Влияние технологических параметров негативного пневмо-вакуумного формования на разнотолщинность получаемых изделий

• Автор: Коваленко, Вера Анатольевна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 193 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение.

2. Состояние проблемы

2.1. Формование изделий из листовых и пленочных материалов

2.2. Материалы, перерабатываемые при формовании листов

и пленок.

2.3. Применяемое оборудование

2.4. Основные технологические параметры формования.

2.5. Особенности высокоэластичсского состояния

полимерных материалов

2.6. Негативное термоформование из листов и пленок.

2.7. Аналитические описания тепловых процессов, протекающих
при негативном формовании
2.8. Аналитические исследования процесса деформирования
заготовки при негативном формовании
3. Аналитическое исследование процессов, протекающих при негативном пневмо вакуумном формовании
3.1. Уточнение уравнения разнотолщинности
3.2. Методика определения уравнения связи между напряжениями
и деформациями.
3.2.1. Описание формуемой заготовки уравнением цепной
3.2.2. Описание формуемой заготовки уравнением окружности
3.3. Методика расчета коэффициента охлаждения в уравнении разнотолщинности
4. Разработка методики определения деформационнонапряженного состояния термопластичной заготовки при вакуумформовании
4.1. Описание оборудования, используемого в экспериментах.
4.2. Снятие термомеханической кривой .
4.3. Изучение влияния отжига на свойства используемых заготовок.
4.4. Описание методики определения зависимостей о
4.5. Экспериментальное определение коэффициента охлаждения в уравнении разнотолщинности .
5. Уточнение влияния условий зажима заготовки и геометрических параметров зажимного устройства на разнотолщинность готового
изделия.
6. Описание программы.
7. Выводы
8. Список используемой литературы
9. Приложения .
1. ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в отечественной промышленности произошли значительные изменения в объемах переработки пластических масс различными методами. В связи с общим сокращением выпуска продукции такими отраслями как машиностроение, автомобилестроение и авиастроение значительно снизились объемы производства изделий из пластмасс методами литья под давлением и прессованием. Произошло частичное сокращение производства изделий методом экструзии. Одновременно с этим процессом шло увеличение спроса на тару и упаковку из пластических масс.
Последняя тенденция привела к значительному увеличению потребности в изделиях, изготовленных методами вторичного формования, к которым в первую очередь следует отнести пневмо и вакуумформование объемных изделий из листовых и пленочных термопластичных материалов, экструзионновыдувное формование, а также выдувное формование из предварительно отлитых заготовок преформ.
Однако отечественная промышленность не была в достаточной степени подготовлена к резкому увеличению производства пластмассовой тары и упаковки. Имеется определенное отставание как в создании марочного ассортимента полимерных материалов, специально предназначаемых для изготовления тары, так и в освоении современных технологических процессов, предназначенных для производства крупных серий средств упаковки. Ощущаются определенные сложности и с оснащением подобных производств соответствующим оборудованием. В прошлые годы в нашей стране практически не производилось оборудование для пневмо вакуумного формования листовых материалов, так как в соответствии со специализацией СЭВ подобное оборудование производилось в основном в Венгрии. Что касается раздувных экструзионных агрегатов, то они разрабатывались в киевском институте
УКРНИИпластмаш и производились в Киеве на заводе Большевик и на заводе Кузполимермаш. В настоящее время в связи с развалом СССР конструкторская база для завода Кузполимермаш потеряна, а новый конструкгорский опыт еще не накоплен, поэтому отечественные экструзионновыдувные агрегаты не выдерживают конкуренции с импортными. Так как процессы раздува тары из преформ являются относительно новыми и свое широкое распространение они получили в годы стагнации отечественной промышленности, то опыт производства агрегатов для реализации этих процессов в России почти полностью отсутствует.
Что касается изделий, полученных методом вакуумного формования, то надо отметить довольно низкое их качество, определяющееся в первую очередь их значительной разнотолщинностыо и низкой формоустойчивостью.
Это обстоятельство делает желательным уже на этапе технологической подготовки к производству подобных полимерных изделий прогнозировать их разнотолщинность, чтобы впоследствии с помощью тех или иных мероприятий изменение толщины исходной заготовки, коррекгировки температурного режима, введением предварительной механической вытяжки и так далее минимизировать неоднородность толщины формуемого изделия.
Актуальность


Для определения этой характеристики используются методики, основанные на способности материала к двухосной вытяжке 8, с применением ступенчатых матриц и пуансонов различной высоты 2, 9 или на серийных машинах с матрицей, имеющей подвижное дно . Была также разработана методика оценки формуемости на специальном приборе по комплексу показателей, включающему в себя максимально возможную глубину вытяжки, температурный интервал переработки термопласта, разнотолщинность изделий в зависимости от неоднородности ориентации исходной заготовки. Для этой методики были разработаны два модернизированных варианта прибора системы Сапожникова , имитирующие позитивное и позитивнонегативное формование термопластов. Чаще всего для формования применяют листы и пленки из крупнотоннажных полимеров сополимеры стирола ударопрочный полистирол УС, акрилбутадиенстирол АБС и тому подобное, поливинилхлорид ПВХ и его сополимеры, полиметилметакрилат ПММА, полиолефины ПО. Кроме того, в последнее время стало увеличиваться производство изделий из полиэтилентерефталата ПЭТФ, полибутилентерефталата ПБТ, поликарбоната 2,, . По способу создания формующего перепада давлений оборудование бывает вакуумное, пневматическое, гидравлическое, паровое, комбинированное, механическое штамповка. В свою очередь многопозиционные машины могут быть укомплектованы однородными позициями или позициями разного назначения. В первом случае однотипные технологические операции проходят на нескольких позициях, во втором на каждой позиции проводятся свои технологические операции. Основными параметрами формовочной машины являются максимальный размер ее зажимного устройства и наибольшая глубина формования. Перед тем, как производить какиелибо технологические операции заготовку прижимают по периметру. Зажим бывает жестким и пружинным, когда материал проскальзывает в зажимном устройстве 8. Усилия пружин регулируются и зависят от материала заготовки, конструкции зажимного устройства и качества его поверхности. Наиболее важными характеристиками формующего инструмента являются глубина и степень вытяжки, которые обеспечивает конструкция формы. Практически этими параметрами являются геометрические характеристики формуемого изделия высота и ширина IV и их отношение. Оборудование для пневмовакуумного формования отличаются и по виду обог рева заготовки. Наиболее распространен теплорадиационный обогрев, но самый эффективный смешанный, обеспечивающий быстрый и качественный разогрев листов термопластов. Довольно большое распространение получили комбинированные технологические линии 1, в которых термопластичная пленки или лист подвергается формованию сразу после выхода из каландрового устройства или илоскощелевой экструзионной головки, что позволяет избежать стадии разогрева заготовки. Эти параметры зависят от типа перерабатываемого материала, выбранного способа формования, вида готового изделия и во многом определяют эксплуатационные характеристики изделия и его качество разнотолщинность. Так при переработке аморфных материалов, способных к развитию больших относительных линейных деформаций под действием растягивающего напряжения, выбирается большая скорость формования до 0 ммсек, а для кристаллизующихся термопластов, уровень развивающихся относительных линейных деформаций при наложении формующего перепада давлений в которых ниже, величина скорости формования составляет порядка 0 ч 0 ммсек . Технологический цикл характеризуется временем, в течение которого заготовка оформляется в готовое изделие и определяет рабочий цикл время между двумя последовательными выдачами единицы или порции продукции, зависящий также от конструкции оборудования , 2. Ранее уже упоминалось, что в процессе переработки листовых и пленочных материалов полимер находится в высокоэластическом состоянии, специфической особенностью которого является способность материала к высокоэластической деформации. Подобно упругой линейной деформации высокоэластичсская деформация полностью обратима, но в отличие от нее развивается во времени, причем скорость этого развития зависит от температуры.