8.3. Essenza e valutazione economica dei processi tecnologici di lavorazione del combustibile
Per combustibile si intendono sostanze combustibili solide, liquide e gassose che costituiscono una fonte di energia termica e materie prime per l'industria chimica.
Come risultato della lavorazione chimica di vari combustibili, si ottiene un'enorme quantità di materie prime di idrocarburi per la produzione di materie plastiche, fibre chimiche, gomme sintetiche, vernici, coloranti, solventi, ecc. Ad esempio, dalla coke dei carboni si ottengono: benzene, toluene, xileni, fenolo, naftalene, antracite, idrogeno, metano, etilene e altri prodotti. Quando si estrae il petrolio, da esso si liberano i gas “associati”, che contengono metano, etano, propano, butano e altri idrocarburi utilizzati nell'industria chimica.
Le fonti di materie prime di idrocarburi sono anche gas ottenuti a seguito della raffinazione del petrolio (cracking, pirolisi, reforming). Questi gas contengono idrocarburi saturi - metano, etano, propano, butano e idrocarburi insaturi - etilene, propilene, ecc. Inoltre, durante la raffinazione del petrolio si possono ottenere idrocarburi aromatici: benzene, toluene, xilene e loro miscele.
Uno dei tipi più importanti di materie prime chimiche è il gas naturale, contenente fino al 98% di metano. Il legno e i suoi scarti sono una fonte di cellulosa, alcol etilico, acido acetico, furfurolo e numerosi altri prodotti. Scisti e torba vengono utilizzati per produrre gas infiammabili, materie prime per la produzione di oli, carburanti per motori, composti ad alto peso molecolare, ecc.
La combustione del carburante fornisce energia per centrali termoelettriche, imprese industriali, trasporti e vita quotidiana. L'importanza del carburante come materia prima chimica cresce ogni anno.
Poiché il ruolo dei combustibili solidi nel bilancio globale dei combustibili è in aumento, in tutto il mondo si stanno sviluppando metodi per produrre combustibili liquidi e gassosi a basso costo, nonché materie prime chimiche, dal carbone e dallo scisto.
Lo sviluppo del carbone e dell'energia nucleare consentirà in futuro di fermare il consumo di petrolio e gas naturale a fini energetici e di trasferire completamente questi tipi di combustibili all'industria come materie prime per l'industria chimica, nonché per la sintesi di proteine e grassi.
Tutti i combustibili in base al loro stato di aggregazione si dividono in solidi, liquidi e gassosi; per origine - naturale e artificiale (Vedi tabella).
I combustibili artificiali si ottengono dalla lavorazione dei combustibili naturali.
Tipi di carburante
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Stato fisico del carburante |
CARBURANTE |
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naturale |
artificiale |
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Legno, torba, carbone, scisto |
Coca-Cola, semi-coca-cola, carbone |
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Benzina, kerosene, nafta, olio combustibile |
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Gassoso |
Gas naturale, gas associati |
Gas di cocco, gas dei generatori, gas di raffinazione del petrolio |
I combustibili solidi sono costituiti da materia organica combustibile e impurità e zavorra non combustibili o minerali. La parte organica del carburante è costituita da carbonio, idrogeno e ossigeno. Inoltre, può contenere azoto e zolfo. La parte non combustibile del carburante è costituita da umidità e minerali. Il combustibile liquido più importante è il petrolio.
Il petrolio contiene l'80-85% di carbonio, il 10-14% di idrogeno ed è una miscela complessa di idrocarburi. Oltre alla parte idrocarburica, l'olio contiene una piccola parte non idrocarburica e impurità minerali. La parte idrocarburica del petrolio è costituita da tre serie di idrocarburi: paraffinici (alcani), naftenici (cicloni) e aromatici (areni).
Gli idrocarburi paraffinici gassosi da CH 4 a C 4 H 10 si trovano allo stato disciolto nell'olio e possono essere rilasciati da esso sotto forma di gas associati durante la produzione di petrolio. Gli idrocarburi paraffinici liquidi da C 5 H 34 a C 15 H 34 costituiscono la maggior parte della parte liquida dell'olio e delle frazioni liquide ottenute durante la sua lavorazione.
Gli idrocarburi paraffinici solidi da C 16 H 34 e superiori sono disciolti in olio e possono essere isolati da esso.
Gli idrocarburi naftenici sono rappresentati nel petrolio principalmente dai derivati del ciclopentano e del cicloesano.
Gli idrocarburi aromatici sono contenuti nell'olio sotto forma di benzene, toluene e xilene in piccole quantità.
La parte non idrocarburica del petrolio è costituita da composti di zolfo, ossigeno e azoto. I composti dell'ossigeno sono acidi naftenici, fenoli e sostanze resinose.
Impurità minerali- si tratta di impurità meccaniche: acqua, sali minerali, cenere.
Le impurità meccaniche - particelle solide di sabbia, argilla, rocce - vengono trasportate dalle viscere della terra con il flusso dell'olio prodotto. L'acqua nell'olio è presente in due forme: libera, separata dall'olio durante la decantazione; sotto forma di emulsioni persistenti che possono essere distrutte solo con metodi speciali.
I sali minerali, come i cloruri di magnesio e di calcio, sono disciolti nell'acqua contenuta nell'olio.
Le ceneri costituiscono centesimi e persino millesimi di percentuale nel petrolio.
I combustibili solidi vengono lavorati utilizzando i seguenti metodi: pirolisi o distillazione a secco, gassificazione e idrogenazione.
La pirolisi si verifica quando il carburante viene riscaldato senza accesso all'aria. Di conseguenza, si verificano processi fisici, come l'evaporazione dell'umidità, e processi chimici: la trasformazione dei componenti del carburante per produrre una serie di prodotti chimici. La natura dei singoli processi che si verificano durante la lavorazione dei vari combustibili è diversa.
Fondamentalmente necessitano tutti di apporto di calore dall'esterno. Gli apparecchi di reazione sono riscaldati da gas di scarico caldi, che trasferiscono calore al combustibile attraverso la parete dell'apparecchio o a diretto contatto con il combustibile.
La gassificazione è un processo di lavorazione del combustibile in cui la sua parte organica viene convertita in gas combustibili in presenza di aria, vapore acqueo, ossigeno e altri gas. Questo processo è esotermico. La temperatura di gassificazione è 900-1100 °C.
L'idrogenazione è il trattamento dei combustibili solidi, in cui, sotto l'influenza dell'alta temperatura, sotto l'azione dell'idrogeno e in presenza di catalizzatori, si verificano reazioni chimiche che portano alla formazione di prodotti più ricchi di idrogeno rispetto alla materia prima. La qualità e la quantità dei prodotti ottenuti dall'idrogenazione dipendono dal tipo di combustibile trattato, dalle condizioni del processo e da una serie di altri fattori.
I metodi di raffinazione del petrolio sono diversi e possono essere suddivisi in due gruppi: fisici e chimici.
I metodi fisici di lavorazione si basano sullo sfruttamento delle proprietà fisiche delle frazioni che compongono l'olio. Con questi metodi di lavorazione non si verificano reazioni chimiche. Il metodo fisico più comune per raffinare il petrolio è la distillazione, in cui il petrolio viene separato in frazioni.
I metodi di lavorazione chimica si basano sul fatto che, sotto l'influenza di alte temperature e pressione in presenza di catalizzatori, gli idrocarburi contenuti nel petrolio e nei prodotti petroliferi subiscono trasformazioni chimiche, a seguito delle quali si formano nuove sostanze.
Il cracking termico è un metodo chimico di raffinazione del petrolio, la cui essenza è la scissione di lunghe molecole di idrocarburi pesanti incluse nelle frazioni altobollenti in molecole più corte di prodotti leggeri e bassobollenti. Il cracking termico avviene a temperature elevate di 450-500 °C e pressione elevata. Il cracking termico effettuato ad una temperatura di 670-1200 °C e a pressione atmosferica è chiamato pirolisi.
Il cracking catalitico è chiamato cracking utilizzando un catalizzatore. L'utilizzo di un catalizzatore consente di ridurre la temperatura di cracking e non solo di aumentare la quantità di prodotti ottenuti, ma anche di migliorarne la qualità. Argille come la bauxite, nonché alluminosilicati sintetici contenenti il 10-25% di Al 2 O 3, SiO 2, fungono da catalizzatori. Temperatura di cracking - 450 - 500 °C. Il processo avviene a pressione elevata.
Si sta riformando un tipo di cracking catalitico. Il catalizzatore è platino supportato su ossido di alluminio.
Utilizzando i metodi sopra descritti per la lavorazione dei combustibili naturali, si ottengono combustibili artificiali solidi, liquidi e gassosi, nonché le più importanti tipologie di prodotti petroliferi.
Come risultato della coking del carbone, si ottengono i seguenti prodotti:
1. La coca cola è un prodotto grigio scuro, la cui porosità è del 45-55% e contiene il 97-98% di carbonio. A seconda dello scopo si divide in:
a) coke d'altoforno: grande, con un diametro superiore a 40 mm, resistente e poroso. In base al contenuto di zolfo, è suddiviso in gradi KD-I, KD-2, KD-3. Il contenuto di zolfo non deve superare l'1,3-1,9%;
b) coke da fonderia (grado KL). Il limite dimensionale inferiore è di 25 mm di diametro. Il contenuto di zolfo in esso contenuto non è superiore all'1,2-1,3%. Ha porosità e resistenza inferiori rispetto al coke d'altoforno;
c) la coke dado (CO) viene utilizzata per la produzione di ferroleghe. Misura 10 - 25 mm di diametro. Coke - frazione da 10 a 20 mm - utilizzato per la gassificazione;
d) per l'agglomerazione viene utilizzata la brezza di coke (frazione con diametro inferiore a 10 mm);
e) come combustibile viene utilizzato il coke, inadatto alle esigenze tecniche a causa dell'elevato contenuto di ceneri e zolfo, nonché per le basse proprietà meccaniche.
Il gas di ritorno dalla cokeria contiene il 60% di idrogeno e il 25% di metano, il resto è azoto, monossido di carbonio, anidride carbonica, ossigeno e idrocarburi insaturi. Viene utilizzato per riscaldare l'aria negli altiforni, per riscaldare la produzione dell'acciaio, il coke e altri forni e serve anche come materia prima per la produzione di idrogeno e ammoniaca.
Il benzene grezzo è costituito da benzene, toluene, xilene, disolfuro di carbonio, fenoli, ecc. Le sostanze che compongono il benzene grezzo sono ampiamente utilizzate nella produzione di polimeri, coloranti, farmaci, esplosivi, pesticidi, ecc.
4. Il catrame di carbone è una miscela di idrocarburi aromatici. Viene utilizzato per la produzione di coloranti, fibre chimiche, plastica, nell'industria farmaceutica, nonché per la produzione di vari oli tecnici.
I prodotti della distillazione diretta del petrolio possono essere suddivisi in tre gruppi: frazioni di combustibile, distillati di petrolio e catrame. La frazione di carburante più preziosa è la benzina, che contiene idrocarburi con un punto di ebollizione di 180-200 °C. Le benzine sono utilizzate come componenti di benzine per automobili e aviazione e come solventi.
Le nafte comprendono idrocarburi con punto di ebollizione compreso tra 105 e 220 °C. La nafta leggera (con un punto di ebollizione di 105 - 150 °C) viene utilizzata come materia prima per l'ulteriore trasformazione in benzina, mentre la nafta pesante viene utilizzata come componente di carburanti per aerei o solventi per l'industria delle pitture e delle vernici.
Il cherosene è una frazione idrocarburica con punti di ebollizione di 140-330 °C; Sono utilizzati come cherosene per illuminazione, nonché come carburanti per aerei e diesel.
Gasolio - frazioni con punti di ebollizione fino a 400 °C. Il gasolio leggero (solare) è la base dei carburanti diesel. I gasoli pesanti sono materie prime per ulteriori lavorazioni.
L'olio combustibile è una frazione che comprende idrocarburi, paraffine, sostanze oleose e resinose con punto di ebollizione superiore a 300 °C. Gli oli combustibili leggeri sono utilizzati come combustibile per caldaie e turbine a gas; quelli pesanti vengono sottoposti a ulteriore lavorazione.
I distillati di petrolio sono frazioni costituite da idrocarburi C20-C70. I punti di ebollizione delle sostanze incluse nella loro composizione vanno da 350 a 550 °C. I distillati dell'olio vengono utilizzati per produrre un gran numero di oli lubrificanti e speciali.
Il catrame è costituito da sostanze resinose, paraffine e una certa quantità di idrocarburi pesanti di struttura ciclica. Il catrame è un semiprodotto per la produzione di bitume e coke. Alcuni tipi di catrame vengono utilizzati come ammorbidenti nell'industria della gomma.
I prodotti del cracking sono: benzina crackizzata, gas crackizzati e residui crackizzati.
Le benzine da cracking vengono utilizzate come componenti delle benzine per motori. I gas di cracking vengono utilizzati come combustibile e come materia prima per la sintesi di composti organici. Il residuo del cracking è una miscela di sostanze resinose e asfaltiche con una certa quantità di materie prime non reagite. I residui del cracking vengono utilizzati come combustibile per caldaie e materia prima per la produzione di bitume.
Gli indicatori tecnici ed economici dell'industria della raffinazione del petrolio e del coke comprendono: produttività e potenza delle attrezzature, intensità del processo, produttività del lavoro, costi di produzione, costi di capitale. Le industrie del coke e della raffinazione del petrolio sono caratterizzate da un’elevata intensità di materiali ed energia.
Il costo delle materie prime nella produzione di prodotti petroliferi è del 50-75%. Di conseguenza, il principale fattore che influenza i costi è la riduzione dei costi per tonnellata di prodotti, che può essere ottenuta migliorando i processi tecnologici di raffinazione del petrolio e del coke, utilizzando processi catalitici, attrezzature più avanzate e un'automazione completa, che porta ad una riduzione dei costi costi di capitale, costi energetici e vapore, aumento della produttività
I materiali polimerici sono ampiamente utilizzati nelle riparazioni delle automobili. Hanno una vasta gamma di proprietà positive:
- buone qualità di attrito e antiattrito
- forza sufficiente
- resistenza a olio, benzina e acqua
- mantenendo la forma della parte
- capacità di resistere a un determinato carico e temperatura
- facilità di restauro e produzione di parti, ecc.
Possedendo preziose proprietà fisiche e meccaniche, i materiali polimerici possono ridurre l'intensità di manodopera di riparazione e manutenzione delle macchine del 20-30% e ridurre il consumo di materiali scarsi (metalli ferrosi e non ferrosi, materiali di saldatura e di superficie, saldature, ecc.) mediante 40-50%. Gli svantaggi dei materiali polimerici includono cambiamenti nelle loro proprietà in base alla durata di servizio (invecchiamento), durezza relativamente bassa, resistenza alla fatica e resistenza al calore.
Si consiglia l'uso dei seguenti materiali polimerici nella riparazione delle macchine: policaproammide (nylon), polietilene, polistirolo, poliammide, fibra di vetro, resine epossidiche, adesivi sintetici, sigillanti, materiali polimerici anaerobici, ecc. L'industria produce speciali kit di pronto soccorso e set di polimeri materiali per la riparazione della macchina.
L'utilizzo di materiali polimerici non richiede attrezzature complesse e lavoratori altamente qualificati. È possibile nelle imprese di riparazione specializzate, nelle officine agricole e sul campo.
L'uso di composizioni epossidiche nel restauro di parti
Le resine epossidiche vengono utilizzate molto raramente nella loro forma pura. Nella pratica di riparazione vengono utilizzati composti epossidici, che sono sistemi multicomponente. Il vantaggio più importante della composizione rispetto ai polimeri è la loro maggiore rigidità e resistenza, stabilità dimensionale, maggiore resistenza agli urti, attrito regolabile e altre proprietà. Tuttavia, tutte queste proprietà non possono essere ottenute in un'unica composizione.
Oltre alla resina epossidica, la composizione, a seconda dello scopo, può includere plastificanti, riempitivi, indurenti, acceleratori di polimerizzazione, pigmenti e altri componenti.
I plastificanti riducono la fragilità e la resistenza agli sbalzi di temperatura, ma riducono la conduttività termica. Il dibutilftalato è spesso usato come plastificante.
Vengono introdotti riempitivi per migliorare le proprietà fisiche e meccaniche e ridurre le tensioni interne derivanti dalla differenza nei coefficienti di dilatazione lineare del metallo e del polimero. I riempitivi si dividono in leganti (fibra di vetro, tessuti) e in polvere (polvere di ferro, polvere di alluminio, cemento, talco, grafite, ecc.).
Il polietilene poliammina viene spesso utilizzato come indurente per le resine epossidiche.
Le composizioni epossidiche sono un materiale di riparazione universale. Vengono utilizzati per sigillare fessure, cavità, fori, ripristinare giunti mobili e fissi, incollare parti. La composizione della composizione dipende dalle proprietà richieste e dalle condizioni operative. Per fissare boccole, anelli e viti durante il restauro utilizzando parti di riparazione aggiuntive, viene utilizzata una composizione senza riempitivi. Per 100 parti (in peso) di resina epossidica ED-16, prendi 10 parti di dibutilftalato e 12 parti di polietilene poliammina. Quando si sigillano crepe, fori e si ripristinano le sedi dei cuscinetti, nelle composizioni vengono introdotti riempitivi.
La preparazione della composizione è la seguente. La resina epossidica nel contenitore viene riscaldata ad una temperatura di 70-80°C, la quantità necessaria viene versata nel recipiente, viene aggiunto un plastificante e la composizione bicomponente viene miscelata. Quindi, se necessario, aggiungere il riempitivo, precedentemente essiccato per 2-3 ore ad una temperatura di 100-120°C, e mescolare accuratamente la composizione. L'indurente viene aggiunto prima di utilizzare la composizione.
La composizione preparata deve essere utilizzata entro 20-25 minuti.
Sigillatura di crepe e buchi
Le composizioni epossidiche vengono utilizzate per sigillare fessure nelle parti della carrozzeria che non passano attraverso fori per boccole, sedi di cuscinetti, fori filettati, di lunghezza non superiore a 200 mm. Dopo aver determinato la dimensione della fessura, si forano i bordi con una punta da 3 mm di diametro e si taglia la fessura su tutta la sua lunghezza con un angolo di 60-70°, fino a una profondità di 2-3 mm (per uno spessore della parete superiore a 5 mm). Se lo spessore della parete è inferiore a 2 mm, la fessura non verrà tagliata. La superficie della parte viene pulita con una lucentezza metallica ad una distanza di 40 mm su entrambi i lati della fessura e sgrassata con acetone. La composizione preparata viene applicata sulla superficie e compattata con una spatola. Per sigillare piccole fessure (fino a 20 mm), utilizzare una composizione senza riempitivo. Nel ripristino di particolari in ghisa che presentano fori e fessure di lunghezza superiore a 20 mm utilizzare la seguente composizione. Per 100 parti (in peso) di resina ED-16, prendi 15 parti di dibutilftalato, 120 parti di polvere di ferro e 11 parti di polietilene poliammina. Per ripristinare le parti del corpo in leghe di alluminio, invece della polvere di ferro, come riempitivo viene utilizzata polvere di alluminio (25 parti).
Una fessura lunga 20-150 mm su parti del corpo o serbatoi è sigillata con una composizione epossidica rinforzata con fibra di vetro o calicò tecnico. Il primo rivestimento in tessuto dovrebbe coprire la fessura di 20-25 mm su entrambi i lati, mentre il secondo dovrebbe coprire il primo di 10-15 mm. Dopo aver applicato il primo strato di composizione epossidica, applicare il primo strato e arrotolarlo in posizione. Uno strato sottile della composizione viene applicato sulla superficie del rivestimento e viene applicato un secondo rivestimento, anch'esso arrotolato con un rullo. Uno strato della composizione viene nuovamente applicato al secondo rivestimento e lasciato indurire.
Riso. Opzioni per sigillare le fessure: a - con resina epossidica; b - composizione epossidica rinforzata con fibra di vetro; c - composto epossidico e rivestimento metallico.
Le crepe nelle parti della carrozzeria più lunghe di 150 mm vengono sigillate utilizzando un rivestimento in lamiera d'acciaio di spessore 1,5-2,0 mm. Le superfici pulite della parte, del rivestimento e delle viti sono rivestite con una composizione epossidica.
L'indurimento della composizione viene effettuato ad una temperatura di 18-20 C per 72 ore. Si lascia indurire ad una temperatura di 20 C per 12 ore, quindi secondo una delle seguenti modalità: a 40 C - 48 ore. ; a 60 C" - 24 ore; a 80 C" - 52 ore; a 100 C" - 3 ore.
I fori nelle parti della carrozzeria, nei serbatoi dei radiatori e nei serbatoi del carburante vengono riparati applicando toppe sovrapposte utilizzando composizioni epossidiche. Per i fori piccoli il rivestimento è in fibra di vetro. Le parti a pareti sottili vengono ripristinate applicando un rivestimento in lamiera d'acciaio. I fori nelle parti del corpo sono sigillati mediante piastre metalliche sovrapposte con viti. La scossalina in acciaio può essere fissata con un composto epossidico che penetra nei fori aggiuntivi.
Ripristino dei fori di montaggio
Le composizioni epossidiche vengono utilizzate per riparare parti di accoppiamento fisse del tipo con cuscinetto dell'alloggiamento e boccola dell'alloggiamento, se lo spazio nell'accoppiamento non supera 0,1 mm. Prima di applicare la composizione, le superfici di accoppiamento del foro nell'alloggiamento e della boccola (cuscinetto) vengono pulite e sgrassate. Dopo l'essiccazione, applicare la composizione (senza riempitivo) sulle superfici preparate in uno strato di spessore non superiore a 0,5 mm. Dopo 10-15 minuti, il manicotto (cuscinetto) viene premuto nel foro e la polimerizzazione viene eseguita secondo una delle modalità sopra indicate.
Incollaggio di parti con adesivi sintetici
Per l'incollaggio vengono utilizzati adesivi VS-YUT e tipo BF, 88N, ecc. La colla VS-YUT viene utilizzata per incollare le guarnizioni sulle pastiglie dei freni e sui dischi della frizione. Inoltre può essere utilizzato per incollare metalli, fibra di vetro e altri materiali. Modalità di indurimento: pressione di pressatura delle superfici incollate - 0,2-0,4 MPa, temperatura - 175-185°C, durata - 1,5-2,0 ore.
Gli adesivi BF-2, BF-4, BF-6 sono utilizzati per incollare metalli, legno, ecc.
La colla BF-6 produce giunti più elastici, quindi viene utilizzata per incollare feltro, feltro, tessuti e altri materiali. Modalità di incollaggio: pressione - 0,5-1,0 MPa, temperatura - 140-160°C, durata - 1,0-1,5 ore La colla BF-52T viene utilizzata per gli stessi scopi della colla VS-YUT.
Per incollare gomma e gomma su metallo, viene utilizzata la colla 88H.
Le superfici da incollare vengono pulite dallo sporco e dai vecchi materiali polimerici. Le superfici metalliche vengono pulite fino a ottenere una lucentezza metallica e sgrassate con acetone o benzina. Dopo aver asciugato le parti, applicare sulle superfici da incollare uno strato di colla dello spessore di 0,10-0,15 mm e mantenerlo a temperatura ambiente per 10-15 minuti. Quindi applicare un secondo strato di colla e asciugare le parti. La fine dell'asciugatura viene controllata “touch”. Sullo strato di colla viene applicato un blocco di gomma, pulito con acetone. Se non aderisce le superfici da incollare vengono sovrapposte e compresse con appositi dispositivi. La parte, insieme agli accessori, viene posta in un apposito armadio per il trattamento termico (indurimento della composizione adesiva) e conservata per 40 minuti. Per ridurre le tensioni residue nel giunto adesivo, le parti vengono raffreddate insieme al mobile ad una temperatura di 80-100°C, quindi in aria ad una temperatura di 20-25°C per 2-3 ore e rimosse dagli infissi .
Questa tecnologia viene utilizzata per incollare le guarnizioni di attrito su pastiglie e dischi dei freni.
L'uso di elastomeri nel ripristino degli accoppiamenti
La riparazione delle unità cuscinetto spesso comporta il ripristino della tensione originaria. Il mancato adattamento è causato dallo schiacciamento delle irregolarità superficiali durante la pressatura e la rimozione dei cuscinetti e dalla rotazione dell'anello del cuscinetto durante il funzionamento della macchina. Per ripristinare le sedi dei cuscinetti nei fori e sugli alberi, nonché per boccole e ingranaggi con usura non superiore a 0,06 mm, vengono utilizzati elastomeri GEN-150(B) o 6F.
Il processo tecnologico comprende le seguenti operazioni: preparazione della soluzione, pulizia e sgrassaggio delle superfici usurate, applicazione della soluzione sulle superfici preparate, trattamento termico e assemblaggio dei componenti. Le soluzioni vengono preparate secondo la seguente ricetta: una parte (in peso) dell'elastomero GEN-150(B) e 6,2 parti di acetone; o 2 parti di elastomero 6F, 5 parti di acetone e 5 parti di acetato di etile.
La soluzione elastomerica viene applicata sulla superficie del pezzo sotto una cappa aspirante con un pennello. Non è consentita la sovrapposizione di strati durante l'applicazione della soluzione. Lo spessore del film di uno strato è 0,01 mm. La parte rivestita viene mantenuta per 20 minuti e poi posta in un forno di essiccazione per il trattamento termico. Il trattamento termico viene effettuato ad una temperatura di 120 C per 30 minuti. Ogni strato successivo fino all'ottenimento dello spessore richiesto viene applicato dopo il trattamento termico del precedente. Prima dell'assemblaggio, la superficie della parte rivestita in elastomero viene lubrificata con lubrificante a base di grafite e la parte circostante viene riscaldata ad una temperatura di 120-140°C.
Le boccole dei cuscinetti a manicotto e altre parti sono prodotte mediante stampaggio a iniezione. Le principali proprietà tecnologiche della plastica sono: fluidità, capacità del materiale di riempire uno stampo ad una determinata temperatura e pressione; ritiro - riduzione delle dimensioni del pezzo finito rispetto alle corrispondenti dimensioni dello stampo; velocità di indurimento, che dipende dalle proprietà e dal rapporto tra resina e indurente, nonché dalla temperatura alla quale avviene il processo di indurimento. Policaproammide con sufficiente resistenza e durata...
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RESTAURO DI PARTI DI MACCHINE CON MATERIALI POLIMERICI
Tipi di materiali polimerici e loro ambito di applicazione
Polimeri, plastica e altri materiali compositi artificiali sono ampiamente utilizzati nella produzione, manutenzione e riparazione di macchine.
Polimeri si tratta di composti organici ad alto peso molecolare di origine artificiale o naturale, solitamente aventi struttura amorfa.
Plastica materiali compositi realizzati sulla base di polimeri, in grado di assumere una determinata forma a una determinata temperatura e pressione, che viene mantenuta in condizioni operative. A seconda del numero di componenti, la plastica può essere monocomponente (semplice) o multicomponente (composita). Quelli semplici sono, ad esempio, il polietilene, il polistirolo, costituiti da resina sintetica. Nelle plastiche composite (fenoplasti, amminoplasti, ecc.), la resina funge da legante per altri componenti. Sono riempitivi, plastificanti, indurenti, acceleratori (attivatori), coloranti, lubrificanti e altri componenti che conferiscono alla plastica le proprietà necessarie.
La quota di componenti aggiuntivi può raggiungere il 70%. Ciò consente di creare materiali compositi che, in base alle esigenze di produzione, presentano una combinazione di determinate proprietà: resistenza sufficiente, resistenza alle vibrazioni, buona resistenza chimica agli acidi, alcali e altri mezzi aggressivi, elevato attrito o antiattrito, assorbimento del rumore, dielettrico, isolamento termico e altre proprietà.
Nel settore delle riparazioni, i materiali polimerici vengono utilizzati per: sigillare crepe, fori e cavità nelle parti; incollaggio; ripristino della forma e dimensione delle parti usurate; sigillatura di giunti; produzione di parti soggette ad usura o di loro singole parti.
A seconda della capacità di ritornare al suo stato originale sotto l'influenza della temperatura, si distinguono i materiali polimerici termoindurenti e termoplastici.
Materiali termoplastici o termoplasticiQuando la temperatura aumenta, si trasformano in uno stato plastico e, una volta raffreddati, ripristinano le loro proprietà. Pertanto, possono essere riciclati più volte. Utilizzando vari metodi termici, i materiali termoplastici vengono applicati sulle superfici delle parti sotto forma di rivestimenti per vari scopi (antiattrito, protettivo, isolante, ecc.). Alcuni materiali termoplastici (poliammidi come caprolattano, AK-7, ecc.) vengono utilizzati per produrre cuscinetti a manicotto e altre parti mediante stampaggio a iniezione.
Un'importante proprietà prestazionale dei materiali termoplastici èstabilità termicail tempo durante il quale un materiale termoplastico può resistere ad una certa temperatura mantenendo le sue proprietà. Le principali proprietà tecnologiche della plastica sono: fluidità (capacità di un materiale di riempire uno stampo ad una determinata temperatura e pressione); ritiro (riduzione delle dimensioni del pezzo finito rispetto alle corrispondenti dimensioni dello stampo); velocità di indurimento, che dipende dalle proprietà e dal rapporto tra resina e indurente, nonché dalla temperatura alla quale avviene il processo di indurimento.
Polietilene, policaproammide, fluoroplastica e altri materiali termoplastici sono ampiamente utilizzati nelle riparazioni.
Polietilene È caratterizzato da una buona duttilità, che si mantiene anche a basse temperature, che ne consente l'utilizzo per la fabbricazione e il ripristino di prodotti flessibili (tubi) e rivestimenti protettivi.
Policaproammide, Avendo sufficiente forza e resistenza agli effetti degli alcali e di vari combustibili e lubrificanti, viene utilizzato come materiale strutturale per la produzione di ingranaggi e boccole e per l'applicazione di rivestimenti resistenti all'usura alle parti.
Fluoroplastica , grazie al suo alto punto di fusione (327 °C), al basso coefficiente di attrito, all'elevata resistenza all'usura e all'adesione praticamente nulla a contatto con i metalli, viene utilizzato per la produzione di cuscinetti a manicotto funzionanti a temperature fino a 250 °C. In termini di resistenza chimica, supera tutti i materiali, il che determina un'ampia gamma di utilizzo in vari ambienti aggressivi. La mancanza di interazione adesiva con i metalli rende difficile l'uso del fluoroplastico per applicare su di essi rivestimenti protettivi mediante spruzzatura. Pertanto, viene solitamente utilizzato il fissaggio meccanico dei rivestimenti fluoroplastici ai prodotti restaurati.
Materiali termoindurentio termoindurenti (textolite, fibra di vetro, fibra di vetro, composizioni epossidiche, ecc.) si distinguono per il fatto che quando riscaldati a seguito di reazioni chimiche si trasformano irreversibilmente in uno stato solido, infusibile e insolubile. Potrebbero crollare se riscaldati. Le plastiche termoindurenti utilizzate nelle riparazioni includono composizioni tra cui resina epossidica (ED-16, ED-20), fenolo-formaldeide e altre resine, indurenti, plastificanti e altri componenti.
Se mescolato con indurente (polietilene poliammina, ammine aromatiche, ecc.) la resina epossidica diventa solida e insolubile. Questo processo, a seconda dell'indurente, può avvenire a temperature diverse. Ad esempio, quando il fluoruro di boro viene utilizzato come indurente, l'indurimento avviene a temperatura negativa. All'aumentare della proporzione dell'indurente, aumenta la fragilità del materiale composito e quando diminuisce, il processo di indurimento si allunga, pertanto, per ottenere un materiale polimerico di alta qualità, è necessario seguire le raccomandazioni stabilite nelle istruzioni per il rapporto di resina e indurente. Ciò vale anche per altri componenti della composizione polimerica.
Plastificanti (dibutilftalato, glicole trietilenico, tiokolo, ecc.) servono ad aumentare la resistenza agli urti e la resistenza del materiale composito, ridurre la sua sensibilità allo stress termico ciclico, conferire elasticità e altre proprietà richieste.
Riempitivi inorganici(polvere metallica, grafite, farina di quarzo e mica, talco, amianto, fibre di carbonio, fibra di vetro, fibra di vetro, ecc.) e biologico (carta, cellulosa, farina di legno, tessuto di cotone, ecc.) consentono di controllare le proprietà fisiche e meccaniche del materiale composito per aumentarne la robustezza, la resistenza all'usura, la resistenza al calore, ecc. Ad esempio, modificando il rapporto tra il contenuto di polveri metalliche e non metalliche, è possibile ridurre il ritiro del rivestimento polimerico applicato e la differenza nei valori dei coefficienti di dilatazione lineare della parte e del rivestimento e, introducendo la grafite, ne aumenta la resistenza all'usura. L'uso di riempitivi fibrosi consente di ottenere fibra di vetro, fibra di vetro e altri materiali ad alta resistenza a base di resine fenolo-formaldeide, ampiamente utilizzati per la fabbricazione di parti di macchine.
Le plastiche termoindurenti vengono utilizzate per sigillare ammaccature, crepe, pori e cavità in parti realizzate con materiali metallici e non metallici, per ripristinare le superfici di appoggio dei cuscinetti nelle parti della carrozzeria e per produrre nuove parti.
A seconda delle proprietà, la plastica può essere trasformata in pezzi in uno stato di flusso viscoso (stampaggio a iniezione, estrusione, pressatura), in uno stato altamente elastico (stampaggio, stampaggio pneumatico e sotto vuoto); allo stato solido (lavorazione, taglio, incollaggio, saldatura) e altri metodi.
L'uso di materiali polimerici nella riparazione delle macchine, rispetto ad altri metodi di restauro, consente di ridurre l'intensità della manodopera del 20-30% e il costo delle riparazioni del 15-20%, nonché di eliminare complessi processi tecnologici tipici dell'applicazione di materiali metallici e loro lavorazione. Il consumo di materiali strutturali (spesso scarsi e costosi metalli non ferrosi e acciai inossidabili) e, di conseguenza, il peso delle parti sono significativamente ridotti (del 40-50%). Allo stesso tempo, i materiali polimerici non riducono la resistenza alla fatica delle parti che ripristinano, il che in molti casi consente non solo di sostituire saldature o superfici, ma anche di ripristinare parti che sono impossibili da ripristinare con altri metodi tecnologici, o non redditizio, o ciò comporta condizioni di lavoro difficili.
L'uso pratico dei materiali polimerici di solito non richiede attrezzature tecnologiche complesse, che sono importanti nelle condizioni di produzione di riparazione.
Svantaggi dei materiali polimericirispetto ai metalli vi sono minore resistenza, invecchiamento intenso, bassa conduttività termica e resistenza termica dei singoli materiali.
Elastomeri e sigillanti. Per sigillare e ripristinare la sede dei giunti fissi vengono utilizzati elastomeri e sigillanti, anche anaerobici. Gli elastomeri vengono prodotti sotto forma di fogli di 2 x 5 mm di spessore, da cui viene preparata una soluzione di lavoro utilizzando acetone. Per fare ciò, la quantità necessaria di elastomero viene divisa in piccoli pezzi, che vengono versati in un contenitore di vetro con la quantità di acetone calcolata secondo le istruzioni e mantenuti al suo interno fino alla dissoluzione. La soluzione risultante deve essere conservata in contenitori ermeticamente chiusi. Comodi elastomeri pronti all'uso a base di gomma polimerizzabile a freddo, materiali bicomponenti forniti in forma liquida o in pasta. Sono utilizzati per ripristinare i rivestimenti in gomma di parti, tubi flessibili, isolamenti, nonché per fondere forme non standard di polsini, guarnizioni e guarnizioni.
La superficie del pezzo da rivestire viene sottoposta a sabbiatura o molatura fino a renderla completamente pulita e conferendole una maggiore rugosità per migliorare l'adesione al rivestimento. Prima di applicare il rivestimento, la superficie preparata viene sgrassata con un prodotto speciale o acetone. Entrambi i componenti del materiale applicato (base e attivatore) vengono miscelati insieme per garantire l'omogeneità della miscela e rimuovere l'aria da essa. Quando si eliminano crepe e scheggiature di grandi dimensioni, si consiglia di rinforzare il rivestimento con fibra di vetro, che ne aumenta la resistenza.
Il materiale sigillante più efficace è sigillanti a base di polimeri e oligomeri. Vengono utilizzati sigillanti termoplastici e termoindurenti, essiccanti e non essiccanti, polimerizzanti, vulcanizzanti e non indurenti.
Tabella 4.11
Sigillanti anaerobicisono materiali monocomponenti che contengono esteri acrilici e metacrilici e perossido di idrogeno. Sono efficaci per sigillare connessioni filettate e flangiate di sistemi pneumatici e idraulici utilizzando una varietà di materiali di superficie di accoppiamento. Allo stesso tempo, oltre alla sigillatura, aumenta la resistenza e la rigidità delle connessioni, vengono eliminati gli spazi vuoti (0,2 x 0,7 mm) e le superfici sono protette dalla corrosione. Il tempo di polimerizzazione completa per i diversi sigillanti va dalle 24 alle 72 ore. L'avvio dell'operazione è possibile immediatamente dopo la polimerizzazione. Quando si sceglie una marca di sigillante, viene preso in considerazione il divario tra le parti da sigillare e la temperatura ambiente, che influisce sulla viscosità della composizione.
I sigillanti anaerobici sono efficaci anche nell'impregnazione (sigillatura) di piccole crepe e pori nei pezzi prodotti mediante metodi di fusione e pressione e nelle saldature. In questo caso, il sigillante viene applicato senza l'uso di attivatore su una superficie pulita e sgrassata con difetti 2 x 3 volte ogni 15 x 20 minuti. Per accelerare la maturazione del sigillante il prodotto viene mantenuto ad una temperatura di 6090°C per 0,52 ore.
Nell'industria delle riparazioni sono ampiamente utilizzate composizioni anaerobiche del tipo DN, Anaterm, Unigerm, ecc. Sono composizioni che possono rimanere a lungo allo stato fluido e indurire in assenza di contatto con l'ossigeno atmosferico. Il tempo di indurimento dipende dalla temperatura ambiente e la resistenza massima del materiale indurito viene raggiunta dopo 24 ore.
Queste composizioni hanno un'elevata capacità di penetrazione e quindi sono in grado di riempire microirregolarità e microfessure nelle parti, spazi nelle giunzioni tra loro pari a 0,05 x 0,2 mm. Durante la polimerizzazione si trasformano in uno stato solido e stabile con la formazione di un composto durevole che resiste alle variazioni di temperatura nell'intervallo -60...+150 °C e agli influssi ambientali aggressivi. Ciò consente di impregnare e sigillare i pori nei pezzi fusi e pressati e di fissare in modo affidabile la posizione relativa delle parti in vari giunti (lisci piatti e cilindrici, filettati, profilati, ecc.). In questo caso, le parti accoppiate possono essere realizzate con materiali diversi in qualsiasi combinazione.
L'uso di materiali anaerobici durante l'assemblaggio dei giunti fissi è molto efficace. Ad esempio, quando si installano cuscinetti utilizzando materiale anaerobico, non solo si eliminano la corrosione e altri danni alle superfici di appoggio, ma gli anelli dei cuscinetti garantiscono anche un accoppiamento senza gioco con esse. Dopo aver rimosso un cuscinetto installato in questo modo, la superficie di appoggio rimane pulita e le riparazioni successive richiedono solo la riapplicazione del sigillante senza trattarlo.
I materiali anaerobici non interagiscono con acqua, solventi, lubrificanti e forniscono un'affidabile protezione anticorrosione delle parti sigillate. Ciò può aumentare significativamente l'affidabilità delle strutture. È anche importante che la maggior parte di questi materiali siano rispettosi dell'ambiente.
Prima di applicare il sigillante anaerobico, la parte deve essere accuratamente pulita da eventuali contaminanti utilizzando metodi appropriati (meccanici, chimici, ecc.) e sgrassata.
Materiali adesivi. I materiali adesivi sono spesso soluzioni di varie resine sintetiche in solventi organici. Sono prodotti sotto forma di componenti miscelati prima dell'uso, nonché sotto forma di pellicola, polvere e granuli. Nel settore delle riparazioni vengono utilizzati più spesso materiali adesivi epossidici, grazie alla loro elevata adesione e neutralità rispetto ai materiali da incollare, al basso ritiro e alla resistenza alla corrosione e ad altri agenti. Il rinforzo in fibra di vetro amplia il campo di applicazione di questi materiali adesivi e consente di eliminare grandi fori e crepe in parti che operano a temperature di -70... +120 °C. Lo svantaggio delle composizioni adesive epossidiche è la tossicità dei componenti.
Sono ampiamente utilizzati anche gli adesivi acrilici (tipi AN, KV), cianoacrilici (tipi TK, KM, MIG) e siliconici, che consentono di collegare saldamente tra loro parti realizzate con materiali diversi, sigillare spazi vuoti e crepe, ridurre vibrazioni e rumore , producono guarnizioni e guarnizioni di qualsiasi tipo. Una caratteristica degli adesivi cianoacrilici è la loro rapida polimerizzazione (per la maggior parte delle marche il tempo di presa è di 1 minuto). La temperatura di esercizio dei giunti adesivi può variare da -50 a +250 °C.
L'uso di composizioni adesive consente di incollare insieme le parti, eliminare crepe fino a 150 mm di lunghezza e fori fino a 2,5 cm di area 2 , scheggiature, corrosione-erosione e altri danni, oltre a creare grafite resistente all'usura e altri rivestimenti.
Rispetto alla saldatura, è possibile collegare parti realizzate con materiali dissimili in assenza di tensioni interne e deformazioni, utilizzando attrezzature tecnologiche più semplici, con minore intensità di manodopera e costi di riparazione.
Polimeri metallicisono materiali compositi bicomponenti, costituiti per il 70x80% da polveri metalliche fini (nichel, cromo, zinco) e oligomeri speciali (polimeri a basso peso molecolare), che dopo l'indurimento formano rivestimenti polimerici di maggiore resistenza grazie all'utilizzo dell'energia superficiale di i materiali. I polimeri metallici sono caratterizzati da un'elevata adesione a vari materiali metallici e non metallici, compresa la plastica, ad eccezione del fluoroplastico e del polietilene, che consente loro di produrre saldatura molecolare a freddo di alta qualità, che è uno dei metodi high-tech progressivi per ripristino di parti di macchine. Viene eseguita utilizzando materiali compositi metallo-polimero lavorabili tramite taglio.
Inoltre, questi materiali proteggono in modo affidabile le parti della macchina dalla corrosione e dall'erosione in ambienti aggressivi con elevata umidità ed evaporazione. La loro temperatura operativa è compresa tra -60...+180 °C con una resistenza al calore massima fino a 200×220 °C. La resistenza a trazione dei moderni polimeri metallici è (MPa): a compressione 120 x 145, a flessione 90 x 110, a taglio 15 x 25. Importanti vantaggi dei materiali metallo-polimero sono l'assenza di variazioni di volume durante la polimerizzazione e la loro elasticità, che elimina l'influenza negativa delle differenze nei coefficienti di espansione lineare dei materiali delle parti e del rivestimento.
Grazie a queste proprietà, i polimeri metallici consentono di creare giunti ad alta resistenza di vari materiali mediante saldatura a freddo, ripristinare le dimensioni, la forma e l'integrità delle parti, applicare rivestimenti resistenti all'usura con effetto autolubrificante sulle loro superfici di lavoro e risolvere altri problemi di riparazione.
I polimeri metallici vengono utilizzati per eliminare perdite di emergenza in tubazioni e contenitori, ripristinare le sedi dei cuscinetti volventi sull'albero e nell'alloggiamento, collegamenti filettati e sedi di chiavetta "rotte", eliminare difetti nelle fusioni in ghisa e acciaio (lavandini, crepe), riparare alloggiamenti parti (buche, trucioli, ecc.), nonché per proteggere le parti della macchina dalla corrosione, dall'usura abrasiva e dall'erosione.
Vantaggi dell'utilizzo di polimeri metallici:
non sono richiesti impatti termici o meccanici sulla superficie ripristinata, particolari attrezzature tecnologiche o ambienti protettivi;
condizioni di lavoro rispettose dell'ambiente, poiché i componenti polimerici metallici utilizzati non contengono e non formano sostanze tossiche volatili quando interagiscono tra loro e con il materiale rivestito;
sicurezza antincendio dei lavori di riparazione e restauro.
Applicazione di materiali polimerici alle parti
Nel settore delle riparazioni, i rivestimenti polimerici vengono applicati alle parti utilizzando il metodo della fiamma a gas, nonché sciogliendo la polvere in uno stato fluidizzato.
Spruzzatura con fiamma di gasi materiali polimerici in polvere vengono eseguiti in installazioni simili alla spruzzatura di materiali metallici in polvere. Le superfici da rivestire vengono accuratamente pulite da ogni tipo di contaminante e ossido, mentre le superfici da non rivestire vengono protette con lamine o schermi di amianto. Prima della spruzzatura, la parte viene rivestita con un primer termoisolante e riscaldata con un bruciatore a gas a una temperatura superiore al punto di fusione della polvere polimerica, che protegge il rivestimento dalle screpolature dopo il raffreddamento.
Durante la spruzzatura, la polvere polimerica viene immessa nella fiamma del gas di un bruciatore a gas ad iniezione e, allo stato fuso, viene applicata sulla superficie della parte con un getto di aria compressa ad una pressione di 0,4 x 0,6 MPa. La polvere si scioglie sotto l'azione di una fiamma a gas e di un prodotto preriscaldato. Vengono utilizzate polveri speciali, ad esempio TPF-37, PFN-12, nonché polietilene, nylon, polistirolo e varie composizioni di questi e altri materiali poliammidici con riempitivi. Lo spessore del rivestimento può raggiungere i 10 mm. In una sola passata viene ricoperta una superficie di larghezza 20 x 70 mm. Dopo l'applicazione del rivestimento, questo viene ulteriormente riscaldato con la fiamma di un bruciatore o in un dispositivo di riscaldamento e arrotolato con un rullo metallico per compattarlo.
Quando si spruzzano materiali non metallici, la parte spesso non viene riscaldata, ma rivestita con una colla speciale che fornisce una maggiore adesione del rivestimento al prodotto.
Durante la riparazione di automobili, la spruzzatura a fiamma di materiali polimerici viene utilizzata per sigillare piccoli difetti nelle parti e segni di saldatura, applicare rivestimenti antiattrito, anticorrosione, isolanti elettrici, termoisolanti e decorativi.
Rivestimento in letto di polvere fluidizzato. Il rivestimento polimerico sulle parti viene creato fondendo una polvere con una dimensione delle particelle di 0,1 x 0,15 mm, che si trova allo stato fluidizzato, sotto l'influenza del calore di una parte preriscaldata. Le varietà di questo metodo differiscono nel metodo di trasferimento della polvere depositata in uno stato fluidizzato. Di questi, sono stati utilizzati metodi a vortice, vibrazione e combinati.
Con il metodo del vortice lo stato fluidizzato (vortexato) della polvere è creato da un flusso di aria o gas inerte. L'apparecchiatura è composta dalla camera 2 (Fig. 4.65), divisa in due parti da un setto poroso 6 e dal filtro 5, che garantisce il flusso d'aria dal fondo della camera verso l'alto. Nella parte superiore della camera sul filtro viene versato uno strato di polvere fusa, il cui spessore deve essere di almeno 100 mm. Il filtro 5 impedisce alla polvere di ostruire i fori del divisorio e di riversarla dall'alto della camera verso il basso.
Riso. 4.65. Schema di installazione per la spruzzatura a vortice di un rivestimento polimerico: 1 cilindro; 2 telecamere; 3 polvere; 4 parti spruzzate; 5 filtri in tessuto; 6 partizione porosa; 7 dispositivo di scarico; 8 dispositivo di aspirazione
Dal cilindro 1, un gas inerte viene fornito alla parte inferiore della camera ad una pressione di 0,1 x 0,2 MPa, che, dopo aver attraversato il divisorio e il filtro, porta la polvere 3 in uno stato sospeso (fluidificato).
La parte restaurata 4, riscaldata ad una temperatura superiore al punto di fusione di questo polimero, viene posta in uno strato fluidizzato di polvere polimerica che, a contatto con la parte riscaldata, si scioglie formando su di essa un rivestimento a strato sottile. Le zone da non coprire devono essere isolate con pellicola, vetro liquido o altro materiale facilmente asportabile.
A seconda della temperatura di riscaldamento del pezzo, del tempo di permanenza nella polvere, della conduttività termica e del punto di fusione, lo spessore del rivestimento può essere 0,08 x 1 mm. Si forma un rivestimento di alta qualità indipendentemente dalla complessità della forma del pezzo, il che rappresenta un vantaggio significativo di questo metodo. Viene utilizzato per creare rivestimenti antiattrito e protettivi.
Per alleviare le tensioni interne, la parte dopo il rivestimento viene riscaldata e mantenuta sott'olio ad una temperatura di 150 x 160 ° C per 15 x 60 minuti.
Metodo delle vibrazionilo stato fluidificato della polvere depositata viene creato trasmettendo vibrazioni alla camera con uno speciale vibratore con frequenza di 50 x 100 Hz. Ciò fornisce un rivestimento più uniforme e di alta qualità fino a 1,5 mm di spessore. Rispetto al metodo della vibrazione a vortice, è più economico, poiché non è necessaria aria compressa e, poiché il pezzo non viene raffreddato da un flusso di gas, viene eliminata la relativa perdita di calore accumulata durante il riscaldamento prima del rivestimento. Per questo motivo, a parità di altre condizioni, è garantito uno spessore maggiore del rivestimento formato. Dopo il rivestimento, la parte viene posta in una camera di riflusso.
Metodo combinato (vibrazione-vortice).è una combinazione di quelli discussi sopra. In questo metodo, una camera contenente gas fluidificato e polvere viene fatta oscillare utilizzando un dispositivo speciale con una frequenza di 50×100 Hz e un'ampiezza fino a 10 mm. Ciò migliora la qualità del rivestimento e consente di applicare rivestimenti di spessore maggiore rispetto al metodo a vortice o vibrazione.
I vantaggi del metodo con vibrazione a vortice rispetto ai metodi a vortice e vibrazione sono i seguenti:
fluidificazione affidabile e più uniforme della polvere nell'intero volume, comprese le polveri soggette ad attaccamento e agglomerazione;
aumentare fino a 2 volte il rapporto tra il volume della polvere allo stato fluidizzato e il volume della polvere sfusa;
buona fluidificazione della miscela di polveri polimeriche e riempitivi e assenza della loro separazione durante la formazione del rivestimento;
altezza uniforme del pezzo e aumento dello spessore del rivestimento nelle stesse condizioni.
Ripristino dell'integrità delle parti e della tenuta dei giunti smontabili
Utilizzando materiali polimerici ripristinano integrità parti sigillando difetti sotto forma di crepe e buchi o incollaggi.
Crepe in parti del corpoeliminato utilizzando composizioni adesive a base di resine epossidiche e altri materiali. Sono selezionati in base al materiale della parte e alla dimensione delle fessure. Esistono composizioni adesive per la riparazione di parti in ghisa, acciaio, alluminio e plastica, alcune di esse sono elencate nella tabella. 4.11. Quando si ripristinano parti che funzionano in condizioni di vibrazione, fino al 30% di mica e gomma finemente macinate viene aggiunto ai composti epossidici.
L'uso di materiali polimerici dà buoni risultati solo con un'attenta preparazione della superficie nell'area del difetto. Per garantire un'adesione affidabile del polimero alla parte, la sua superficie deve essere accuratamente pulita dallo sporco, pulita e sgrassata. Per migliorare l'adesione del polimero alla superficie della parte, su di essa viene creata una maggiore rugosità. Non sono ammesse tracce di vernice e corrosione sulla superficie preparata.
Tecnologia tipica per sigillare crepe in una parte del corpocomprende le seguenti operazioni:
1. Preparazione della parte per la riparazione. Comprende: praticare fori con un diametro di 2,5 x 3 mm alle estremità della fessura; smussatura (per spessore parete superiore a 1,5 mm) lungo fessure con un angolo di 6070° fino ad una profondità di 13 mm; pulire la superficie adiacente alla fessura con una larghezza di 25 x 30 mm con una lucentezza metallica; sgrassare la superficie pulita. Per fessure fino a 50 mm di lunghezza lo smusso non può essere rimosso.
2. Preparazione del materiale polimerico secondo le raccomandazioni per questo materiale. Ad esempio, una composizione epossidica viene preparata nella seguente sequenza: riscaldamento della resina epossidica allo stato liquido; mescolandolo in una certa proporzione con un plastificante; introduzione dei riempitivi necessari nella composizione e miscelazione accurata. Immediatamente prima dell'uso, l'indurente viene aggiunto alla composizione epossidica e miscelato accuratamente. La composizione risultante deve essere utilizzata entro 20×30 minuti.
3. Applicare una composizione polimerica corrispondente al materiale della parte e strofinarla nella fessura. La composizione epossidica indurisce a temperatura ambiente o con l'uso di calore aggiuntivo dopo indurimento parziale ed esposizione ad una temperatura di 80 ° C. Non è consentito riscaldare la parte immediatamente dopo l'applicazione della composizione, poiché ciò comporta rigonfiamento, spessore irregolare e resistenza insufficiente.
4. Prova di tenuta di una fessura sigillata sotto una pressione di 0,3 x 0,4 MPa. Non sono consentite infiltrazioni d'acqua attraverso una fessura sigillata.
Per aumentare la resistenza della connessione quando la lunghezza delle fessure è superiore a 30 mm, vengono utilizzati rivestimenti in fibra di vetro, che vengono posati in più strati con la colla applicata tra di loro. Vengono prepuliti in acqua bollente per 2×3 ore e sgrassati con acetone. Il primo rivestimento dovrebbe sovrapporsi alla fessura di 15 x 20 mm e ciascuno successivo dovrebbe sovrapporsi al contorno del rivestimento precedente di 5 x 10 mm. Ogni tampone viene arrotolato con un rullo per rimuovere l'aria da sotto e sigillare il giunto. Il numero di sovrapposizioni dipende dalla lunghezza della fessura e solitamente non supera le tre. Non sono ammessi rivestimenti lag.
Se la lunghezza della fessura è superiore a 150 mm, viene utilizzata un'ulteriore piastra metallica con uno spessore di 1,5 x 2 mm per coprire la fessura di 40 x 50 mm. Viene installato su una composizione adesiva, seguito da fissaggio meccanico alla parte da ripristinare con viti poste ad una distanza di 50x70 mm l'una dall'altra.
Anche le parti con fori vengono riparate con l'installazione di sovrapposizioni. Per fori con un diametro fino a 25 mm, sono realizzati in fibra di vetro e per diametri maggiori vengono utilizzate piastre metalliche, che devono adattarsi perfettamente alla parte. Per fare ciò, sono fissati con viti e sono previsti fori aggiuntivi nella piastra e nella parete del corpo, che sono riempiti con una composizione adesiva che, dopo l'indurimento, aumenta la resistenza della sigillatura del foro.
Il metodo considerato per sigillare fessure e fori può essere utilizzato se i difetti si trovano sulle superfici piane delle parti. Sulle superfici sagomate, questi difetti vengono solitamente eliminati mediante saldatura o un metodo combinato, quando uno strato di composizione epossidica viene applicato sulla saldatura per sigillarla.
Buoni risultati nella sigillatura delle fessure si ottengono utilizzando inserti di serraggio sagomati seguiti dalla sigillatura della fessura mediante l'applicazione di un materiale polimerico.
Incollaggio durante la riparazione di macchine, viene utilizzato per collegare insieme parti di una parte o parti diverse realizzate con materiali uguali e diversi (metallici e non metallici). Vengono utilizzati adesivi di tipo BF, BC, VK, composti epossidici, ecc. La tecnologia di incollaggio prevede la preparazione delle superfici da unire, l'applicazione su di esse di una composizione adesiva, il collegamento delle parti tra loro e, se necessario, il trattamento termico per indurirlo completamente. e aumentarne la forza.
La preparazione della superficie per l'incollaggio viene eseguita allo stesso modo della sigillatura delle fessure. Per garantire lo stesso spessore dello strato adesivo, è necessario un adattamento più accurato delle superfici incollate tra loro e la loro ruvidità dopo la pulizia dovrebbe essere di circa Rz = 20 µm per una migliore adesione all'adesivo.
Per incollare insieme parti metalliche, vengono utilizzati gli adesivi BF-2 e BF-4, che sono soluzioni alcoliche di resine termoindurenti. Hanno resistenza al calore fino a 80 ° C e la resistenza al taglio del giunto adesivo è 40 x 60 MPa. La colla viene applicata in 2 x 3 strati in modo che il loro spessore totale sia 0,1 x 0,2 mm. Con uno spessore maggiore, la forza di adesione della colla al pezzo diminuisce di 1,5 x 2 volte. Le parti da incollare vengono compresse insieme sotto una pressione di 0,5 x 1 MPa e in questo stato vengono mantenute ad una temperatura di 140 x 150°C per 0,5 x 1 ora.
La colla BF-2 viene utilizzata anche per assemblare giunti fissi con uno spazio tra le parti accoppiate fino a 0,15 mm. Per spazi più grandi viene utilizzato un composto epossidico, che viene applicato in uno strato.
La colla VS-10T, che è una soluzione di resine sintetiche in solventi organici, viene utilizzata per l'incollaggio di guarnizioni di attrito operanti a temperature -60...+100 °C.
Ripristino di collegamenti fissi cilindrici e filettati
Recuperocollegamenti cilindricivengono utilizzati tipi di alloggiamento dell'anello del cuscinetto, alloggiamento della tazza cilindrica, composizioni polimeriche, elastomeri e sigillanti anaerobici. In tutti i casi, le superfici vengono pulite fino al metallo nudo, sgrassate con acetone e asciugate. Vengono utilizzati due metodi per ripristinare tali composti utilizzando materiali polimerici.
Il primo metodo è caratterizzatoin quanto il materiale polimerico viene polimerizzato dopo l'assemblaggio del giunto. Di solito viene utilizzato con uno spazio di connessione fino a 0,2 mm. Sulla superficie della parte viene applicato un materiale polimerico (composizione epossidica A o polimero metallico), che viene mantenuto per un certo tempo all'aria aperta per la polimerizzazione preliminare, il giunto viene assemblato, il materiale applicato in eccesso viene rimosso e il materiale rimanente tra le parti da collegare sia indurito. Di conseguenza, viene creata una connessione delle parti senza spazi.
Secondo modo differisce in quanto il materiale polimerico applicato viene lavorato, solitamente mediante alesatura, dopo che si è indurito per ottenere la dimensione nominale o di riparazione della superficie restaurata. Più efficace e più facile da implementare rispetto alla noiosa è il metodo di ripristino delle superfici di seduta nelle parti del corpo utilizzando il metodocalibrazione dimensionalefori rivestiti in materiale polimerico. La calibrazione viene effettuata dopo la sua parziale stagionatura ed elimina l'operazione di alesatura del foro da ripristinare.
Utilizzando questo metodo si eseguono le seguenti operazioni fondamentali: pulizia e sgrassaggio del foro da ripristinare; applicare sulla superficie preparata un materiale polimerico di spessore 1 x 1,5 mm e polimerizzarlo parzialmente; calibrazione del foro ripristinato; polimerizzazione finale del materiale applicato e controllo di qualità del rivestimento.
La calibrazione del rivestimento polimerico 1 (Fig. 4.66) viene effettuata su attrezzature di pressatura, supporti speciali o macchine per il taglio dei metalli (trapano verticale o tornio) utilizzando un mandrino 2, che, sotto l'influenza della forza P, viene spinto senza rotazione relativa attraverso il foro in fase di ripristino. Il mandrino è prelubrificato con olio o grasso tecnico per ridurre l'attrito.
Il metodo di calibrazione consente di formare un foro rivestito con una composizione polimerica ad una determinata dimensione (nominale o di riparazione) della connessione delle parti, garantendo un'elevata produttività e una qualità stabile del restauro.
Quando si riparano i collegamenti fissi dei cuscinetti (alloggiamento-cuscinetto, cuscinetto albero, ecc.), vengono spesso utilizzati anche elastomeri e sigillanti. L'elastomero viene applicato strato per strato con un certo intervallo di tempo tra gli strati fino ad ottenere lo spessore di rivestimento desiderato. Lo spessore di uno strato è compreso tra 0,01 x 0,015 mm e lo spessore totale consentito dipende dalla marca del materiale applicato e dalla tecnologia utilizzata. Se necessario, viene effettuato il trattamento termico del rivestimento, il cui regime dipende dalla sua composizione. I giunti fissi rivestiti con elastomero o sigillante vengono assemblati mediante pressatura con un'interferenza di 0,01 x 0,03 mm.
Grazie allo spessore ridotto di uno strato di rivestimento, l'uso di elastomeri è efficace anche per ripristinare collegamenti fissi quando l'accoppiamento è allentato, ad esempio tra un anello o un manicotto del cuscinetto e un alloggiamento.
Quando il foro di montaggio nella parte dell'alloggiamento si consuma, l'elastomero viene applicato sulla superficie dell'anello esterno del cuscinetto (coppa) fino a ottenere l'adattamento richiesto nella connessione.
Spesso le superfici di appoggio negli alloggiamenti vengono ripristinate incollando boccole realizzate con la precisione richiesta utilizzando il composto epossidico A. In questo caso non è necessaria la successiva lavorazione meccanica. Anche i fori di montaggio vengono ripristinati utilizzando materiali polimerici e boccole laminate. La manica viene incollata nel foro da ripristinare e, dopo la parziale polimerizzazione del materiale polimerico, viene srotolata alla dimensione richiesta.
Per fissare gli anelli dei cuscinetti nell'alloggiamento o sull'albero utilizzando sigillanti anaerobici, le superfici preparate delle parti accoppiate vengono ricoperte con uno strato di sigillante di uguale spessore. Per aumentare la precisione della connessione ripristinata, le parti accoppiate vengono centrate l'una rispetto all'altra utilizzando un dispositivo speciale e mantenute a temperatura ambiente fino a quando il materiale anaerobico non acquisisce forza per garantire che la posizione relativa delle parti accoppiate venga mantenuta all'esterno di questo dispositivo . A seconda della marca, il sigillante acquisisce la massima resistenza dopo 3 x 24 ore. La marca del sigillante viene scelta in base alla fessura del collegamento. Ad esempio, lo spazio massimo nella connessione quando si utilizza il sigillante AN-1 è 0,07 mm e il sigillante AN-6 0,7 mm. All’aumentare dello spessore dello strato sigillante diminuisce la durabilità della connessione. Per aumentare la resistenza ed espandere le capacità tecnologiche, i riempitivi vengono introdotti nei sigillanti.
Per ripristino delle superfici filettate e delle connessioniVengono utilizzati composti epossidici, polimeri metallici e sigillanti.
La tecnologia per il ripristino delle superfici filettate mediante saldatura a freddo utilizzando polimeri metallici è semplice e richiede poca manodopera. La superficie filettata del bullone di riferimento è inumidita con uno speciale liquido distaccante (una soluzione al 2% di poliisobutilene in benzina) e rivestita con un polimero metallico, ad esempio un materiale composito di riparazione. Il bullone viene quindi avvitato nel foro filettato da ripristinare, pulito e sgrassato. Grazie al liquido distaccante il polimero metallico aderisce solo al materiale del pezzo da restaurare. Dopo che il polimero metallico si è indurito, il bullone viene svitato dal foro. Il restauro di alta qualità delle superfici filettate è possibile solo con la scelta corretta del materiale polimerico in base alle sue proprietà e alle condizioni operative della connessione filettata.
I fori filettati molto usurati nelle parti del corpo vengono spesso ripristinati installando viti, per un fissaggio più affidabile di cui nella parte viene utilizzata la composizione epossidica A.
In caso di leggera usura, la connessione filettata viene ripristinata applicando un composto epossidico sulle superfici filettate preparate di entrambe le parti della connessione. Per un'usura fino a 0,3 mm, utilizzare la composizione E o un sigillante anaerobico e per un'usura superiore a 0,3 mm, utilizzare le composizioni B o C, a seconda del materiale della parte. Per bloccare le connessioni filettate, viene utilizzato sigillante anaerobico o composizione E. L'efficacia dell'utilizzo di questi materiali dipende dal rispetto del loro regime di polimerizzazione e dai requisiti per la preparazione della superficie.
Restauro di parti mediante pressatura
La pressatura viene utilizzata per riparare parti utilizzando la plastica. La parte da restaurare viene posizionata in uno stampo, la cui cavità di lavoro ha le dimensioni della parte nuova, e al suo interno viene inserita la plastica. Per la plastica termoindurente viene utilizzato lo stampaggio a compressione e per la plastica termoplastica viene utilizzato lo stampaggio a iniezione.
A pressatura a compressionela parte restaurata 7 (Fig. 4.67) viene installata, basandosi sull'elemento 6, nella parte inferiore 5 dello stampo sul supporto 9. Sulla parte inferiore viene installata la parte superiore 3 dello stampo e attraverso il foro 2 viene versata la polvere termoindurente , che viene sciolto dal dispositivo di riscaldamento 4.
Riso. 4.67. Schema di pressatura a compressione: 1 punzone; 2 aperture di carico; 3 parte superiore dello stampo; 4 dispositivo di riscaldamento; 5 parte inferiore dello stampo; 6 elementi base; 7 dettaglio; 8 espulsore; 9 supporto; 10 strati di plastica
Sotto l'influenza della pressione creata dal punzone 1, la polvere fusa riempie le cavità libere nello stampo, creando così uno strato di plastica 10 sul pezzo 7. Dopo il raffreddamento, il pezzo viene rimosso dallo stampo tramite l'espulsore 8.
A stampaggio a iniezioneIl materiale polimerico termoplastico viene fuso in una macchina per lo stampaggio a iniezione e alimentato sotto pressione attraverso il canale di colata 1 (Fig. 4.68) in uno stampo, tra le 2 parti superiori e le 3 inferiori di cui viene preliminarmente installata la parte restaurata 4 prima di riempire lo stampo materiale polimerico, viene riscaldato ad una temperatura di 80 100 °C. Riempiendo lo spazio libero nello stampo con materiale polimerico, si forma uno strato 10 dello spessore richiesto sulla parte 4. La pressatura può essere utilizzata per ripristinare i gusci dei cuscinetti, le giranti della pompa dell'acqua, ecc.
Caratteristiche della lavorazione meccanica dei rivestimenti polimerici
Le caratteristiche della lavorazione meccanica dei rivestimenti polimerici sono determinate dalle loro proprietà. A causa dell'effetto abrasivo dei riempitivi, l'usura degli utensili da taglio durante la lavorazione di materiali polimerici può essere maggiore rispetto alla lavorazione dei metalli. La bassa conduttività termica del materiale polimerico provoca una rimozione più intensa del calore dalla zona di taglio attraverso l'utensile da taglio, che richiede il suo raffreddamento affidabile. Per raffreddare l'utensile e contemporaneamente rimuovere i trucioli, si consiglia di utilizzare aria compressa anziché fluido da taglio. Per evitare scheggiature del rivestimento sotto l'influenza delle forze di taglio, è necessario utilizzare strumenti ben affilati. Il diametro della punta deve essere scelto 0,5 x 0,15 mm più grande del diametro del foro indicato nel disegno, poiché il diametro del foro praticato nel polimero è solitamente ridotto.
La macinazione del polimero viene eseguita con mole abrasive ad una velocità di taglio di 30×40 m/s. Per la lavorazione di materiali termoplastici, si consiglia di utilizzare materiale abrasivo non solido, ma cerchi realizzati con cerchi di lino spesso, stoffa e flanella. Il diametro dei cerchi è 300 x 500 mm, lo spessore è 80 x 90 mm. Sono impregnati con una pasta abrasiva di pomice finemente macinata con acqua. La molatura deve essere eseguita esercitando una leggera pressione sulla mola sulla superficie da lavorare per evitare il riscaldamento del rivestimento.
Per la macinazione di materiali termoindurenti viene utilizzato elettrocorindone bianco con una grana di 46 e una durezza di SM-1. Profondità di taglio fino a 0,5 mm, velocità di movimento del pezzo 0,5 m/min, velocità di taglio 35 m/s.
Quando si utilizzano materiali polimerici, in particolare composizioni epossidiche e adesivi sintetici, è necessario osservare rigorosamente le precauzioni di sicurezza, poiché molti dei componenti inclusi nella loro composizione sono tossici e infiammabili.
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1. Revisione della letteratura sul tema “Materiali polimerici per parti agricoleattrezzature agricole" 2
2. Revisione della ricerca sui brevetti sul tema: “Composizioni e tecnologia di parti polimeriche utilizzate nell'automotivee macchine agricole" 15
3. Parte sperimentale e tecnologica: “Sviluppo di attrezzature tecnologiche e tecnologie per la produzione di parti in polimero per attrezzature agricoleequipaggiamento naturale" 21
Letteratura 29
1. Revisione della letteratura sul tema “Materiali polimerici per parti di attrezzature agricole”
I polimeri naturali, prevalentemente di origine vegetale (legno, gomma, lino, fibre di iuta, resine, ecc.) sono stati utilizzati dall'uomo fin dall'antichità. Tuttavia, solo nel 20 ° secolo, grazie allo sviluppo, prima di tutto, della chimica, della fisica e della tecnologia di lavorazione dei materiali, furono creati nuovi materiali polimerici artificiali (sintetici), le questioni fondamentali della profonda trasformazione della struttura dei polimeri naturali furono affrontate. risolto e, di conseguenza, è stato creato un numero enorme di materiali unici. È stato creato un nuovo vasto campo della scienza dei materiali: la scienza della struttura, delle proprietà e della tecnologia dei polimeri e della plastica.
Il termine “materiali polimerici” è un termine generale. Unisce tre ampi gruppi di materiali sintetici, vale a dire: polimeri, plastica e la loro varietà morfologica - materiali compositi polimerici (PCM) o, come vengono anche chiamati, plastica rinforzata. Ciò che accomuna i gruppi elencati è che la loro parte obbligatoria è il componente polimerico, che determina la deformazione termica di base e le proprietà tecnologiche del materiale. Il componente polimerico è una sostanza organica ad alto peso molecolare ottenuta come risultato di una reazione chimica tra le molecole delle sostanze originali a basso peso molecolare: i monomeri.
I polimeri sono solitamente chiamati sostanze ad alto peso molecolare (omopolimeri) con additivi introdotti in essi, vale a dire stabilizzanti, inibitori, plastificanti, lubrificanti, antiradianti, ecc. Fisicamente, i polimeri sono materiali omofasici. Conservano tutte le proprietà fisiche e chimiche inerenti agli omopolimeri.
Le materie plastiche sono materiali compositi a base polimerica contenenti riempitivi dispersi o a fibra corta, pigmenti e altri componenti sfusi. I riempitivi non formano una fase continua. Loro (mezzo disperso) si trovano in una matrice polimerica (mezzo disperso). Fisicamente, le plastiche sono materiali isotropi eterofasici con macroproprietà fisiche identiche in tutte le direzioni.
I materiali rinforzati con polimeri sono un tipo di plastica. Differiscono in quanto utilizzano riempitivi non dispersi, ma rinforzanti, cioè rinforzanti (fibre, tessuti, nastri, feltro, cristalli singoli), che formano una fase continua indipendente nel PCM. Alcune varietà di tali PCM sono chiamate plastiche laminate. Questa morfologia consente di ottenere plastiche con elevatissime caratteristiche di resistenza alla deformazione, alla fatica, elettriche, acustiche e altre caratteristiche target che soddisfano i più elevati requisiti moderni.
I composti sintetici o naturali ad alto peso molecolare vengono utilizzati come leganti nella produzione di materiali polimerici, comprese resine sintetiche, composti ad alto peso molecolare o prodotti della loro lavorazione, ad esempio eteri di cellulosa, bitumi, ecc.
Le resine utilizzate per la fabbricazione della plastica possono essere termoindurenti o termoplastiche, il che ne determina le principali proprietà tecnologiche e operative.
Molte materie plastiche (soprattutto termoplastiche) sono costituite da un unico legante. Tali materiali includono polietilene, polistirene, poliammidi, vetro organico, nylon, ecc. Una caratteristica dei materiali termoplastici è la loro capacità di ammorbidirsi quando riscaldati e di indurirsi nuovamente quando raffreddati. Inoltre, questi processi sono reversibili e si verificano allo stesso modo ad ogni ciclo di riscaldamento e raffreddamento. La struttura del materiale non cambia e al suo interno non si verificano reazioni chimiche.
I materiali termoplastici sono caratterizzati da bassa densità, buona formabilità e resistenza a carburanti e lubrificanti. Il polietilene ha una resistenza al calore fino a 50°C, resistenza al gelo fino a -70°C ed è chimicamente resistente, ma è suscettibile all'invecchiamento. Viene utilizzato per la produzione di pellicole, tubi, contenitori e articoli per la casa. Il polipropilene ha proprietà di resistenza più elevate, ma ha una resistenza al gelo inferiore (fino a meno 20°C). Aree di applicazione vicine al polietilene. Il polistirolo è un materiale duro, trasparente e compatto. Utilizzato per la fabbricazione di parti di dispositivi e macchine (maniglie, alloggiamenti, tubi, ecc.). Poliuretani e poliammidi: nylon, nylon sono utilizzati per la produzione di fili e pellicole ad alta resistenza. Il plexiglas è un solido trasparente utilizzato nella costruzione di aerei, automobili e strumenti.
I materiali termoplastici includono anche i fluoroplastici: materiali unici con un coefficiente di attrito molto basso. Vengono utilizzati per valvole, rubinetti, pompe, boccole, guarnizioni, ecc.).
Quando riscaldati, i materiali termoindurenti si ammorbidiscono solo nel periodo di tempo iniziale, quindi si induriscono alla temperatura di riscaldamento a causa del verificarsi di reazioni chimiche irreversibili nella loro struttura, per cui tale materiale rimane duro e non si ammorbidisce dopo ripetuti riscaldamenti fino a temperature sufficientemente elevate. I rappresentanti dei materiali termoindurenti sono fenolo-formaldeide, gliftalici, resine epossidiche, poliesteri insaturi, ecc. La natura delle reazioni chimiche che portano all'indurimento irreversibile può essere di natura diversa. Può essere stimolato mediante l'aggiunta di sostanze speciali - indurenti - alle resine, oppure può verificarsi solo per attivazione termica - quando riscaldate. Tuttavia, in entrambi i casi, una caratteristica delle plastiche termoindurenti è la natura irreversibile del cambiamento delle proprietà fondamentali del materiale.
La base delle plastiche termoindurenti sono i polimeri termoindurenti. Come riempitivi vengono utilizzati vari materiali inorganici. A seconda del tipo di riempitivo, tali materiali sono suddivisi in polvere, fibrosi e stratificati. I materiali in polvere utilizzano come riempitivi farina di legno o cellulosa, quarzo macinato, talco, cemento, grafite, ecc. Tali plastiche hanno proprietà uniformi in tutte le direzioni e sono ben pressate. Svantaggio: bassa resistenza ai carichi d'urto. Sono utilizzati per la fabbricazione di parti della carrozzeria di dispositivi, apparecchiature tecnologiche nelle fonderie (modelli) o parti di stampi con carichi leggeri. Le fibre plastiche (fibre) hanno proprietà di elevata resistenza, in particolare le fibre di vetro, poiché, in sostanza, sono materiali compositi e sfruttano le proprietà sia della base che delle fibre utilizzate per creare questi materiali. La plastica laminata, come la fibra di vetro, è un materiale composito. Sono caratterizzati dalla massima resistenza e, allo stesso tempo, proprietà plastiche. Ci sono textoliti (riempitivo - tessuto di cotone), getinax (riempitivo - carta), plastica laminata (impiallacciatura di legno), fibra di vetro (tessuto in fibra di vetro). Textolite ha una maggiore resistenza all'usura. Può essere utilizzato per realizzare ingranaggi, camme, cuscinetti e altre parti fortemente caricate.
Questi materiali contengono molto per rendere la vita di una persona e il mondo che la circonda più bella, confortevole e prospera. I materiali polimerici sono leggeri (5-7 volte più leggeri dei metalli e delle leghe). I calcoli hanno stabilito che la sostituzione di alcune parti metalliche di un'autovettura con resina epossidica rinforzata con fibra di carbonio rinforzata con fibre di carbonio ridurrà il peso dell'auto del 40%; diventerà più durevole; Il consumo di carburante diminuirà e la resistenza alla corrosione aumenterà notevolmente. Possono essere facilmente verniciati in una varietà di colori, possono essere lucidi o opachi, trasparenti o traslucidi o fluorescenti. Questi materiali non si decompongono in ambienti aggressivi in cui i prodotti metallici sono soggetti a intensa corrosione. I polimeri organici sono equivalenti ai tessuti, vale a dire nella loro struttura chimica sono vicini alla pelle, ai capelli e al tessuto muscolare umani, il che consente loro di essere utilizzati nella chirurgia ricostruttiva e consente di creare interni in cui una persona si sente il più a suo agio possibile.
I materiali polimerici sono facilmente lavorabili e quindi da essi possono essere creati prodotti dalle forme più bizzarre senza troppe spese. Grazie allo sviluppo della scienza dei materiali polimerici, sono state sviluppate nuove tecnologie: incollaggio, prodotti sigillanti, ecc. Infine, solo i polimeri hanno un'elevata elasticità, la capacità di grandi deformazioni reversibili, manifestate più chiaramente nelle gomme.
I materiali polimerici vengono introdotti nella vita in modo molto chiaro, consentendo di risolvere non solo problemi tecnici, ma anche problemi estetici. Oggi possiamo parlare dell'esistenza di alcuni principi, disposizioni comprovate che devono essere prese in considerazione durante la progettazione artistica e la creazione di prodotti in plastica.
Utilizzando i polimeri è possibile risolvere in modo diretto, semplice ed efficace sia problemi estetici che funzionali. Un esempio potrebbe essere l’evoluzione dei flaconi in profumeria o dei contenitori in medicina, dove diventano contemporaneamente atomizzatori o contagocce, ecc.
Ai principali vantaggi dei materiali polimerici si possono aggiungere anche i seguenti:
a) elevata producibilità, grazie alla quale è possibile eliminare dal ciclo produttivo operazioni ad alta intensità di manodopera e costose di lavorazione meccanica dei prodotti;
b) intensità energetica minima, dovuta al fatto che le temperature di lavorazione di questi materiali sono, di norma, 150-250 °C, significativamente inferiori a quelle dei metalli e della ceramica;
c) la capacità di produrre più prodotti contemporaneamente, comprese configurazioni complesse, in un ciclo di stampaggio e nella produzione di prodotti stampati per condurre il processo ad alta velocità;
d) quasi tutti i processi per la lavorazione dei materiali polimerici sono automatizzati, il che può ridurre significativamente i costi salariali e migliorare la qualità dei prodotti.
Tuttavia, i materiali polimerici presentano anche alcuni svantaggi di cui occorre tenere conto nella produzione di prodotti polimerici.
I polimeri sono dielettrici e accumulano elettricità statica. Se un prodotto in plastica è di grandi dimensioni, può attirare attivamente polvere, sporco ed essere scaricato su una persona quando viene toccato. Dobbiamo risolvere i problemi legati alla rimozione dell'elettricità statica.
Quando si realizzano prodotti in plastica, non è consentito un rilievo a trama profonda, poiché lo sporco si accumula in questi punti e potrebbe essere impossibile lavarlo via.
Il prodotto polimerico non deve presentare spigoli vivi, bordi o fessure strette; la scelta del materiale deve essere effettuata tenendo conto delle condizioni della tecnologia di lavorazione e del funzionamento; Pertanto, i polimeri e la plastica sono materiali con proprietà e capacità specifiche, principalmente perché hanno una composizione e una struttura chimica insolite.
Le attrezzature per la lavorazione della plastica vengono utilizzate per convertire il materiale polimerico originale in prodotti con caratteristiche prestazionali predeterminate. La progettazione e produzione di macchine e unità per la lavorazione della plastica viene effettuata presso imprese di vari rami dell'ingegneria meccanica.
La maggior parte dei metodi per la lavorazione della plastica prevede l'uso di processi di stampaggio per prodotti costituiti da polimeri che si trovano in uno stato viscoso: stampaggio a iniezione, pressatura, estrusione, ecc. Alcuni processi si basano sul fatto che il materiale raggiunga uno stato altamente elastico al momento dello stampaggio - stampaggio pneumatico sotto vuoto. L'industria utilizza metodi di stampaggio da soluzioni e dispersioni polimeriche.
La lavorazione dei materiali polimerici comprende tre gruppi principali di processi: preparatorio, formatura e finitura.
I processi del ciclo preparatorio sono necessari per migliorare le proprietà tecnologiche delle materie prime lavorate, nonché per ottenere semilavorati e grezzi utilizzati nei principali metodi di lavorazione. Tali processi includono macinazione, granulazione, essiccazione, pastigliatura e preriscaldamento.
I processi di formatura sono i processi di lavorazione mediante i quali vengono fabbricati i prodotti in plastica. Si possono distinguere due gruppi di questi processi: continui (estrusione, calandratura) e periodici (stampaggio ad iniezione, stampaggio pneumatico sotto vuoto, soffiaggio, spruzzatura, pressatura e numerosi altri). La produzione di prodotti in fibra di vetro viene effettuata utilizzando metodi che variano nell'hardware e nella progettazione tecnologica. Il processo tecnologico per la produzione di prodotti in fibra di vetro consiste nelle seguenti operazioni: preparazione del legante e del riempitivo, combinazione del legante e del riempitivo e stampaggio del prodotto.
I processi di finitura sono progettati per conferire ai prodotti finiti un certo aspetto e creare una connessione permanente dei singoli elementi di un prodotto in plastica. Questi includono i processi di lavorazione meccanica dei manufatti, verniciatura e metallizzazione delle loro superfici, saldatura e incollaggio delle singole parti.
Recentemente, i materiali polimerici sono stati utilizzati attivamente sia per la produzione che per il restauro di parti di attrezzature agricole. Nella pratica di riparazione, la plastica viene applicata sulle superfici delle parti per ripristinarne le dimensioni, aumentare la resistenza all'usura e migliorare la tenuta. Allo stesso tempo, il rivestimento in plastica riduce il rumore di attrito e aumenta la resistenza alla corrosione del prodotto. Un sottile strato di plastica praticamente non deteriora le proprietà di resistenza del metallo e rende la parte flessibile, ad es. la capacità di assumere la forma della parte accoppiata, che porta ad un forte aumento dell'area di contatto. Le materie plastiche vengono applicate mediante stampaggio a iniezione, pressatura a caldo, vortice, fiamma e metodi centrifughi.
La riparazione di macchine agricole utilizzando materiali polimerici, rispetto ad altri metodi, consente di ripristinare parti con elevata qualità e ridurre:
intensità di lavoro - del 20-30%;
costi dei materiali - del 40-50%;
costo del lavoro - del 15-20%.
Nel restauro delle parti, le più utilizzate sono le plastiche acriliche e poliammidiche, la textolite e la plastica laminata in legno. Textolite e plastica laminata in legno vengono utilizzati per ripristinare le superfici usurate delle guide delle macchine, produrre ingranaggi, cuscinetti a strisciamento, boccole e altre parti con superfici di lavoro sfreganti.
Nelle riparazioni, la plastica acrilica è ampiamente utilizzata, contenente resine acriliche come materiali leganti - prodotti della polimerizzazione del metil metacrilato e della copolimerizzazione del metil metacrilato con stirene. Questi includono: attilato ATS-1, butacrile, plastica epossi-acrilica SKHE-2 e SKHE-3.
Queste plastiche termoplastiche, a indurimento rapido e a indurimento a freddo, sono prodotte mescolando polvere e liquido. La massa preparata, che ha la consistenza della panna acida, si indurisce senza riscaldamento o pressione.
Tali plastiche vengono utilizzate durante il ripristino di prodotti usurati come compensatore di usura per ripristinare catene dimensionali rotte di macchine utensili e macchine. Le materie plastiche vengono utilizzate per ripristinare: guide circolari di basamenti di macchine rotanti, cunei di regolazione e barre di bloccaggio di meccanismi di tutti i tipi di attrezzature, comprese le presse meccaniche. Vengono utilizzati anche per riparare i cuscinetti dei mandrini delle teste delle torrette dei torni a torretta; fori, boccole, sedi di ingranaggi e pulegge; parti di pompe idrauliche; meccanismi a bilanciere e altre parti di attrezzature per il taglio dei metalli. La soluzione plastica viene utilizzata anche per incollare materiali.
La plastica indurita è resistente all'usura, funziona bene in combinazione con ghisa, acciaio, bronzo, il coefficiente di attrito in assenza di lubrificante è 0,20-0,18 e quando nella composizione viene introdotta la quantità richiesta di additivi antifrizione, diminuisce a 0,143. Le materie plastiche con tali additivi possono funzionare senza lubrificazione.
La plastica indurita è resistente agli alcali di qualsiasi concentrazione, benzina, trementina, acqua dolce e marina, oli minerali e vegetali. Lo strato di plastica può essere rimosso riscaldandolo a 150-200°C e poi bruciandolo o tagliandolo ulteriormente.
La viscosità della plastica varia a seconda del loro scopo. A tale scopo, nella soluzione plastica vengono introdotti riempitivi in polvere, fibrosi e stratificati di materiali metallici e non metallici.
Per aumentare le proprietà prestazionali (ridurre il coefficiente di attrito e aumentare la resistenza all'usura), nella plastica viene introdotta polvere di grafite (fino al 10%, frazione di massa).
Nella pratica delle riparazioni, i gradi di nylon A e B si sono diffusi. Si tratta di un materiale bianco solido con una tinta gialla, che ha un'elevata resistenza, resistenza all'usura, resistenza all'olio e alla benzina, nonché buone proprietà antiattrito. I principali svantaggi del nylon sono la bassa conduttività termica, la resistenza al calore e la resistenza alla fatica. La temperatura operativa massima consentita dei rivestimenti in nylon non deve superare più 70-80°C e meno 20-30°C.
Le superfici di boccole, alberi, camicie e altre parti vengono riparate con un rivestimento in nylon.
Figura 1. Schema di applicazione del nylon sulla superficie usurata di una parte mediante stampaggio a iniezione: 1 - parte superiore dello stampo; 2 - canale di colata; 3 - parte inferiore dello stampo; 4 - parte in riparazione; 5 - strato di nylon
La riparazione delle superfici usurate delle parti utilizzando nylon viene nella maggior parte dei casi eseguita mediante stampaggio a iniezione su speciali macchine per lo stampaggio a iniezione. L'essenza del processo è che uno strato di nylon viene applicato sotto pressione su una superficie usurata della parte appositamente preparata. La parte usurata viene installata in uno stampo (Fig. 1) e il nylon fuso viene pompato sotto pressione nello spazio formato tra la parte e la parete dello stampo. Quindi lo stampo viene aperto, la parte viene rimossa e da esso vengono rimossi i canali di colata e la bava. Se necessario il rivestimento in nylon viene lavorato meccanicamente fino ad ottenere le dimensioni richieste. Per migliorare la qualità, il pezzo finito viene trattato termicamente in bagno d'olio alla temperatura di 185-190°C e mantenuto a questa temperatura per 10-15 minuti.
Quando si applica il nylon, viene riscaldato a 240-250°C e alimentato ad una pressione di 4-5 MPa (40-50 kgf/cm). Lo stampo insieme al pezzo viene preriscaldato ad una temperatura di 80-100°C. Lo spessore del rivestimento è consigliato da 0,5 a 5 mm. Lo stampaggio ad iniezione viene effettuato utilizzando macchine automatiche termoplastiche, presse ad iniezione, ecc. Questo metodo è tecnologicamente semplice e non richiede attrezzature e accessori complessi.
Il nylon (sotto forma di polvere di dimensioni 0,2-0,3 mm) può essere spruzzato sulla superficie del pezzo. L'essenza di questo metodo è che il nylon in polvere viene applicato sulla superficie preparata e riscaldata della parte. Quando si colpisce una parte riscaldata, le particelle di nylon in polvere si sciolgono formando un rivestimento plastico.
Quando si riparano giunti fissi di cuscinetti volventi, vengono spesso utilizzati l'elastomero GEN-150V e il sigillante 6F. Il primo è costituito da gomma nitrilica SKP-40S e resina VGU. Il secondo è un prodotto di una combinazione di gomma butadiene SKP-40 con resina PKU a base di resina sostituita di fenolavinilacetato. Prima dell'applicazione del rivestimento, le superfici delle parti vengono pulite e sgrassate meccanicamente.
Il rivestimento viene applicato in diversi modi: mediante colata, spazzolatura o centrifugazione, a seconda del design delle parti e dei mezzi di applicazione. Il trattamento termico del rivestimento della soluzione GEN-150V viene effettuato ad una temperatura di 115? per 40 minuti, da una soluzione di sigillante 6F - ad una temperatura di 150 ... 160? entro tre ore. La durata delle connessioni fisse dipende dalla velocità di funzionamento. Il motivo principale per il funzionamento dei sedili senza rivestimento polimerico è la corrosione da sfregamento. La natura dell'usura cambia in modo significativo a seconda dell'adattamento dei cuscinetti rivestiti con una soluzione sigillante 6F. Il rivestimento polimerico impedisce completamente il contatto con il metallo e lo sviluppo di corrosione da sfregamento, riducendo significativamente il tasso di perdita di funzionalità dei sedili, soprattutto nelle parti della carrozzeria.
Le composizioni adesive a base di resina epossidica sono importanti per ripristinare la funzionalità delle parti della carrozzeria in ghisa che presentano crepe. Il principale componente legante di queste composizioni è la resina epossidica di grado ED-6 o ED-5. La resina più comunemente usata è ED-6. È una massa viscosa trasparente di colore marrone chiaro. Per preparare una composizione a base di resina ED-6, vengono aggiunte 10-15 parti di dibutilftalato (plastificante), fino a 160 parti di riempitivo e 7-8 parti di polietilene poliammina (indurente) per 100 parti (in peso) di resina . Il riempitivo utilizzato è: polvere di ferro (160 parti), polvere di alluminio (25 parti), cemento grado 500 (120 parti). La resina epossidica viene riscaldata in un contenitore ad una temperatura di 60-80°C, viene aggiunto un plastificante, quindi un riempitivo. L'indurente viene introdotto immediatamente prima dell'uso, poiché successivamente la composizione deve essere utilizzata entro 20-30 minuti. Le composizioni a base di resine epossidiche vengono utilizzate per la riparazione di parti operanti a temperature da -70 a +120°C. Vengono utilizzati per sigillare fessure e fori nelle parti della carrozzeria, per ripristinare accoppiamenti fissi e collegamenti filettati.
Quando si sigillano le crepe, vengono determinati i loro confini e le superfici vengono preparate. I confini della fessura vengono solitamente perforati con un trapano del diametro di 2-3 mm e smussati con un angolo di 60-70° fino a una profondità di 2-3 mm lungo la fessura per tutta la sua lunghezza (Fig. 2, a ). La superficie viene pulita ad una distanza di 40-50 mm su entrambi i lati della fessura fino a ottenere una lucentezza metallica e vengono realizzate delle tacche. Successivamente sgrassare con acetone.
Il cerotto è ritagliato in fibra di vetro di dimensioni tali da coprire la fessura di 20-25 mm. Una composizione a base di resine epossidiche viene preparata immediatamente prima del suo utilizzo e applicata con un pennello o una spatola su una superficie con uno spessore di circa 0,1-0,2 mm (Fig. 2, b). Successivamente, viene applicato un cerotto e arrotolato con un rullo (Fig. 2, c).
Figura 2. Schema di sigillatura delle fessure: a - preparazione della superficie; b - riempimento con composizione di resina epossidica; c - arrotolare il rivestimento con un rullo; 1 - strato di composizione; 2 - sovrapposizione; 3 - rullo
Sulla superficie di questo rivestimento viene nuovamente applicato uno strato di colla, quindi ne viene posizionato un altro, che si sovrappone al precedente di 10-15 mm, arrotolato con un rullo e viene applicato un altro strato di rivestimento adesivo. Per l'indurimento, i rivestimenti adesivi vengono mantenuti per 72 ore ad una temperatura di 20 °C o 3 ore ad una temperatura di 100 °C. Durante il funzionamento, le parti della carrozzeria sono soggette a notevoli carichi meccanici e termici alternati, che portano al distacco del rivestimento e alla perdita della necessaria tenuta delle parti. Per evitare delaminazioni indesiderate, vengono utilizzate piastre metalliche fissate con bulloni.
I materiali adesivi non solo offrono la capacità di collegare saldamente parti realizzate con materiali diversi, ma anche di sigillare spazi vuoti e crepe; sigillare luci, finestre, tubi flessibili e tubazioni; isolare i contatti elettrici; eliminare vibrazioni e rumore; utilizzato per la fabbricazione di guarnizioni e guarnizioni di qualsiasi forma.
La saldatura a colla di strutture a pareti sottili di grandi dimensioni mostra buoni indicatori di qualità. Quest'area è completamente nuova per la Russia e tutti i paesi della CSI. Il fatto è che le strutture a pareti sottili e i pannelli della carrozzeria dei veicoli agricoli, dopo la saldatura a punti a resistenza, vengono ancora sigillati utilizzando vari mastici, primer e plastisol. Si tratta di un'operazione piuttosto laboriosa e, nel caso di spazi superiori a 0,5 mm, di solito non è possibile ottenere una sigillatura di alta qualità. La tecnologia di saldatura a colla non solo garantisce una buona tenuta della saldatura, ma aumenta anche la resistenza del giunto di 1,5 volte.
Il collegamento avviene in questo modo: sulle superfici da collegare viene applicato uno strato di colla, poi queste vengono sovrapposte e saldate a punti. Lo strato adesivo assorbe la maggior parte del carico e, grazie a ciò, il punto di saldatura viene scaricato, le sue prestazioni migliorano, il che aumenta significativamente la resistenza alla fatica e la rigidità del giunto. Di conseguenza, il numero di punti di saldatura può essere ridotto di 30-50 pezzi. e di conseguenza ridurre i costi di manodopera ed energia per i lavori di saldatura.
I materiali adesivi utilizzati in questa tecnologia sono composizioni mono o bicomponenti pastose. Inoltre, quelli monocomponenti polimerizzano a 410-430K (140-160?), il che in alcuni casi consente di combinare l'essiccazione della colla con l'essiccazione del rivestimento di pittura e vernice applicato sul prodotto finito. È inoltre importante che la saldatura a colla non richieda la pulizia preliminare delle superfici da unire. Infine, la tecnologia di assemblaggio mediante saldatura a colla risolve anche i problemi di protezione dalla corrosione della saldatura.
2. Revisione della ricerca brevettuale sul tema: "Composizioni e tecnologia delle parti polimeriche utilizzate nelle macchine automobilistiche e agricole"
È stata effettuata una revisione della ricerca sui brevetti a una profondità di 14 anni (1998-2012), sono stati scoperti 8 brevetti su questo argomento:
Il brevetto per l'invenzione n. 94903 (data di inizio del brevetto 22 aprile 2009) descrive un modello utile di uno stampo a iniezione, che riguarda la produzione in fonderia di prodotti, principalmente da polimeri termoplastici, mediante stampaggio a iniezione, principalmente prodotti a pareti spesse. La soluzione tecnica dell'invenzione può applicarsi anche alla produzione di prodotti da altri materiali.
Lo scopo del modello di utilità è aumentare l'efficienza dell'utilizzo di uno stampo per lo stampaggio a iniezione. Il problema è risolto dal fatto che lo stampo per stampaggio ad iniezione contiene parti staccabili 1 e 2, in una delle quali è presente una cavità di formatura 4 e si trova un eiettore 5, e nell'altra è presente un ugello 9. Ha caratteristiche distintive caratteristiche: la cavità di formatura 4 è realizzata a volume variabile mediante un segno mobile a forma di pistone 6, che funge anche da espulsore. Almeno un segno di formatura 7 può essere fatto passare attraverso il pistone 6.
È anche possibile realizzare la forma della superficie del pistone 6 e della superficie di accoppiamento della cavità di formatura 4 diversa da cilindrica.
Il brevetto per l'invenzione n. 2312766 (data di inizio brevetto 30.01.2006) descrive un metodo per fabbricare un inserto per stampo, in particolare per la fabbricazione di inserti per stampo per la produzione di prodotti ad angolo, e può essere utilizzato nella loro produzione, sia mediante pressatura e stampaggio ad iniezione. Il risultato tecnico dell'invenzione rivendicata è la creazione di un metodo per fabbricare rivestimenti per stampi, che consente di aumentare la produttività, la qualità e la precisione di fabbricazione, e consente inoltre di variare la forma e le dimensioni della parte lavorante del rivestimento. Il risultato tecnico è ottenuto mediante un metodo per fabbricare una camicia in stampo, in cui il corpo della camicia viene realizzato diviso longitudinalmente. La superficie di lavoro a forma di botte delle sue parti - semirivestimenti - viene eseguita ruotando da un pezzo su un mandrino appositamente progettato per questo scopo. I parametri della superficie a forma di botte vengono selezionati in base alle seguenti condizioni: l'altezza della canna è uguale al diametro del rivestimento, il raggio della generatrice della canna è uguale alla metà del diametro del rivestimento, il raggio dell'equatore della canna è maggiore o uguale al raggio della generatrice della canna, ma minore o uguale al diametro della camicia.
Il brevetto per l'invenzione n. 2446187 (data di inizio del brevetto 17/06/2010) descrive un metodo per produrre un nanocomposito polimerico, che prevede la miscelazione di un materiale termoplastico con un riempitivo - nanodiamante di sintesi per detonazione (DND) in una fusione termoplastica in modalità di instabilità elastica. Per fare ciò, scegliere una temperatura e uno stress di taglio che garantiscano un numero di Weissenberg di almeno 10. Il rapporto dei componenti è il seguente, in peso%: termoplastico - 95-99,5, DND - 0,5-5. L'invenzione consente di ottenere un nanocomposito polimerico con modulo elastico, durezza, resistenza agli urti e resistenza alla trazione aumentati. Tali materiali possono essere utilizzati per la produzione di alloggiamenti, coppie di attrito polimeriche (ingranaggi, cuscinetti, ecc.), nonché nell'industria aerospaziale, poiché hanno maggiori proprietà meccaniche e resistenza agli ambienti aggressivi.
Il brevetto di invenzione n. 2469860 (data di inizio brevetto 17 luglio 2009) descrive un dispositivo per produrre oggetti tridimensionali solidificando polvere o materiale liquido. Il telaio sostituibile del dispositivo per la fabbricazione di un oggetto tridimensionale (3) contiene un telaio (1) e una piattaforma (2) posizionati nel telaio (1) con possibilità di movimento verticale, mentre il telaio (1) e il la piattaforma (2) costituisce lo spazio di lavoro di detto dispositivo. Il telaio sostitutivo è configurato per essere inserito e rimosso da detto dispositivo, in cui detto dispositivo è atto a produrre un oggetto tridimensionale (3) solidificando uno strato di materiale in polvere o liquido (3a) destinato a produrre detto strato di oggetto (3) mediante strato in posizioni in ciascuno strato corrispondenti alla sezione trasversale dell'oggetto da produrre (3). Sul lato interno rivolto verso il piano di lavoro, il telaio (1) contiene piastre in vetroceramica (13). Il risultato tecnico consiste nel garantire il riscaldamento dello spazio di lavoro ad alte temperature grazie al piccolo coefficiente di dilatazione termica delle piastre in vetroceramica.
Il brevetto per l'invenzione n. 2470963 (data di inizio brevetto 06/12/2009) descrive poliolefine termoplastiche reattive con elevata fluidità ed eccellente qualità superficiale, che includono (A) una matrice di propilene omo- o copolimero, la cui frazione in massa è compresa tra 40 al 90% con indice MFR ISO 1133 (230°C, carico nominale 2,16 kg)? 200 g/10 min, e (B) un copolimero elastomerico di etilene e propilene, la cui frazione in massa va dal 2 al 30%, con una viscosità intrinseca IV (secondo ISO 1628 in decalina come solvente)? 2,8 dl/g con una frazione in massa di etilene superiore al 50 e fino all'80% e (C) copolimero elastomerico di etilene e propilene, la cui frazione in massa è compresa tra 8 e 30%, con viscosità intrinseca IV (secondo ISO 1628 in decalina come solvente) da 3,0 a 6,5 dl/g e con un contenuto in massa di propilene da 50 a 80%. Le poliolefine termoplastiche del reattore sono prodotte in un processo di polimerizzazione multistadio che coinvolge almeno 3 stadi sequenziali, in presenza di un sistema catalitico comprendente (i) un procatalizzatore Ziegler-Natta, che comprende un prodotto di transesterificazione di alcol inferiore e un estere dell'acido ftalico, ( ii)) un cocatalizzatore organometallico, e (iii) un donatore esterno rappresentato dalla formula (I), Si(OCH2CH3)3(NR lR2), dove i valori di R1 e R2 sono specificati nelle rivendicazioni. Viene anche descritto un processo a più stadi per la produzione di queste poliolefine, comprendente una combinazione di un circuito e due o tre reattori in fase gassosa, oppure una combinazione di due circuiti e due reattori in fase gassosa collegati in serie. Le poliolefine dell'invenzione vengono utilizzate per produrre prodotti stampati ad iniezione per l'industria automobilistica. L'invenzione riguarda anche articoli stampati ottenuti da poliolefine termoplastiche reattive. Le poliolefine possono essere utilizzate per lo stampaggio a iniezione di profili di grandi dimensioni che non presentano increspature e presentano sia un buon equilibrio tenacità/rigidezza che una buona fluidità.
Il brevetto per l'invenzione n. 2471811 (data di inizio brevetto 10/02/2008) descrive un metodo per produrre polimeri di propilene. Il polimero di propilene risultante ha un indice di fluidità (230°C, 2,16 kg) superiore a 30 g/10 min. Il metodo viene eseguito in presenza di un sistema catalitico comprendente (A) un componente catalitico solido contenente Mg, Ti, un alogeno e un composto donatore di elettroni selezionato tra succinati; (B) un cocatalizzatore di alluminio alchile; e (C) un composto di silicio di formula R1Si(OR)3 in cui R1 è alchile ramificato e R è indipendentemente alchile C1-C10. Viene anche descritto un metodo per produrre composizioni di polimeri di propilene e composizioni eterofasiche. Il risultato tecnico è la produzione di polimeri di propilene che presentano contemporaneamente un'ampia distribuzione del peso molecolare e un elevato indice di fluidità.
Il brevetto per l'invenzione n. 2471817 (data di inizio del brevetto 10 gennaio 2012) descrive un metodo per produrre poliammide-6 mediante polimerizzazione in emulsione di caprolattame. Il metodo comprende la preparazione di una massa di reazione da caprolattame, acqua come iniziatore e polietilsilossano liquido, il riscaldamento, il mantenimento preliminare, il mantenimento principale a 210-215°C, il raffreddamento e la separazione dei granuli risultanti, in cui la massa di reazione viene prima preparata da caprolattame e acqua, riscaldata a 210-215°C, l'esposizione preliminare viene effettuata a 210-215°C per 6-7 ore e il liquido di polietilsilossano, preriscaldato a 210-215°C, viene introdotto nella massa di reazione prima dell'esposizione principale, che viene effettuato per 5-15 ore. Il risultato tecnico è quello di migliorare la qualità del prodotto target e ridurre i costi energetici.
Il brevetto per invenzione n. 2471832 (data di inizio brevetto 5 novembre 2007) descrive un metodo per produrre una composizione poliammidica resistente al fuoco, in particolare adatta alla produzione di prodotti stampati. La composizione a base di poliammide contiene melamina cianurato e novolacca. La composizione è adatta per la produzione di prodotti stampati con elevata stabilità dimensionale e utilizzati nella tecnologia di connessione elettrica o elettronica, come interruttori, interruttori, dispositivi di connessione.
La Richiedente ha scoperto che una composizione poliammidica a basso contenuto di novolacca e relativamente basso contenuto di melammina cianurato, un derivato della melammina, fornisce risultati ottimali nei settori della resistenza al fuoco e del riassorbimento dell'acqua. Contrariamente a quanto finora noto, la novolac non modifica le proprietà ritardanti di fiamma della composizione poliammidica contenente un derivato della melammina.
Inoltre, in una composizione di poliammide, la novolacca e la melammina cianurato agiscono in sinergia, sebbene i due composti utilizzati come agente ritardante di fiamma agiscano tipicamente in modo diverso. La novolacca è infatti nota come agente coinvolto nella formazione di uno strato di carbonio che isola la matrice poliammidica dalla fiamma. Il cianurato di melammina, invece, è noto per il suo effetto sulla rottura controllata dei legami poliammidici, provocando la formazione di goccioline di poliammide fusa, impedendo così la propagazione del fuoco.
3. Parte sperimentale e tecnologica: "Sviluppo di attrezzature tecnologiche e tecnologie per la produzione di parti polimeriche per il completamento di attrezzature agricole".
Lo sviluppo dell'attrezzatura tecnologica inizia con lo studio dei dati iniziali per uno specifico prodotto polimerico. I dati di input includono quanto segue:
disegno del prodotto indicante la posizione del canale di ingresso della materozza, tracce del connettore delle parti formatrici, espulsori, ecc.;
tipologia di produzione (di massa, seriale, ecc.);
programma annuale di produzione del prodotto in unità;
durata del prodotto;
carichi meccanici;
attrezzature utilizzabili per la fabbricazione del prodotto (presse, macchine termoindurenti o termoindurenti, generatori ad alta frequenza, termostati, ecc.);
dati sulle caratteristiche tecniche delle apparecchiature non presenti nei cataloghi (utilizzo di ugelli, piastre adattatrici, piedistalli, ecc.) non standard;
apparecchiature e dispositivi ausiliari (estrattori di cassette, prodotti, dispositivi di caricamento, dispositivi per avvitare prodotti o segnali, ecc.) e i relativi dati del passaporto.
Figura 3. Rullo tenditore K 02.001
Il rullo tenditore parte K 02.001 (Fig. 3) è un elemento del tenditore KM 15.010 per trasmissioni a catena negli scavapatate KTN-2VM, KST-1.4, KST-1.4M e negli scavacipolla KL-1.4 e PL-1 prodotto presso JSC "Agropromselmash" Tipo di produzione - programma di produzione annuale su piccola scala - 4600 - 5000 pezzi. nell'anno. La durata del prodotto è di 5 anni. La modalità operativa della sezione polimerica dell'impresa è a un turno. Il carico meccanico è l'attrito secco, poiché è consigliabile non utilizzare lubrificanti, poiché le macchine da raccolta operano in condizioni di polvere di sabbia che, depositandosi sul lubrificante, accelera l'usura. La parte ha dimensioni relativamente piccole: il diametro maggiore è 65 mm, l'altezza è 48 mm, il peso è 0,112 kg.
Figura 4. Pignone tenditore KM 15.040
Attualmente al posto del rullo tenditore K 02.001 viene utilizzato il pignone tenditore KM 15.040 (Fig. 4), che è un'unità di assemblaggio composta da due parti:
corona dentata K 07.604, materiale del pezzo - cerchio? 120 mm acciaio 45, peso 0,5 kg;
mozzo KM 15.010.611, materiale del pezzo - cerchio? 56 mm punto 3, peso 0,28 kg.
La produzione della ruota dentata KM 15.040 è un processo tecnologico piuttosto laborioso. Sia il mozzo che la corona subiscono prima un'operazione di approvvigionamento, che consiste nel tagliare i pezzi grezzi su seghe. Poi arriva la svolta primaria. Successivamente, i denti vengono tagliati sulla corona e sottoposti a trattamento termico. Successivamente si procede alla saldatura della corona del pignone con il mozzo in un tutt'uno, per poi procedere all'operazione di tornitura di finitura, durante la quale viene forata la sede per il cuscinetto.
Per realizzare il rullo tenditore K 02.001 sarà necessario uno stampo ad iniezione con un connettore su due piani, ma data la produzione su piccola scala, la realizzazione di uno stampo del genere sarà poco pratica. Pertanto, dopo aver analizzato la documentazione tecnica di JSC Agropromselmash, sono giunto alla conclusione che sarebbe più opportuno rendere il rullo liscio, quindi dopo averlo girato possiamo ottenere sia il rullo tenditore K 02.001 che il rullo KB 08.050.001. È stato acquistato il rullo KB 08.050.001, poiché nel 2012, nella nostra produzione, è stata sviluppata e messa in produzione la raccoglitrice di patate Lidchanin-1, dove va al tavolo delle paratie per un numero di 156 pezzi. Ma vista la piccola produzione di mietitrebbie, circa 20 unità. all'anno si è deciso di sviluppare uno stampo a iniezione per la produzione di un rullo liscio K 00.001 e una tecnologia per la produzione di un rullo tenditore K 02.001 e un rullo KB 08.050.001.
Quando si sceglie un materiale, la priorità principale sono le proprietà antiattrito e la resistenza agli urti, quindi scelgo Grodnamid antiattrito PA6-LTA-SV30.
Esistono numerosi programmi per computer per la modellazione di parti, prodotti finiti e attrezzature tecnologiche per la loro produzione: AutoCAD, Solid Works, Compass 3-d e altri. Poiché questa parte è di piccole dimensioni e non richiede particolare precisione di fabbricazione, scegliamo un prodotto economico. Questo è un programma per computer di modellazione tridimensionale della società russa Askon: KOMPAS-3D V12. La principale fonte metodologica è il “Manuale per la progettazione di attrezzature per la lavorazione della plastica” a cura di A. P. Panteleev, Yu M. Shevtsov e I. A. Goryachev.
In base al disegno del prodotto, disegniamo un modello 3D e scopriamo le caratteristiche del centro di massa della parte:
Massa M = 137,46 g;
Area S = 195,8 cm2;
Volume V = 134.774 cm3.
Secondo il libro di consultazione di Panteleev, la macchina per lo stampaggio a iniezione D 3134 - 500P con un volume di iniezione di 500 cm3, KuASY (Tabella 6, p. 22), è adatta per la fabbricazione di questo prodotto, che selezioniamo, poiché è disponibile su l'impresa.
Calcoliamo il numero di colate e le forze di bloccaggio necessarie in base ai parametri tecnici della macchina per lo stampaggio a iniezione utilizzando i dati della letteratura di riferimento (Tabella 6, pagina 22).
Numero di getti (formula 7, pag. 66):
no = В1Qí /Qиk1 = 0,7 500/134,774 1,02 = 2,546,
dove b1 = 0,7 è il fattore di utilizzo della macchina; Qн = 500 cm3 - volume nominale della macchina; Qi = 134.774 cm3 - volume di un prodotto; k1 = 1,02 - coefficiente che tiene conto del volume del sistema di colata per prodotto.
Forza di serraggio richiesta (formula 5, pagina 65):
Po = 0,1 q Fpr no k2 k3 = 0,1 32 97,9 2 1,1 1,25 = 861,52 kN?2500 kN,
dove q = 32 MPa è la pressione della plastica nella cavità di formatura; Fpr = 97,9 cm2 - area di proiezione del prodotto sul piano di divisione dello stampo; no = 2 - numero di prodotti nello stampo; k2 = 1,1 - coefficiente che tiene conto dell'area del sistema di porte in pianta; k3 = 1,25 - coefficiente che tiene conto dell'utilizzo della forza massima di serraggio delle lastre nell'80 - 90%.
Dai calcoli ottenuti si può notare che su una pressa ad iniezione D 3134 - 500P con un volume di iniezione di 500 cm3 è possibile colare 2 prodotti contemporaneamente. Ciò è possibile in base al volume di iniezione e alla forza di serraggio richiesta.
Quando si inizia a sviluppare uno stampo è necessario innanzitutto posizionare correttamente il prodotto al suo interno, scegliendo il numero ottimale di prodotti da colare. Per fare ciò, è necessario tenere conto delle condizioni di produzione specifiche (compresa la produzione strumentale), del piano di produzione del prodotto, del grado richiesto di meccanizzazione e automazione dello stampo,
Requisiti di base per la posizione del prodotto:
la proiezione in pianta di un prodotto o di un gruppo di prodotti deve essere posizionata simmetricamente rispetto all'asse del connettore a pressa (macchina per lo stampaggio ad iniezione);
È necessario orientare il manufatto in modo tale che durante la colata, dopo la separazione dello stampo, rimanga nella sua parte mobile;
La scelta finale dell'ubicazione del prodotto deve essere legata all'ubicazione dell'ingresso del sistema di colata, del sistema di raffreddamento e della presentazione del prodotto.
Figura 5. Disposizione delle parti nello stampo.
Sulla base dei calcoli ottenuti, disegniamo la disposizione dei prodotti nello stampo (Fig. 5). Dopo aver selezionato la disposizione del prodotto nello stampo ad iniezione, iniziamo a progettare gli elementi dello stampo ad iniezione nella Bussola 3-d. Software. Dalla letteratura di riferimento (Tabella 7, p. 24) selezioniamo le dimensioni di collegamento degli elementi di installazione della macchina per lo stampaggio a iniezione, la lunghezza della corsa della piastra mobile, nonché le dimensioni massime dello stampo a iniezione. Scegliamo l'acciaio 45 come materiale per le semimatrici e le piastre segnaletiche, assegniamo il trattamento termico - indurimento, seguito da rinvenimento. Per le restanti piastre (superiore e inferiore, piastra di supporto, piastre di spinta) scegliamo il materiale St 3. Colonne, materozze e boccole di guida, espulsori sono realizzati in acciaio U8 con successivo trattamento termico.
Per prima cosa disegniamo le semimatrici superiore e inferiore, posizionandovi i prodotti secondo lo schema scelto. Lo spessore delle semimatrici è ipotizzabilmente assunto pari a 50 mm, in base al fatto che la dimensione minima dello stampo assemblato dovrebbe essere di 250 mm. Assumiamo inoltre preliminarmente che le piastre superiore e inferiore saranno di 30 mm ciascuna.
La corsa approssimativa della parte mobile dello stampo Lx può essere determinata utilizzando la formula per una parte che richiede l'utilizzo di espulsori ad asta (pagina 325)
Lx = I + c = 48 + 60 = 108 mm< LM = 500 мм,
dove I è l'altezza della parte; c è un valore che tiene conto dell'altezza del canale di colata centrale, dello spazio necessario per rimuovere il pezzo, ecc.; negli stampi con sistema di colata ad asta e punta-asta il valore c è assunto pari a 60 mm; LM = 500 mm -- corsa della piastra della macchina (riportata nel passaporto della macchina).
Uno degli elementi principali dello stampo è il sistema di colata, che viene utilizzato per collegare il cilindro allo stampo e riempirlo.
d1 = cc +(0,4 - 0,6) = 4 +0,5 = 4,5 mm.
La lunghezza ottimale L del canale di colata centrale dipende dal suo diametro d1 ed è di 20 - 40 mm. Il canale di colata centrale deve essere conico. L'angolo del cono è determinato dal ritiro del polimero e dalle sue proprietà adesive. Angolo del cono consigliato b = 3°. Va notato che il raggio della sfera del manicotto r deve essere maggiore di 1 mm rispetto al raggio della sfera dell'ugello della macchina r1 per il normale adattamento del manicotto all'ugello quando chiuso. Direttamente dietro la boccola, viene solitamente previsto uno speciale nido con un cono inverso per catturare la prima porzione raffreddata della massa e trattenere il sistema di colata nella parte mobile dello stampo.
I canali di distribuzione si trovano in entrambe le metà. L'area della sezione trasversale del canale di distribuzione è determinata dalla formula empirica (p. 326):
Frk? = = 16.235 mm2,
dove Fnp = 3,14 3,122 = 32,47 mm2 - la sezione trasversale più grande di quella parte del canale che precede quella calcolata; nрк = 2 - numero di canali di distribuzione ramificati.
La forma della sezione trasversale più favorevole di tali canali è rotonda, poiché hanno la superficie di contatto più piccola della massa con le pareti del canale, il che garantisce la minima perdita di pressione e calore.
La sezione del canale di ingresso, a seconda del sistema di saracinesca adottato, può essere trapezoidale, rotonda (porte puntuali) o anulare. L'area di questa sezione è determinata dalla formula (p. 328):
Cavolo? = = 8,49 mm2,
dove F0 = 3,14 2,33 = 16,98 mm2 - area della sezione trasversale dell'ingresso del canale principale; nвк = 2 - numero di canali di ingresso.
L'area della sezione trasversale dei condotti di ventilazione è determinata dalla seguente formula empirica:
F, = 0,05 V = 0,05 134,774 = 6,739 mm2,
dove V = 134.774 cm3 - volume della parte senza cavità, raccordi; 0,05 è un coefficiente avente la dimensione cm-1.
I condotti di ventilazione sono realizzati rettangolari con una larghezza inferiore alla larghezza del condotto di ingresso e una profondità compresa tra 0,03 e 0,06 mm. I canali vengono realizzati nello stampo dopo averlo testato solo quando la sezione trasversale degli spazi nei giunti mobili è inferiore al valore calcolato Fв.
Dopo aver simulato i singoli elementi del modulo utilizzando un programma per computer, li assembliamo in un unico insieme, valutando visivamente discrepanze e lacune. Mentre assembliamo lo stampo ad iniezione modellato, regoliamo lo spessore delle lastre. La lunghezza della corsa degli espulsori è determinata dal metodo di selezione, controllando la coerenza del movimento dei singoli elementi. Sulla base dei modelli 3D ottenuti, viene creata la progettazione e la documentazione tecnologica necessaria per la fabbricazione di apparecchiature tecnologiche.
Letteratura
parte automobilistica in materiale polimerico
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Kryzhanovsky V.K., Burlov V.V., Panimatchenko A.D., Kryzhanovskaya Yu.V., - Proprietà tecniche dei materiali polimerici. - San Pietroburgo. "Professione", 2005.
Mirzoev R.G., Kugushev I.D., Braginsky V.A et al. - Fondamenti di progettazione e calcolo di parti in plastica e attrezzature tecnologiche per la loro produzione. - L. “Ingegneria Meccanica” 1972.
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“Progettazione di stampi ad iniezione in 130 esempi.” A cura del Dipl.-Ing. E. Lindner, Ph.D. quelli. Scienze P. Unger. San Pietroburgo 2006
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Le caratteristiche dei processi tecnologici per la produzione di materiali polimerici dipendono dalla loro composizione e scopo. I principali fattori tecnologici sono determinati fattori di temperatura e potenza che formano i prodotti, per i quali vengono utilizzate varie apparecchiature. Fondamentalmente, la produzione consiste nella preparazione, dosaggio e preparazione delle composizioni polimeriche, che vengono poi trasformate in prodotti, e viene garantita la stabilizzazione delle loro proprietà fisiche e meccaniche, dimensioni e forme.
Metodi di base della lavorazione della plastica: laminazione, calandratura, estrusione, pressatura, fusione, rivestimento, impregnazione, colata, spruzzatura, saldatura, incollaggio, ecc.
La miscelazione delle composizioni è un processo di crescente uniformità
la distribuzione di tutti gli ingredienti in tutto il volume del polimero, talvolta con ulteriore dispersione di particelle. La miscelazione può essere periodica o continua. Il design e la natura del funzionamento dei miscelatori dipendono dal tipo di materiali da miscelare (sfusi o pastosi).
La laminazione è un'operazione in cui la plastica viene modellata nello spazio tra i rulli rotanti (Fig. 14.2). La massa lavorata 2 viene fatta passare più volte attraverso la fessura tra i rulli 1 e 3, mescolata uniformemente, quindi trasferita su un rullo e tagliata con un coltello 4. Sui rulli continui, la massa non solo viene fatta passare attraverso la fessura, ma si sposta anche lungo di esso, e alla fine del processo viene tagliato con un coltello sotto forma di una stretta striscia continua.
La laminazione consente di miscelare adeguatamente i componenti in plastica per ottenere una massa omogenea, mentre il polimero, di norma, viene trasferito in uno stato viscoso a causa dell'aumento della temperatura durante la macinazione. Quando la massa viene fatta passare ripetutamente attraverso i rulli, avviene la plastificazione, cioè la combinazione del polimero con il plastificante attraverso una penetrazione reciproca accelerata. I rulli consentono di macinare e frantumare componenti in plastica. Ciò è garantito dal fatto che durante il movimento nell'intercapedine i materiali vengono compressi, frantumati e abrasi, poiché i rulli possono ruotare a velocità periferiche diverse.
I rulli utilizzati per la finitura superficiale finale e la calibratura devono avere una superficie liscia e lucida. A seconda della natura del loro lavoro, i rulli possono essere periodici o continui e, in base al metodo di controllo della temperatura, riscaldati (vapore o elettricità) e raffreddati (acqua).
La calandratura è il processo di formazione di un nastro continuo di un determinato spessore e larghezza da una miscela polimerica ammorbidita, fatta passare una volta attraverso lo spazio tra i rulli.
I design delle calandre variano principalmente a seconda del tipo di massa da lavorare: composti di gomma o materiali termoplastici. I rulli della calandra sono realizzati in ghisa pressofusa di alta qualità. La superficie di lavoro del rullo è rettificata e lucidata con finitura a specchio. Il riscaldamento dei rotoli avviene tramite vapore attraverso la cavità centrale interna e canali periferici.
Di norma, la calandratura viene eseguita in combinazione con la laminazione in un'unica linea di produzione.
L'estrusione è un'operazione in cui ai prodotti di plastica viene conferito un determinato profilo premendo una massa riscaldata attraverso un bocchino (foro di sagomatura). Il metodo dell'estrusione viene utilizzato per produrre prodotti da costruzione profilati (stampati), tubi, lastre, pellicole, linoleum, isolanti in schiuma e molti altri. Le dimensioni della sezione trasversale dei prodotti fabbricati mediante estrusione rientrano in un'ampia gamma: diametro del tubo 05-250 mm, larghezza della lamiera e del film 0,3-1,5 m, spessore 0,1-4 mm. Le macchine per estrusione vengono utilizzate anche per miscelare composizioni e granulare la plastica. Vengono utilizzate due tipologie di macchine per estrusione: macchine a vite con una o più viti e macchine a siringa. I più diffusi sono gli estrusori a vite o a vite senza fine (Fig. 14.4). La parte operante della macchina è una vite (vite senza fine), che mescola la massa e la muove attraverso la testa profilante (mandrino). La massa viene immessa nella macchina sotto forma di granuli, perle o polvere. L'ammorbidimento del materiale avviene a causa del calore proveniente dai riscaldatori installati in più zone.
RiscaldamentoJ
Riso. 14.4. Schema di funzionamento della macchina di estrusione:
1 - tramoggia di carico; 2 - coclea; 3 - testa; 4 - ugello calibratore; 5 - dispositivo di trazione; b - mandrino; 7 - filtro
FORMA * MERGEFORMAT
Riso. 14.5. Schema di stampaggio (stampaggio a compressione): a) caricamento del materiale della pressa; 6) chiusura dello stampo e pressatura; c) spingere fuori il prodotto; 1 - materiale per la stampa; 2 - matrice dello stampo riscaldata; 3 - punzone riscaldato; 4 - premere il cursore; 5 - stufa elettrica; 6 - prodotto; 7 - espulsore
La pressatura è un metodo di stampaggio di prodotti in presse idrauliche riscaldate. Viene fatta una distinzione tra stampaggio in stampi (Fig. 14.5) - nella fabbricazione di prodotti da polveri per pressa e pressatura piana in presse a più piani - nella produzione di materiali in fogli, lastre e pannelli. La pressatura viene utilizzata principalmente nella lavorazione di composizioni polimeriche termoindurenti (fenoplasti, amminoplasti, ecc.).
Per la pressatura di materiali in lastre e pannelli da costruzione, vengono utilizzate presse idrauliche a più piani con una forza da 10 a 50 tonnellate, riscaldate con acqua riscaldata o vapore. La pressatura sulle presse multipiano consiste nelle seguenti operazioni:
carico pressa, chiusura piastre, trattamento termico sotto pressione, scarico pressione, scarico. Il metodo di pressatura piana viene utilizzato per formare pannelli truciolari, laminati di carta, tek-stolits, laminati di legno e pannelli incollati a tre strati. Gli stampi vengono utilizzati per produrre pezzi per apparecchi sanitari ed elettrici, pezzi per la finitura di apparecchiature da incasso, accessori per finestre e porte, pezzi per macchine edili e meccanismi.
La schiumatura è un metodo per produrre plastiche porose, fonoisolanti ed elastiche. La struttura porosa della plastica si ottiene come risultato della formazione di schiuma di composizioni liquide o viscose sotto l'influenza di gas rilasciati durante la reazione tra i componenti o durante la decomposizione di additivi speciali (porofori) dal riscaldamento. Schiuma di sostanze - stabilizzatori di schiuma mediante iniezione o dissoluzione di sostanze gassose e facilmente evaporabili nel polimero.
La formazione di schiuma può avvenire in un volume chiuso sotto pressione o senza pressione, nonché in forme aperte o sulla superficie di una struttura.
Il rivestimento è un'operazione in cui una massa plastica sotto forma di soluzione, dispersione o fusione viene applicata su una base: carta, tessuto, feltro, livellata, lavorata in modo decorativo e fissata. Un esempio potrebbe essere linoleum rivestito, pavinol, linkrust, ecc. La massa applicata viene livellata con uno speciale coltello per tergipavimento, che regola lo spessore dello strato e il grado di rientranza. Normalmente la base si muove ma la lama del rasatore non si muove; Solo la sua inclinazione e il suo gioco sono regolabili. La massa applicata e livellata viene solitamente sottoposta ad una fase di trattamento termico per ammorbidirla e farla aderire meglio al supporto.
L'impregnazione consiste nell'immersione del supporto (tessuto, carta, fibre) in una soluzione impregnante e successiva asciugatura. Questa operazione viene eseguita in macchine impregnatrici verticali e orizzontali. Il metodo di impregnazione viene utilizzato per produrre pellicole adesive (bachelite), pellicole decorative (urea-melammina), nonché pannelli a base di vetro, amianto e tessuti di cotone, dai quali si ottengono successivamente le textoliti.
La colata è un processo in cui la massa plastica viene stesa in uno strato sottile su un nastro o tamburo metallico e, una volta indurita, viene rimossa sotto forma di pellicola sottile. Questo processo è spesso associato all'evaporazione dei solventi. In questo modo si ottengono, ad esempio, film trasparenti di acetato di cellulosa.
Colata. Esistono due tipologie di colata: semplice in stampi e sotto pressione. Nella colata semplice, una composizione liquida o massa fusa viene versata negli stampi e solidificata a seguito di reazioni di polimerizzazione, policondensazione o raffreddamento. Gli esempi includono la colata di piastrelle per pavimenti da materiali termoindurenti, la produzione di vetro organico e prodotti decorativi da polimetilmetacrilato. Raffreddando il fuso durante la colata semplice, si ottengono alcuni prodotti semplici da poliammidi (policaprolattame).
Lo stampaggio ad iniezione viene utilizzato nella fabbricazione di prodotti termoplastici. Il polimero viene riscaldato fino allo stato viscoso nel cilindro riscaldante della macchina per lo stampaggio a iniezione (Fig. 14.6) e viene iniettato con uno stantuffo in uno stampo diviso raffreddato ad acqua.
La pressione alla quale viene iniettato il materiale fuso può raggiungere i 20 MPa. In questo modo, i prodotti sono realizzati in polistirolo, eteri di cellulosa, polietilene e poliammidi. Lo stampaggio ad iniezione è caratterizzato da un tempo ciclo veloce, e in questo tipo di lavorazione le operazioni sono automatizzate.
Lo stampaggio si riferisce alla lavorazione di fogli, pellicole e pezzi grezzi di plastica tubolare al fine di conferire loro una forma più complessa e ottenere prodotti finiti. Lo stampaggio viene effettuato principalmente mediante riscaldamento. I principali metodi di stampaggio delle lastre comprendono lo stampaggio, lo stampaggio pneumatico e lo stampaggio sotto vuoto (Fig. 14.7).
Riso. 14.7. Schema di formatura sottovuoto: a) forma negativa; b) forma positiva; c) disegno preliminare del pezzo con un punzone; d) disegno pneumatico preliminare del pezzo; I-1II - posizioni di stampaggio; 1 - vuoto; 2 - forma negativa; 3 - stare in piedi; 4 - telaio di bloccaggio; 5 - pugno; 6 - forma positiva; 7 - camera di formazione
Durante lo stampaggio, i pezzi grezzi vengono tagliati dai fogli, riscaldati, posizionati in uno stampo tra la matrice e il punzone e compressi sotto pressione fino a 1 MPa. In questo modo, le parti dei sistemi fognari sono realizzate in plastica vinilica, i cappucci leggeri in plexiglass per le coperture degli edifici industriali e le parti del profilo in tessuto per le strutture edili.
Nello stampaggio pneumatico la lastra viene fissata lungo il contorno della matrice e riscaldata fino a quando non si affloscia leggermente. Quindi, l'aria riscaldata, compressa a 7-8 MPa, preme il foglio sulla superficie della matrice. Una variante di questo metodo è il soffiaggio libero. In questo modo vengono prodotte cappe leggere, contenitori, anelli in poliacrilati, parti di sistemi di ventilazione e apparecchiature chimicamente resistenti in polivinilcloruro.
Nella formatura sotto vuoto, un foglio viene fissato lungo il contorno di uno stampo cavo, riscaldato e nella cavità viene creato il vuoto. Sotto l'influenza della pressione atmosferica, la lamiera viene premuta contro la superficie dello stampo. In questo modo le parti degli apparecchi sanitari vengono realizzate in polistirolo antiurto, poliacrilati e polimeri vinilici.
La spruzzatura è un metodo per applicare polimeri in polvere su una superficie che, una volta fusi, aderiscono ad essa e, una volta raffreddati, formano una pellicola di rivestimento durevole. Esistono fiamma a gas, vortice e spruzzatura fluidizzata. Con la spruzzatura a fiamma di gas, la polvere polimerica (polietilene, poliammide, polivinilbutirrolo), passando attraverso la fiamma, si scioglie e, cadendo in gocce sulla superficie, si attacca formando uno strato dello spessore richiesto.
La saldatura e l'incollaggio vengono utilizzati per collegare pezzi di plastica per ottenere prodotti di una determinata forma. La saldatura viene utilizzata per unire plastiche termoplastiche: polietilene, polivinilcloruro, poliisobutilene, ecc. In base al metodo di riscaldamento delle estremità unite, viene fatta una distinzione tra aria (aria riscaldata), alta frequenza, ultrasuoni, radiazione e saldatura a contatto.
L'incollaggio viene utilizzato per unire sia la plastica termoplastica che quella termoindurente. Nel caso più semplice, l'adesivo per plastica termoplastica può essere un solvente organico, che fa sì che le estremità adiacenti delle parti si gonfino e aderiscano quando compresse. Più spesso vengono utilizzati adesivi speciali. A seconda delle condizioni di produzione e della velocità di giunzione richiesta, vengono utilizzati adesivi a indurimento a freddo e a caldo.
