для прессования плит из целлулоида, а этажные - при производ­стве листовых материалов.