Технології та устаткування для виробництва пластмасових та гумотехнічних виробів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, молоді та спорту УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Факультет менеджменту та маркетингу

Кафедра міжнародної економіки

Реферат

з дисципліни

Системи технологій промисловості

На тему:

Технології та устаткування для виробництва пластмасових та гумотехнічних виробів

Виконала:

Крижанівська Д.С.

Перевірив:

Сакалош Тарас Васильович

Київ 2011

Зміст

• Вступ
• 1. Основні відомості про матеріали
• 1.1 Пластмаси
• 1.2 Гума
• 2. Технологія виробництва гумотехнічних та пластмасових виробів
• 2.1 Лиття під тиском
• 2.2 Компресійне (пряме) пресування
• 2.3 Ливарне (трансферне) пресування
• 2.4 Штранг-пресування пластмас
• 2.5 Екструзія
• 2.6 Вакуумне формування
• 2.7 Пневматичне формування
• 2.8 Зварювання пластмас
• 3. Устаткування
• 3.1 Каландри
• 3.2 Машина для труби (вітчизняний та зарубіжний досвід)
• 3.3 Лінія для виробництва рукавних плівок (рис. 17)
• 4. Стан в даній галузі промисловості
• Висновок
• Список використаних джерел

Вступ

Гумотехнічніта пластмасові виробинадовго закріпилися в ужитку людей і на сьогоднішній день обійтися без них дуже важко.

У повсякденному житті ми часто використовуємо вироби з пластмас. Чи можна обійтися на пікніку без одноразових пластикових стаканчиків та тарілок? Чи можемо ми уявити наше життя без пластикових пляшок, пакетів для сміття та жалюзів в теперішньому світі? Вся ця продукція та багато іншої виготовляється саме на основі матеріалів з пластмас.

Гумотехнічні вироби є невід'ємною частиною будь-якої промисловості. Тому вироби, виготовлені з такого матеріалу, як гума, отримали широке застосування практично у всіх сферах промисловості. До продукції гумової галузі промисловості відносяться азбестотехнічні вироби, пароніт, ізоляційна стрічка, полімери (текстоліт і оргскло), а також різні гумотехнічні вироби, наприклад, приводні ремені, рукави напірні, рукави високого тиску, гумові рукави, конвеєрні стрічки та інші. Прості гумотехнічні вироби є незамінними деталями на багатьох сучасних виробництвах.

В своєму рефераті я більш детальніше ознайомлюсь з такими матеріалами, як гума і пластмаса, розгляну різні технології виробництва виробів з цих матеріалів, а також ознайомлюсь з устаткуванням для цього виробництва.

1. Основні відомості про матеріали

1.1 Пластмаси

Пластмаси -- це матеріали, які одержуються на основі природних чи синтетичних полімерів. Вони здатні при нагріванні переходити в пластичний стан і за допомогою пластичної деформації здобувати форму, що стійко зберігається після охолодження і затвердіння.

Пластмаси поділяються на термопласти і реактопласти. До складу пластмас,крім полімеру, можуть входити мінеральні або органічні наповнювачі,пластифікатори, стабілізатори, барвники та ін..

Найважливішими властивостями пластмас є:

· низька щільність (0,9--1,9 г/см3, у деяких видах -- 2,6 г/см3);

· досить висока питома міцність;

· висока хімічна стійкість;

· низька звуко- та теплопровідність;

· на відміну від металів, пластмаси не бояться не тільки води, а й кислот, лугів;

· не проводять електричний струм; деякі з них є найкращими діелектриками, тому їх застосовують в електроніці як ізоляційний матеріал і основний конструкційний матеріал;

· мають антифрикційні властивості, що дозволяє виготовити з них підшипники, які не вимагають змащення; а також фрикційні властивості, що дозволяє виготовляти з них гальмові колодки та інші вироби;
пластмаси в 5--8 разів легші за метали, що робить їх незамінними в авіатехніці, автомобілебудуванні, побутовій техніці, радіоелектроніці. Наприклад, застосування 1 тонни пластмасових труб замість сталевих чи чавунних заощаджує в середньому 5--6 тонн чорних металів;

· багато видів пластмас є прозорими, оптичними. Вони можуть бути пружними і еластичними, легко формуються.

Вироби з пластмас виготовляють, як правило, сучасними високопродуктивними способами: пресуванням, литтям під тиском, пневмоформуванням, видуванням. Усі ці методи виробництва піддаються автоматизації, завдяки чому вироби з пластмас не вимагають високої трудомісткості. Пластмаси використовуються в машинобудуванні, в електротехнічній, автомобільній і авіаційній галузях, в суднобудівництві та ін.

Перелік основних видів пластмас, що використовуються в промисловості:

АБС-пластик (виготовлення побутової та оргтехніки, смарт-карт), бутадієновий каучук (виробництво автомобільних шин, кислото- і лугостійкої гуми, ебоніту), ацетат целюлози (виробництва фото-і кіноплівки), целофан ( один з основних пакувальних матеріалів), епоксидна смола (виробництво клею, електроізоляційних лаків), етилен-пропіленовий каучук (ізоляція), етиленвінілацетати (плівки, листи, шланги, кабельна оболонка, взуттєва підошва, іграшки, клей), фторкаучук (ущільнювачі, ізоляція) , ударостійкий полістирол (корпуси приладів, вакуумні контейнери, канцелярське приладдя, сантехніка, холодильники, побутова техніка), природний каучук (електроізоляція, автомобільні шини, промислові товари та медичні прилади), поліамід (шланги високого тиску, обладнання для точної механіки, підшипники), полікарбонат (корпуси, вимикачі, лаки, компакт-диски, прозорі та ударостійкі вітрини), поліетилен (ущільнення, пакувальна фольга, ізоляційний матеріал, труби, балони, сулії тощо ємності), поліетилентерефталат (виробництво різних ємностей), поліємид (підшипники) , поліметилметакрилат / оргскло (фари, освітлювальні прилади, лінзи, світлофільтри, окуляри, світильники, світлові панелі і табло), поліпропілен (акумуляторні ящики, частини для пральних машин), полістирол (ізоляційна фольга, іграшки, пакувальні матеріали, канцелярські приналежності), спінений полістирол / пінопласт (плити для тепло-і звукоізоляції, упаковка), тефлон / фторопласт (покриття, ущільнення, ізоляційна фольга, підшипники, шланги), поліуретан (накладки зчеплення, підшипники, опорні катки, шестерні, смола клеїв, матраци, внутрішня обшивка автомобілів , підошва для взуття, пакувальні матеріали).[1]

Важливою підставою для широкого використання пластмас є те, що практично існують необмежені сировинні ресурси для їхнього виробництва. Широке застосування пластмас дозволяє знизити матеріаломісткість продукції за рахунок заміни традиційних матеріалів. Коефіцієнт використання пластмас дорівнює 0,98.

1.2 Гума

Гумою називається продукт спеціальної обробки (вулканізації) суміші каучуку та сірки. Крім того, до гуми входять різні домішки (наповнювачі, пластифікатори, прискорювачі та активізатори процесу вулканізації тощо).
Як технічний матеріал гума характеризується дуже високими еластичними показниками, тобто здатністю до великих зворотних деформацій (до 1000%). Крім того, гума має високу стійкість до стирання, водо- та газонепроникність, високі хімічну стійкість та ізоляційні властивості, невелику густину.

Основою всякої гуми є каучук натуральний (НК) або синтетичний (СК), який входить до гуми в кількості від 10% до 98% і визначає майже всі її основні властивості. Для цілеспрямованої зміни властивостей гуми (з метою їх покращення) до неї вводять різні домішки (інгредієнти). До них належать:

ѕ вулканізуючі речовини (сірка, селен та ін.) - забезпечують утворення просторово-сітчастої структури вулканізату;

ѕ прискорювачі процесу вулканізації - речовини, що активізують вулканізаційні процеси (полісульфіди, окисли свинцю, магнію та ін.);

ѕ пластифікатори - речовини, що полегшують переробку гумової суміші, підвищують її морозостійкість та еластичні властивості (парафін, вазелін, рослинні олії, дибутілфтилат та ін.);

ѕ наповнювачі: активні (сажа, окис цинку та ін.) - покращують механічні властивості гуми (міцність, твердість, опірність стиранню тощо) і неактивні (крейда, тальк, баріт) - зменшують коштовність гуми.

ѕ протистарювачі (антиоксиданти) - гальмують процес старіння гуми, бувають хімічної (альфоль, неозон-D та ін.) і фізичної (віск, парафін та ін.) дії;

ѕ фарбники - речовини мінерального або органічного походження, які забезпечують відповідний колір гуми.

Більшість гумових виробів виготовляють з твердих каучуків, але деякі, наприклад, тонкостінні безшовні рукавички, гумові нитки, губчасті сидіння для автомобілів і меблів, -- з латексів (Латексні вироби ).

Гумові вироби підрозділяють зазвичай на три основні класи:

1) шини;

2) гумотехнічні вироби, вживані як комплектуючі деталі в авто-, авіа- і суднобудуванні, в сільськогосподарському машинобудуванні, взалізничому транспорті, в будівництві і т.д

3) вироби народного вжитку (взуття, що має найбільше значення, а також килимки, купальні шапочки, плавальні круги, рукавички, соски та ін.). [2]

Гумотехнічні вироби поділяються на два класи: формові і неформові.

Неформові гумотехнічні вироби - це шнури і джгути, які мають різний діаметр і довжину. Вироби такого типу представлені на ринку не дуже широко. Всього вони налічують близько 12 тисяч найменувань. Вироби цього класу виготовляються шляхом еструзії гумової суміші і вулканізації напівфабрикату в теплових або СВЧ-вулканізаторах. Сфера їх застосування - автомобіле-, вагоно-і літакобудування. Тут неформові вироби використовуються для герметизації і ущільнення з'єднань і стиків.

Що стосується виробів формового класу, то даний асортимент продукції представлений значно ширше. Гумотехнічні вироби формового класу виробляються шляхом гарячого формування. Для цього використовуються гідравлічні прес-форми. Формові вироби можуть виготовлятися як згідно стандартних розмірів, так і суто індивідуальних. Для реалізації останніх знадобляться надані замовником креслення, описи і технічні завдання.

Стандартні формові гумотехнічні вироби випускаються у вигляді шнурів, трубок, ущільнювачів, кілець, захисних деталей і багатьох інших продуктів. Їх загальний асортимент нараховує близько 30 тисяч найменувань.

Класифікація гуми і гумотехнічних виробів(рис.1).

Класифікація ГТВ здійснюється за такими ознаками:

· 3а міцністю: еластичні, м'які, тверді, жорсткі (ебоніти);

· 3а призначенням

Усі гуми за призначенням поділяються на гуми загального і спеціального призначення.

Гуми загального призначення виготовляють наоснові неполярних каучуків - натуральних (НК) і синтетичних: бутадієнового (СКБ), стирольного (СКС) та ізопренового (СКІ). Ці гуми характеризуються високою водо- та газостійкістю і добре працюють у воді, слабких розчинах кислот і луг, на повітрі в межах температури від - 50С до 130С (шини, паси транспортерних стрічок, ізоляція кабелів тощо).

Гуми спеціального призначення поділяються на декілька видів: мастилобензостійкі - виготовляються наоснові таких полярних каучуків як бутадієнстирольний, полісульфідний і хлоропреновий. Працюють у середовищі бензину та інших видів технічного палива, у контакті з різними технічними мастилами тощо. Їх застосування відбувається в межах температур: від -30С до 130С (паси, рукава, ущільнюючі прокладки, манжети тощо); теплостійкі - основа теплостійкі синтетичні (СКТ) каучуки, забезпечують роботу в межах температур від -60 до 250С; морозостійкі - працюють при температурі до -75С, виготовляються на основі морозостійких каучуків; світлоозоностійкі - виготовляються на основі синтетичних фторотримуючих (СКФ), єтіленпропіленових (СКЕП) та інших каучуків.

Вони стійкі до дії сильних окислювачів, протягом декількох років не руйнуються при роботі в атмосферних умовах (ущільнюючі вироби, діафрагми, гнучкі шланги тощо); кордові (армовані) гуми - з металевими нитками, сітками тощо. Працюють в умовах підвищенної міцності та гнучкості (шини, привідні паси, стрічки транспортерів тощо); газонаповнені гуми (пористі, ячеїсті) - дістають шляхом обробки газами, застосовують для виготовлення амортизаторів, протекторних шарів покришок і т. ін.; електроізоляційні - виготовляють тільки на основі неполярних каучуків, застосовують для ізоляції проводів та кабелів, виготовлення спеціального взуття, рукавиць та інших складових спецодягу.

Рисунок 1 - Класифікація гуми і гумотехнічних виробів

Виробництво гумових виробів - велика галузь промисловості, продукція якої використовується у всіх галузях народного господарства. Основним споживачем гумових виробів (шин, гальмівних пристроїв, губчастих виробів і різноманітних деталей) є сучасний транспорт - автомобільний, повітряний, залізничний. Як найцінніший ізоляційний матеріал, що поєднує діелектричні властивості з еластичністю і стійкістю до різних атмосферних впливів, гумашироко застосовується в електротехнічній промисловості (при виробництві кабелю, різних електричних приладів тощо).

Найбільш крупним споживачем гумотехнічних виробів (ГТВ) є автомобільна промисловість. У складі механізмів і агрегатів сучасних автомобілів є сотні найменувань і до тисячі штук гумових деталей, причому одночасно із збільшенням виробництва машин зростає їх гумоємкість.

Технологія виготовлення гуми та ГТВ складається з чотирьох стадій:

· різання каучуку на куски і приготування інгредієнтів (подрібнення, просіювання, сортування, зважування);

· приготування гумової суміші в герметичних гумозмішувачах і на каландрах (валках);

· формування (на валках для листової гуми, або в пресформах для штучнихвиробів);

· вулканізація - завершальна і дуже відповідальна операція, яка може відбуватися в пресах, котлах і автоклавах при температурі 130-160C і тиску 18-20 МПа, але може відбуватись і при тиску 3-6 МПа. Існує також вулканізація з використанням високочастотних коливань та радіації.

Якість гуми про цьому покращується, але цей спосіб занадто дорогий.

При вулканізації сірка з'єднується з молекулами каучуку, зшиваючи їх у трьохмірну структуру, яка називається гумою. Саме при вулканізації гума набуває основної якості - можливості подовжуватись. [5]

Гумові вироби отримують з допомогою певної техніки. За допомогою каландрів отримують листову гуму; за допомогою черв'ячних пресів - труби, шланги, шнури, гумовані кабелі; за допомогою пресів та пресформ - штучні вироби: ущільнювачі, штепселі, прокладки тощо.

Існують також спеціальні машини та пристрої для виготовлення складних виробів, наприклад ізоляційних рукавиць, взуття, спецодягу тощо.

2 Технологія виробництвагумотехнічних та пластмасових виробів

2.1 Лиття під тиском

Це найпродуктивніший метод. Використовується у масовому виробництві. Виконується на спеціальних машинах, призначених для розплавлення матеріалу і подавання його під поршнем (тиск 50-250 МПа) в закриту охолоджувану прес-форму, при розкритті якої виріб автоматично виштовхується. Прес-форма - це збірний металевий пристрій, всередині якого знаходиться порожнина, яка за формою відповідає формі майбутньої деталі. Наступна операція - обрізання ливника, який знов іде на переплавку. Далі - механічна обробка, якщо вона потрібна.

Схема отримання виробів методом лиття під тиском наведена на рис.1.

Рисунок 1 - Схема отримання виробів методом лиття під тиском

1 - розігріта термоформуєма композиційна суміш; 2 - розігрітий робочий циліндр; 3 -гідроциліндр для подачі під тиском виміряної кількості суміші в форму; 4 - ливарна форма; 5 - виріб.

Для кожного виробу необхідно виготовляти свою прес-форму.

Наприклад, на рис. 2 зображена прес-форма для виготовлення вішаків, а на рис. 3 прес-форма для автомобільних шин.



Рисунок 2 - Прес-форма(вішаки)

Рисунок 3 - прес-форма(шини )

2.2 Компресійне (пряме) пресування

Пресування полягає в тому, що вихідний матеріал у вигляді гранул або волокон укладається у прес-форму, підігріту до температури 130-180єC. Потім укладена маса стискається пуансоном на гідравлічних пресах зусиллям від 10 до 1000 т. Унаслідок зовнішнього тиску в пресованому матеріалі, відбувається його ущільнення, часткове руйнування попередньої структури. Під час ущільнення і деформації в результаті тертя між частинками матеріалу відбувається виділення теплової енергії, яка спільно із зовнішнім обігрівом елементів, що формують, приводить до плавлення зв'язуючого. Після того, як матеріал перейшов у в'язкопластичний стан, він під дією тиску розподіляється в прес-формі утворюючи монолітну і ущільнену структуру.

Процес затвердіння полягає в протіканні реакції зшивання макромолекул унаслідок поліконденсації між вільними функціональними групами зв'язуючого або затверджувача і зв'язуючого (двокомпонентні системи). Реакція відбувається під дією тепла, з виділенням низькомолекулярних, летючих речовин: вода, формальдегід, аміак, метанол і ін.[3]

Пластмаса (гума) при цьому сплющується і стає однорідним матеріалом, який повністю заповнює порожнину прес-форми. Після відходу пуансону деталь виштовхується, оскільки вона розігріта, але тверда. Ливника у цьому випадку немає, тобто матеріал використовується більш економно, ніж при виготовленні деталі литтям під тиском.

Схема прямого пресування наведена на рисунку 4.



Рисунок4 - Схема прямого пресування

а) - завантаження прес-матеріалу; б) - пресування; в) - розмикання форми і витягання виробу; 1 - пуансон; 2 - прес-матеріал; 3 - матриця;4 - виштовхувач; 5 - виріб.

Технологічні параметри компресійного пресування:

- температура попереднього підігріву;

- температура пресування;

- тиск пресування;

- параметри підпресовок;

- час витримки під тиском.

При прямому пресуванні тиск безпосередньо діє на матеріал, який знаходиться в оформляючій порожнині форми, тому деталі форми передчасно зношуються. Цього недоліку позбавлений метод трансферного пресування.

2.3 Ливарне (трансферне) пресування

Цей спосіб переробки відрізняється від компресійного пресування тим, що матеріал завантажується в завантажувальну камеру прес форми, де він переходить у в'язкопластичний стан, а потім під дією тиску передавлюється через ливарний канал в оформляючу порожнину. Завдяки наявності завантажувальної камери, матеріал проходить попереднє розігрівання і вже, будучи прогрітим, до температури близької до температури форми, під дією пуансона перетікає в оформляючу частину форми. Під час течії по ливарним каналам відбувається його гомогенізація. Розплав подається в заздалегідь зімкнуту форму, яка нагріта до температури пресування. Під час ливарного пресування не використовують підпресовки.

Для формування виробів даним методом використовують прес-матеріали з порівняно великим часом перебування у в'язкопластичному стані і підвищеною текучістю. Використовують попереднє прогрівання матеріалу перед дозуванням, можна скоротити цикл пресування.

Цей метод доцільно застосовувати, коли необхідно формувати вироби різної товщини, за наявності тонкої прохідної арматури, а також оформляючих знаків.

При потраплянні розплаву в порожнину прес-форми відбувається випаровування вологи і летючих речовин, для цього конструкцією передбачаються наявність вентиляційних (відвідних) каналів. Відведення летючих речовин значно прискорює процес затвердіння матеріалу.

Технологічний процес відбувається, як і при прямому пресуванні, з відмінностями, обумовленими складною конструкцією форми. Як правило, для ливарного пресування застосовують пакетні форми, що складаються як мінімум з 3-х частин: нижня півформа, верхня півформа і вхідна в них завантажувальна камера. Проте більшість форм є ще складнішими за своєю будовою і можуть містити проміжні втулки, знімні ливарні канали, елементи для кріплення знаків і так далі. Такий підхід пов'язаний не тільки з складністю виготовлення цілісних частин, але і спрощує процес експлуатації форми. Зі всього вище описаного витікає тривала технологічна стадія процесу пресування - збірка і розбирання «пакету» включаючи ускладнене витягання виробу. При ливарному пресуванні відсутня стадія підпресовки оскільки відведення летючихвідбувається ще на етапі уприскування в прес-форму.

Схема литтєвого пресування пластмас наведена на рис.5.

Рисунок 5 - Схема литтєвого пресування пластмас

1 - плунжер; 2 - циліндр для лиття; 3 - нагрітий матеріал; 4 -замкнутаформа; 5 - оформлююча порожнина форми; 6 - виріб

Технологічні параметри ливарного пресування:

- температура пресування;

- питомий тиск формування;

- зусилля пресування;

- час витримки під тиском;

- зусилля замикання форми.

Перевагами литного пресування є не тільки знижений знос деталей форми, але і швидке і інтенсивне прогрівання матеріалу за рахунок дисипативного тепловиділення перебігу в'язкопластичного матеріалу, що утворюється в результаті, через канали літників. Покращувана гомогенізація розплаву - знижує викривлення виробів. Конструкцією форм передбачені дренажні канали для відведення пари і летючих компонентів це виключає з процесу підпресовування. Вища точність виробів. Відсутність облою на виробах.

Метод ливарного пресування економічно більш витратний, це обумовлено збільшеною витратою матеріалу (система ливарного каналу, залишки матеріалу у форкамері), підвищеним тиском пресування для подолання опору системи літника (більше 100 МПа). Все вище перераховане вимагає застосування потужніших пресів, порівняно з прямим пресуванням, а також використання дорогого оснащення.

2.4 Штранг-пресування пластмас

Штранг-пресування пластмас - безперервне профільне пресування, метод отриманнявиробів великої довжини (труб, стержнів і ін.), що полягає у витискуванні пластмаси через прес-форму, що обігрівається з відкритими вхідним і вихідним отворами. Прес-форму встановлюють на спеціальному горизонтальному пресі, плунжер якого здійснюєповільний робочий хід, а потім швидко повертається в початкове положення. За один цикл пресування видавлюється не вся порція матеріалу; підігріта пластмаса, що залишилася від попереднього завантаження, «зварюється» з порцією, що зновпоступила, дякуючи чому забезпечується безперервний процес.[4]

Цим методом переробляють головним чином високонаповнені реактопласти, наприклад, прес-порошки (у виробництві виробів з термопластів метод практично повністю витиснений екструзією). Цикл переробки реактопластів включає розм'якшення матеріалу, його ущільнення для отримання виробів з високими показниками механічних властивостей (ущільнення досягається в результаті застосування прес-форми, площа пуансона якої у декілька разів перевищує площу вихідного отвору) і затвердіння виробу. Процес здійснюється при тискові 250-400 МН/м² (2500-4000 кгс/см²) і температурі від 65-80°С у завантажувальній камері прес-форми до 150-200 °С на виході виробу з її каналу. Продуктивність Ш.-п. п. 2-20 м/год.

2.5 Екструзія

Найпоширенішим видом переробки пластмас є екструзія. Також екструзія застосовується і для гумотехнічних виробів. За допомогою цієї технології виготовляють довгомірні вироби - плити та профілі різної конфігурації, а також пустотілі профілі.

Схема отримання довгомірних профілів методом екструзії наведена на рис.6.

Рисунок 6 - Схема отримання довгомірних профілів методом екструзії 1 - розігріта термоформуєма композиційна суміш; 2 - робочий циліндр екструдера; 3 - філь'єра; 4 - довгомірний виріб

Екструзія - це видавлювання пластмаси (гуми) із порожнини через отвір під тиском. Пластмаса (гума) знаходиться у розплавленому стані, але після виходу через отвір миттєво затвердіває і набуває форми отвору при необмеженій довжині. Здійснюють на спеціальних шнекових машинах, які призначені для виготовлення пластмасових труб, а також для нанесення ізоляції на дріт (рис. 7) (точно так наносять на дріт і гумову ізоляцію).

Сутність даного технологічного процесу полягає в тому, що сформована та розігріта термоформуєма композиційна суміш витискується через профільний отвір філь'єри. Такий метод є досить продуктивним, але має недолік: невелике відхилення від технології порушує складні процеси течії та формування пластмасових виробів. Також ця технологія обмежена профільними виробами.

Рисунок 7 - нанесення ізоляції (Cable Coating Process)

На рисунку 8 показана схема установки для термоекструзії:

гранули пластиказасипаються в воронку, а звідти надходятьвсерединутрубчастоїформи, по якій рухається гвинт Архімеда; форма нагрівається, гранули плавляться і пресуються, в результаті чого виходить пластикова трубка. Термоекструзія єбезперервним процесом.

Холодна екструзія (на рисунку 8 внизу ) полягає ввидавлюваннідеталінеобхідної форми з металевої заготівки за допомогою форми. Для того, щоб полегшити виїмку готової деталі з форми, заготівкупокривають мастилом, яке після екструзії видаляють.



Рисунок 8 - Схема установки для термоекструзії

2.6 Вакуумне формування

Вакуумне формування - це метод формування виробів з пластмасових листів. При вакуумному формуванні листові матеріали на основі термопластичних полімерів завтовшки до 2 мм закріплюють на формі, нагрівають до температури розм'якшення і потім формують під дією атмосферного тиску, створюючи в порожнині, утвореній листом і поверхнею форми, розрідження (вакуум) близько 10 кН/м² ( 100 мм рт.ст.) (рис.9).



Рисунок 9 - Вакуумно-формувальна установка

1 - форма-матриця; 2 - прокладки; 3 - притискна рама;4 - електронагрівач; 5 - лист термопласту; 6 - отвори в матриці

Вироби з великою глибиною витяжки проводять позитивним методом вакуумного формування (матеріал формується на поверхні опуклої форми-пуансона), вироби з малою глибиною витяжки - негативним методом (матеріал втягується в поглиблення форми-матриці). Оптично прозорі деталі (наприклад, ковпаки літакових кабін) отримують при так званим вільному вакуумному формуванні, коли півсфера, що утворюється в результаті перепаду тиску, не стосується стінок камери (форма при цьому методі не потрібна), завдяки чому готовий виріб має гладку поверхню.

Позитивний метод вакуумного формування

Позитивний метод вакуумного формування є одним з найпоширеніших процесів формування. Устаткування є порівняно дешевим, а процес по технологічності простіший, ніж при використанні механічної дії і тиску. При вакуумному формуваннілист ПК затискається в раму і нагрівається. Коли лист досягне еластичного стану, він опускається в негативну форму у вигляді заглиблення. Повітря видаляється з форми за допомогою вакууму і під дією атмосферного тиску гарячий лист облягає форму по всьому контуру. Після охолодження виріб витягується з форми. При глибокому негативному формуванні зазвичай відбувається потоншення нижніх кутових частинвиробу. Це відбувається через те, що гарячий лист спочатку опускається на дно в центрі форми. Внаслідок потоншення листа в кутових частинах виробу можуть утворюватися тріщини.

Негативвний метод вакуумного формування

Процес позитивного формування схожий на процес прямого вакуумного формуванняза винятком того, що після затискання і нагріву листа його механічно натягують на вакуумовану форму і за рахунок різниці тиску він облягає «позитивну» (опуклу) матрицю. При цьому лист має скрізь свою початкову товщину. Це дозволяє проводити формування із співвідношенням глибина/діаметр = 4/1, проте технологічно процес складніший, ніж у випадку прямого формування. Позитивні матриці простіші у виготовленні і дешевші, ніж негативні, проте перші легше ушкоджуються. Позитивне формування також можна здійснювати при використанні тільки сили тяжіння (без вакууму).

Переваги вакуумного формування в порівнянні з іншими методами формування виробів з листа - малий питомий тиск, що дозволяє виготовляти форми з полімерів, що легко обробляються. Методом вакуумного формування отримують різні ємкості, вироби півсферичної форми, деталі холодильників і так далі.

Лиття під тиском і пресування дозволяють виготовляти заготовки, армовані металевими елементами, які підвищують міцність деталей, але прес-форма і технологія при цьому ускладнюється.

Окрім перелічених методів із листової пластмаси товщиною до 6,5 мм можна одержувати заготовки штампуванням, гнуттям, пробиванням та ін.

При невисоких вимогах до точності виробів усі способи виготовлення пластмасових виробів дають змогу отримувати готову деталь. Лише для деяких точних деталей, наприклад втулок, необхідна подальша обробка різанням.

2.7 Пневматичне формування

Пневмоформування (від греч. pneacute;uma - подих, повітря) - спосіб формування виробів з листових термопластичних полімерів. При пневмоформуванні заготівкутовщиною 1,5-10 мм закріплюють по контуру форми, нагрівають до температури, при якій полімер перебуває у високоеластичному стані, і оформляють у виріб під дією стисненого повітря, при чому надмірний тиск складає 50-2500 кн/м² (0,5-25 кгс/см²). Основні методи пневмоформування - негативне, позитивне, вільне - аналогічні використовуваним при вакуумоформуванні. Перевага пневмоформування перед вакуумоформуванням- можливість варіювання надмірного тиску на заготівку в широких межах, що дозволяє формувати вироби з листів більшої товщини. Після формування заготовку обрізають по контуру у обрізному штампі під пресом.

Отже, у цьому випадку окрім прес-форми необхідний ще й штамп. Прогресивний спосіб виробництва виробів з великою товщиною стінки - комбінування пневмоформування змеханічним формуванням(наприклад, в пресі так зване механопневмоформування). Пневмоформування використовують при виготовленні деталей скління кабін літаків, різноманітних виробів санітарно-технічного і побутового призначення (наприклад, ванн, раковин, деталей холодильників), контейнерів та ін.

2.8 Зварювання пластмас

Зварювання пластмас - технологічний процес отримання нероз'ємного з'єднання елементів конструкції за допомогою дифузійно-реологічної або хімічної взаємодії макромолекул полімерів, в результаті якої міжз'єднувальними поверхнями зникає межа розділу і утворюється структурний перехід від одного полімеру до іншого. Класифікація методів і способів зварювання пластмас (рис. 10) включає теплове зварювання, зварювання розчинниками і зварювання комбінуванням нагріву та дії розчинників.

Теплове зварювання має найбільшу кількість способів. При цьому поділяють дві групи зварювання: з використанням зовнішнього теплоносія і з генеруванням тепла всередині зварюваного матеріалу за рахунок перетворення різних видів енергії.

Зварювання нагрітим газом проводиться шляхом одночасного розігріву зварюваних виробів струменем гарячого газу-теплоносія, що нагрівається в спеціальному пристрої. Зварювання нагрітим газом виконують із застосуванням присадочного матеріалу (рис. 11) і без нього, вручну або з використанням спеціальних пристосувань і пристроїв для механізації процесу зварювання.Застосовується присадочний матеріал у вигляді прутків зрізноюформоюперетину.

При зварюванні за класичною схемою нагрівальний пристрій робить коливальні рухи в площині, утвореної напрямком шва і віссю присадочного прутка.Присадочний пруток притискають і утримують рукою, якщо він досить жорсткий, або за допомогою ролика, якщо пруток м'який.
Застосовуючи спеціальні насадки до нагрівального пристрою, забезпечується одночасний підігрів зварювальних кромок і прутка, при цьому пруток втягується в отвір насадки при переміщенні пристрою вручну вздовж шва і притискається до крайок виступом на насадці. Зварювання без присадочного матеріалу може проводитися з підведенням тепла безпосередньо до зварюваних поверхонь (прямий метод) або з підведенням тепла дозовнішньоїповерхнідеталей(непрямийметод).



Рисунок 10- Зварювання пластмас



Рисунок 11 - Зварювання нагрітим газом з застосуванням присадочного матеріалу

Зварювання нагрітим інструментомбазується на оплавленні поверхонь зварювання шляхом їх прямого контакту з нагрітим інструментом.Підрозділяється на зварювання інструментом, що видаляється з зони зварного шва (з підведенням тепла, як з зовнішньої сторони деталей, так і безпосередньо до з'єднувальних поверхонь), і зварювання елементом, що залишається в зварному шві.

При зварюванні непрямим методом нагрітий інструмент дотикається до зовнішніх поверхонь деталей, що з'єднуються, а тепло передається до перекриваючих один одного зварюваних поверхонь за рахунок теплопровідності зварюваного матеріалу. Застосовуються стрічкове, роликове, пресове і термоімпульсне зварювання. При стрічковому зварюванні для нагріву зварюваних виробів і створення тиску використовується нагрітий інструмент у вигляді стрічки, а при роликовому - у вигляді ролика. При пресовому зварюванні для створення необхідного зварювального тиску застосовуються зварювальні преси, що дозволяють здійснювати крокове зварювання. При термоімпульсному зварюванні використовують малоінерційний нагрівач (стрічка або дріт), по якому періодично пропускають електричний струм; після відключення електроенергії зварний шов швидко охолоджується.

Серед способів зварювання з підведенням тепла до з'єднувальних поверхонь застосовуються стикова і розтрубна технологія зварювання.При стиковому та розтрубному зварюванні після оплавлення зварюваних поверхонь вироби розводяться, інструмент прибирається, а оплавленні поверхні з'єднуються під невеликим тиском і зварюються.

Технологія зварювання розплавом базується на використанні тепла розплавленого присадочного матеріалу, що подається між з'єднувальними поверхнями і передає частину свого тепла матеріалу з'єднувальних виробів, що веде до його плавлення та отримання нероз'ємного з'єднання. Підрозділяється на зварювання екструдиручою присадкою, розплавленим прутком і литтям під тиском. Ці способи зварювання можуть виконуватися як з попереднім підігрівом зварювальних поверхонь нагрітим газом або тепловіддачею від мундштука зварювального пристрою, так і без підігріву. При зварюванні екструдиручою присадкою - екструзійному зварюванні - розплав виходить за допомогою екструдера, що забезпечує безперервну подачу розплаву, а в якості вихідної сировини використовується гранульований матеріал. Призварюванні ленним прутком розплав виходить з розплавленого прутка шляхом його нагрівання в пристроях прямоточного типу, звідкирозплав видавлюється безперервно надходячим ще не нагрітим присадним прутком, який змотується з бухти і подається в нагрівальний циліндр.

Типове обладнання для зварювання пластмас показано на рис. 12.



Рисунок 12 - Обладнання для зварювання пластмас

3. Устаткування

3.1 Каландри

Каландри (рис. 13) являють собою машини, призначені для розкочування гумової суміші в листи чи промазки нею тканин[6]. Стандартний каландр звичайно складається з трьох горизонтальних валів, розташованих один над іншим, хоча для деяких видів робіт використовуються чотирьохвальні і п'ятивальні каландри. Порожні каландрові вали мають довжину до 2,5 м і діаметр до 0,8 м. До валів підводяться пара і холодна вода, щоб контролювати температуру, вибір і підтримку якої мають вирішальне значення для одержання якісного виробу з постійною товщиною і гладкою поверхнею. Сусідні вали обертаються в протилежних напрямках, причому частота обертання кожного валу і відстань між валами точно контролюються. На каландрі виконуються нанесення покриття на тканину, промазка тканин і розкочування гумової суміші в листи. Схема процеса чотирьохвального каландрування змальована на рис. 14.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 13 - Загальний вид каландраРисунок 14 -Процес каландрування

3.2 Машина для труби (вітчизняний та зарубіжний досвід)

Проблеми та перспективи розвитку технологічних ліній для виготовлення полімерних труб , машинобудівної бази для їх створеннянерозривно пов'язані з ринком виробництва полімерної трубної продукції.
З часу останніх досліджень українського ринку минуло п'ять років. Багато проблем вирішені або ще вирішуються. Тема - виробництво труб і обладнання для цього - продовжує бути актуальною і проблемною, такою, що вимагає постійної до себе уваги.[9]

На даний час полімерних труб виготовляється більше, ніж труб з усіх інших матеріалів разом узятих. Різноманіття типів затребуваних полімерних труб, різноманітність вихідних полімерів і композицій зумовлюють необхідність наявності безлічі технологій для виготовлення труб і, відповідно, спеціалізованого обладнання для реалізації цих технологій.

В Україні сучасне обладнання для виробництва полімерної трубної продукції не виготовляється, а тому фірми (в основному приватні), які спеціалізуються в цій галузі закуповують обладнання в інших країнах.

Наразі найкращим виробником обладнання для виготовлення полімерних труб є компанія - «PipeLife» (Норвегія). На рисунку 15 зображено обладнання для виготовлення гладких напірних труб.



Рисунок 15 - Обладнання для гладких напірних труб

Технологічна схема лінії для виготовлення гладких труб наведена на рис. 16. Гранульований матеріал, який переробляється, завантажується в бункер черв'ячного пресу за допомогою дозатора або безпосередньо завантажувачем. З бункера матеріал самопливом потрапляє до витків черв'яка (черв'яків), де під дією тепла дисипації і зовнішнього обігріву нагрівається і плавиться, стискається і гомогенізуються. Уголівці формується заготовка труби у вигляді кільця нескінченної ширини, яка в калібраторі приймає задану форму і розміри, що фіксуються при охолодженні. Остаточно труба охолоджується водою у ванні (ваннах). Протяжка труби через калібратор і ванни охолодження проводиться тягнучим пристроєм, арізка труби на мірні відрізки - планетарною пилкою.

Рисунок 16

Основними модулями обладнання (або технологічними операціями процесу), які визначають якість і продуктивність ліній при виготовленні гладких труб, є: екструдер (підготовка розплаву); формуюча головка (формування заготовки труби); калібратор (формоутворення труби); ванни охолодження.

Фірми-виробники обладнання: «Reifenhauser» (Німеччина), «Cincinnati Exstrusion» (Австрія), «Zhejiang Jinhai Plastic Machinery" (Китай), «Weber» (Німеччина), «Shanghai Jwell Machinery »(Китай);« Wittmann »(Австрія),« Luigi Bandera »(Італія),« Amut »(Італія),« Leistritz »(Німеччина),« ДАК »(України),« Smart Extrusion Technologies »(США), «Luhua», (Китай); УкрНДІпластмаш (України); завод« Більшовик »(України).

3.3 Лінія для виробництва рукавних плівок(рис. 17)

Рисунок 17 - Лінія для виробництва рукавних плівок

1 - черв'ячний прес із бункером (2 шт.) 2 - фільтр [2 шт.) 3 -рухлива формуюча головка 4 - система охолодження 5 - стабілізуючий пристрій 6 - пристрій, що складає 7 - пристрій приймально-тягнучий 8 - естокада 9 - пристрій для різання й відводу крайок 10 - станок намотувальний 11 - пристрої керування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

4. Стан в даній галузі промисловості

Промисловість України значно постраждала від кризи 2008 року, але наразі підприємства відновлюються і виробництво не стоїть на місці. Що стосується виробництва гумових та пластмасових виробів,можна сказати, що в Україні воно йде досить непогано. Якщо поглянути на табл. 1 ми побачимо данні у відсотках до попереднього року, за цими даними можна зробити висновок: після кризового періоду 2008-2009рр. виробництво гумових та пластмасових виробів почало зростати і планується досягти в 2011 році своїх докризових показників.

гумовий пластмасовий виробництво обладнання

Табл. 1 Індекси промислової продукції

(відсотків до попереднього року)

	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010
Промисловість	107,0	115,8	112,5	103,1	106,2	107,6	94,8	78,1	111,2
виробництво гумових та пластмасових виробів	100,0	120,7	128,8	117,6	111,1	114,5	99,1	76,3	110,1

У табл. 2 спостерігаємо падіння виробництва гумових виробів у жовтні порівняно з вереснем 2011. Також аналізуємо, що виробництво пластмасових виробів зросло порівнюючи з минулим роком, і воно є більшим за виробництво гумових виробів.

Табл. 2 Індекси промислової продукції за січень-жовтень 2011 року

(відсотків)

	Код КВЕД	Жовтень 2011р. до вересня 2011р.	Жовтень 2011р. до жовтня 2010р.	Січень-жовтень 2011р. до січня-жовтня 2010р.
Виробництво гумових та пластмасових виробів	DH	95,3	97,8	100,9
Виробництво гумових виробів	25.1	111,5	72,9	84,8
Виробництво пластмасових виробів	25.2	92,5	105,0	105,1

Табл. 3 Виробництво основних видів промислової продукції по місяцях 2011 року[8]

	Січень	Лютий	Березень	Квітень	Травень	Червень	Липень	Серпень	Вересень
Пластмаси у первинних формах, тис.т	35,3	35,3	39,1	39,3	39,5	46,7	51,9	57,8	52,3
Шини - всього, тис.шт.	322,5	420,1	437,7	387,2	356,0	441,2	413,6	361,3	346,9

Використовуючи дані з табл. 3 порівняємо виробництво шин в Україні та Росії:

Виробництво легкових шин в Росії в перші 5 місяців 2010 р. порівняно з аналогічним періодом попереднього року збільшилося з 6074,9 тис. шт. до 9069,3 тис. шт.[7] В межах нашої країни 2750,8 тис. шт. шин за перші 5 місяців порівняно з російськими 9069,3 тис. шт. досить хороший показник беручи до уваги площу країн та населення.

У табл. 4 розглянемо експорт- імпорт гумових та пластмасових товарів. За даними показниками імпорт цих товарів перевищує експорт, маємо негативне сальдо, що погано впливає на економіку України вцілому.

Табл. 4 Динаміка структури експорту-імпорту товарів у 2010 році

(млн.дол. США)

	січень	лютий	березень	квітень	травень	червень	липень	серпень	вересень	жовтень	листопад
полімерні матеріали, пластмаси
експорт	24,8	35,4	36,4	38,9	36,1	36,2	40,6	39,4	47,7	56,8	60,6
імпорт	112,6	162,2	211,1	206,0	240,6	273,0	292,2	272,9	260,8	279,6	280,3
каучук, гума
експорт	8,0	11,8	16,2	18,3	10,3	12,7	14,7	15,4	16,9	15,5	16,2
імпорт	24,4	48,9	60,9	68,0	54,9	61,4	67,1	69,0	80,5	88,7	91,8

Висновок

В результаті свого дослідження я дійшла висновку, що пластмасові та гумотехнічні вироби грають велику роль у нашому сучасному житті. Технологія їхнього виробництва досить не проста і включає чимало способів виробництва, таких як: лиття під тиском, різні види пресування (компресійне, ливарне, штанг-пресування), екструзія, вакуумне формування, а для виготовлення виробів з пластмаси велику роль грає зварювання пластмас.

В рефераті я ознайомилась з деякими видами устаткування (каландри). Дізналася, які технологічні процеси треба пройти, щоб отримати рукавну плівку (лінія для виробництва рукавних плівок) та яке обладнання використовують для виробництвагладких напірних труб.

Сучасний стан цієї галузі в промисловості України можна назвати задовільним. Звичайно, ми маємо проблеми, але їх можна вирішити. Найбільш негативним в цій галузі є динаміка структури експорту-імпорту товарів, де ми імпортуємо гумові та пластмасові вироби в 3-4 рази більше чим експортуємо. Це пояснюється тим, що на світовому ринку є більш конкурентоздатні виробники чим в нашій країні.

На мою думку, загалом наразі промисловість України, хоча повільно, але все-таки розвивається та вдосконалюється. Тому будемо сподіватися на краще, бо з такими ресурсами та прагненням до кращого життя можна стати лідером на світовому ринку.

Список використаних джерел

1. http://plastmassa.net/Портал об индустрии пластмасс и полимеров

2. Кошечев Ф. Ф., Корнев А. Е., Клімов Н. С., Загальна технологія гуми, 3 видавництва, М., 1968/ Cт. 8-9

3. Шварц О., Эбелинг Ф.-В., Фурт Б. Переработка пластмасс. - СПб:. Профессия, 2005. - 467 с.

4. Завгородній Ст До., Механізація і автоматизація переробки пластичних мас, 3 видавництва, М., 1970.

5. П. І. Коломийцев: Випускна кваліфікаційна робота:«Способи виробництва та методи модифікації гумової суміші длявиробництва сальника реактивної штанги з метою зменшення собівартості і збільшення продуктивності», 2009.

6. Кошечев Ф. Ф., Корнев А. Е., Клімов Н. С., Загальна технологія гуми, 3 видавництва, М., 1968;

7. http://www.ityre.com/uk/main/news/item/21068/Ринок шин в Росії: підсумки 5 місяців 2009-2010 рр.

8. http://www.ukrstat.gov.ua/Виробництво основних видів промислової продукції по місяцях 2011 року

9. http://ukr.etp.com.ua/news/?id=1325Технічні статті: Машина для труби [ 20.07.2009 ]

Размещено на Allbest.ru