curs_11tehnologia materialelor an1 sem2 ar+it

Download Curs_11tehnologia materialelor an1 sem2 AR+IT

Post on 24-Nov-2015

25 views

Category:

Documents

8 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

11

TRANSCRIPT

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    1

    11. Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    11.1 Introducere

    n industrie se utilizeaz, n acest moment, ntre 40.000 si 80.000 de materiale (numarul lor

    se modifica continuu) alaturi de care exista peste 1.000 de procedee tehnologice de prelucrare.

    Aceste materiale au fost grupate n: materiale metalice, materiale polimerice, materiale ceramice

    i din combinaia acestora s-au obinut materialele compozite.

    Materialele plastice se utilizeaz din ce n ce mai mult datorit avantajeor pe care le au,

    cum ar fi:

    greutate specific mic;

    conductibilitate termic i electric scazut;

    se prelucreaz uor i cu costuri sczute;

    genereaz o suprafa de bun calitate dup prelucrare;

    Pot cpta diferite culori etc.

    Materialele plastice se prelucreaz prin diferite procedee tehnologice fcnd ca din ele s se obin

    semifbricate caracterizate prin grosime mic, lime i lungime mare sub form de plci, prin calandrare,

    semifabricate cu seciune bine definit i lungime mare, prin extrudare sau piese complet definite prin injectare.

    Acestor procedee li se mai adaug i altele, specifice, prin care se urmrete obinerea unor produse mai

    complexe, deosebite i n serie mic sau mare.

    Piesele i semifabricatele din materiale plastice sunt utilizate n toate domeniile

    industriale datorit proprietilor deosebite pe care le au, datorit prelucrabilitii lor

    uoare i a preului de cost sczut.

    Cunoaterea procesului tehnologic de obinere a semifabricatelor i a pieselor din

    materiale plastice este deosebit de important, ndeosebi n ceea ce privee selecia

    materialelor n vederea utilizrii lor pentru diferite aplicaii, a tehnologiei i a

    echipamentelor utilizate la obinerea acestor produse. Toate informaiile permit formarea unei viziuni de

    ansamblu cu privire la desfurarea procesului de fabricaie a pieselor din materiale plastice i de stabilire a

    limitelor de aplicare a fiecrui procedeu tehnologic.

    Obiectivele acestui capitol sunt:

    o Prezentarea compoziiei i a proprietilor materialelor plastice;

    o Prelucrarea prin calandrare, produse obinute, echipamente i factori care

    influeneaz desfurarea procesului;

    o Prelucrarea prin extrudare: desfurarea procesului i condiii specifice de

    prelucrare;

    o Injectarea pieselor din materiale plastice, matria de injectare;

    o Obinerea pieselor complexe prin suflare;

    o Prelucrarea prin termoformare.

    Durata medie de studiu individual: 70 minute.

    Concluzie:

    Obiectivele capitolului:

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    2

    11.2. Materialele plastice.

    Materialele plastic reprezint un amestec de doi sau mai muli polimeri crora li se adaug aditivi, pentru

    nlaturarea anumitor dezavantaje pe care le au. Aceste dezavantaje sunt:

    rezisten mecanic relativ sczut;

    nu sunt auto sau biodegradabile;

    prin ardere genereaz produse toxice;

    sunt uor inflamabile;

    sufer o degradare sub influena cldurii i radiaiilor ultraviolet.

    Pentru restrngerea sau nlturarea acestor dezvantaje, amestecului de polimeri li se adaug anumii

    aditivi, cum ar fi:

    Stabilizatorii au rolul de a ntrzia i/sau a inhiba degradarea structurii polimerului (stabilizatori termici sau

    pentru raze ultraviolet).

    Coloranii sau pigmenii au rolul de a atribui o culoare materialului plastic. Furnizorul livreaz polimerii n

    stare incolor, urmnd ca fiecare productor s-i coloreze produsele n funcie de cerinele pieei. Coloranii i

    pigmenii au o mare putere de colorare.

    Ignifuganii au rolul de a reduce capacitatea de aprindere a produselor din material plastic i, prin aceasta,

    reduce riscul utilizrii lor n locuri cu temperaturi mai ridicate

    Lubrifianii au rolul de a reduce coeficientul de frecare dintre materialul plastic i sculele de prelucrare

    fcnd ca fora necesar procesului s scad i s se resuc riscul degradrii suprafeei produsului.

    Antistaticii au rolul de a reduce acumularea sarcinilor electrostatice, care apar datorit frecrii dintre

    piesele din material plastic cu diferite componente.

    Plastifianii au rolul de a reduce rigiditatea materialelor plastice i, prin aceasta, a riscului de a se rupe n

    cazul unor deformaii repetate la care sunt supuse piesele n diferite condiii de funcionare.

    Aditivii antioc au rolul de a crete rezistena la oc a produselor din material plastic.

    ntritorii au rolul de a mbunti rezistena mecanic i rigiditatea materialului plastic, proprieti deosebit

    de importante impuse pieselor pentru a satisface cerinele funcionale.

    La obinerea unor produse din material plastic se utilizeaz un amestec din mai multe componente, care

    trebuie s fie bine alese pentru a satisface toate cerinele impuse acestora. Prin urmare, amestecul utilizat

    trebuie s fie pregtit. Pregtirea se face pe parcursul a mai multor etape. n primul rnd se dozeaz

    componentele (polimeri+aditivi), conform anumitor reete, reete stabilite experimental pentru fiecare produs n

    parte. Dozarea de face, fie gravimetric (mai precis), fie printr-o dozare volumetric mai uor de mecanizat.

    Amestecurile dozate sunt supuse unui proces de omogenizare, cu scopul obinerii unei distribuii ct mai

    uniforme a fiecrui component n masa amestecului. Prin aceasta se asigur certitudinea c piesele ob inute vor

    avea proprieti izotrope. Omogenizarea se poate realiza n omogenizatoare cilindrice, dublu-conice etc. i mult

    mai eficient, n pat fluidizat.

    O operaie deosebit de important este uscarea amestecului. Aceast operaie se face pentru nlturarea

    oricrei urme de ap. n timpul procesului de prelucrare la cald, apa se poate evapora i, neputndu-se elimina

    din cauza vscozitii materialului, rmne n masa acestuia formnd defecte sub forma unor bule de gaz.

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    3

    Prezena acestor defecte genereaz reducerea proprietilor mecanice i, dac produsul este transparent,

    duneaz aspectului acestuia. Uscarea se poate face n mai multe tipuri de instalaii printre care cele mai

    importante sunt etuvele de uscare, etuvele cu circulaie forat a aerului cald, etuve cu vid nclzite, usctoare n

    atmosfer de gaz inert i uscare n pat fluidizat. Ultima dintre ele poate fi realizat odat cu procesul de

    omogenizare, cnd patul fluidizat se realizeaz cu aer cald.

    La binerea unui produs din materiale plastice se parcurg etapele prezentate n figura 1.

    Din aceast imagine se poate observa c materia prim (amestecul) este dozat, printr-un sistem de

    dozare automat, n echipamentul de procesare care consum o anumit energie, fie pentru plastifierea

    materialului, fie pentru funcionarea lui n vederea desfurrii, n bune condiii, a procesului tehnologic, iar

    produsele sunt descrcate, manipulate i livrate ca un produs finit.

    Prelucrarea materialelor plastice se realizeaz la cald, temperatur la care materialul plastic are

    capacitatea de curgere sub aciunea forelor de deformare. Temperatura nu trebuie s fie prea ridicat deoarece

    poate conduce la degradarea termica a polimerului. n acelai timp, temperatura nu trebuie s fie prea sczut

    deoarece ar necesita fore de deformare mari care genereaz tensiuni n materialul piesei sau poate conduce, n

    cazul injectarii, la neumplerea golului matriei i la obinerea unor produse cu defecte sau incomplecte.

    Sursa de cldur necesar trecerii materialului ntr-o stare plastifiat propice procesului de prelucrare,

    trebuie s ndeplineasc urmtoarele cerine:

    s asigure caldura necesar plastifierii materialului;

    s asigure o temperatur uniform n material;

    s aib flexibilitate n utilizare (s permit reglarea cu uurin a temperaturii);

    s aib randament mare a transferului termic de la sursa de cldur la materialul plastic;

    s fie ieftin.

    Cea mai important surs caloric este de origine exterioar, provenit de la energia electric prin

    intermediul unei rezistene electrice ( cea mai flexibil surs), de la ap sau ulei supranclzite i de la vapori de

    ap supranclzii. O parte din energia caloric provine din interiorul materialelor care se prelucreaz, astfel:

    din deascompunerea unor elemente din materialul plastic (aditivi);

    datorit frecrilor dintre materialul plastic i scul;

    datorit frecrilor interne dintre macromoleculele materialului.

    Fig. 1: Schema procesului tehnologic de obinere a produselor din material plastice

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    4

    11.3. Prelucrarea prin calandrare.

    Calandrarea este un procedeu de fabricaie a

    semifabricatelor de grosime mic i bine determinat avnd

    lungimea i laimea mari. Procesul const n trecerea materialului

    printre doi cilindri de calandrare care se rotesc n sens invers.

    Cilindri de calandrare asigur presiunea de deformare a

    materialului i temperatura corespunztoare trecerii lui ntr-o

    stare plastifiat.

    Dup cum se poate observa din figura 2, materialul 2 este

    dozat din buncrul 3 ntre cilindri de calandrare 1 care se rotesc

    n sens invers. n figura 2a alimentarea se face gravitaional, dar

    produsul iese pe vertical, ceea ce face mai dificil preluarea lui,

    datorit dimensiunilor mai mari ale acestuia. n figura 2b dozarea

    se face pe orizontal, necesitnd un sistem de dozare 4, de

    obicei un sistem cu melc. Preluarea produsului este mai simpl,

    pe orizontal, cu ajutorul unei ci