Curs_11tehnologia materialelor an1 sem2 AR+IT

15
Tehnologia fabricării pieselor din materiale plastice. 1 11. Tehnologia fabricării pieselor din materiale plastice. 11.1 Introducere În industrie se utilizează, în acest moment, între 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 în: materiale metalice, materiale polimerice, materiale ceramice și din combinaţia acestora s-au obţinut materialele compozite. Materialele plastice se utilizează din ce în ce mai mult datorită avantajeor pe care le au, cum ar fi: greutate specifică mică; conductibilitate termică și electrică scazută; se prelucrează ușor și cu costuri scăzute; generează o suprafaţă de bună calitate după prelucrare; Pot căpăta diferite culori etc. Materialele plastice se prelucrează prin diferite procedee tehnologice făcând ca din ele să se obţină semifbricate caracterizate prin grosime mică, lăţime și lungime mare sub formă de plăci , prin calandrare, semifabricate cu secţiune bine definită și lungime mare, prin extrudare sau piese complet definite prin injectare. Acestor procedee li se mai adaugă și altele, specifice, prin care se urmărește obţinerea unor produse mai complexe, deosebite și în serie mică sau mare. Piesele și semifabricatele din materiale plastice sunt utilizate în toate domeniile industriale datorită proprietăţilor deosebite pe care le au, datorită prelucrabilităţii lor ușoare și a preţului de cost scăzut. Cunoaşterea procesului tehnologic de obţinere a semifabricatelor și a pieselor din materiale plastice este deosebit de importantă, îndeosebi în ceea ce priveşe selecţia materialelor în vederea utilizării lor pentru diferite aplicaţii, a tehnologiei și a echipamentelor utilizate la obţinerea acestor produse. Toate informaţiile permit formarea unei viziuni de ansamblu cu privire la desfăşurarea procesului de fabricaţie a pieselor din materiale plastice şi de stabilire a limitelor de aplicare a fiecărui procedeu tehnologic. Obiectivele acestui capitol sunt: o Prezentarea compoziţiei și a proprietăţilor materialelor plastice; o Prelucrarea prin calandrare, produse obţinute, echipamente și factori care influenţează desfășurarea procesului; o Prelucrarea prin extrudare: desfășurarea procesului și condiţii specifice de prelucrare; o Injectarea pieselor din materiale plastice, matriţa de injectare; o Obţinerea pieselor complexe prin suflare; o Prelucrarea prin termoformare. Durata medie de studiu individual: 70 minute. Concluzie: Obiectivele capitolului:

description

11

Transcript of Curs_11tehnologia materialelor an1 sem2 AR+IT

  • 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 cu role.

    Dozarea materialului trebuie s fie suficient i uniform

    cantitativ dealungul cilindrilor de calandrare. O supradozare va

    face ca cilindri s fie mai puternic solicitai i, implicit, s fie

    deformai, cu consecine asupra variaiei de grosime a

    produsului. O dozare mai mic va face ca grosimea materialului

    s nu fie atins sau materialul s curg printre cilindri.

    ntotdeauna se urmrete realizarea unei rezerve optime de

    material n faa cilindrilor de calandrare.

    Avnd n vedere c la prelucrarea prin calandrare presiunea

    pe cilindru este mai mic, pe un calandru se pot monta mai muli

    cilindri. Prin urmare, calandri se pot clasifica, n funcie de

    numrul cilindrilor i a poziiei acestora.

    n figura 3a calandrul are trei cilindri 1 aezai n form de

    I. Aceast poziie are dezavantajul utilizrii unui dispozitiv

    special de alimentare pe orizontal 3 dar i avantajul prelurii

    orizontale a semifabricatului prelucrat. Calandrul are dou focare

    de deformare (2 i 4), utiliznd numai trei cilindri. nfurarea

    materialului pe cilindrul intermediar este de 180o, ceea ce face

    ca, pe de o parte s existe un transfer mai bun de cldur, iar pe

    de alt parte s prezinte riscul degradrii termice a materialului,

    datorit contactului mai ndelungat cu sursa de cldur.

    Fig. 2: Procesul de calandrare ( a - cu alimentare vertical, b - cu alimentare

    orizontal

    Fig. 3a: Calandru cu 3 cilindri aezai n

    form deI

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    5

    n figura 3b este prezentat un calandru cu trei cilindri aezai

    sub form de . Aceti calandri au avantajul faptului c

    alimentarea se face gravitaional, pe vertical, din buncrul 3

    ntre cilindri de nclzire i deformare 1. Exist dou focare de

    deformare (2 i 4), iar preluarea materialului se face pe

    orizontal, uurnd procesul. Un alt avantaj l constituie faptul c

    gradul de nfurare a materialului pe cilindru este de numai 90o,

    ceea ce nltur pericolul degradrii termice a acestuia, dar i

    dezavantajul unui transfer termic mai sczut a cldurii de la surs

    la material. Acest aranjament al cilindrilor ce calandrare este cel

    mai folosit i datorit compactitii calandrului.

    Exist calandri cu 4 sau mai muli cilidri de calandrare,

    ajungndu-se pn la 12 cilindri.

    n figura 4 i 5 sunt prezenai calandri cu patru cilindri

    avnd 3 focare de deformare 4. Materialul 3 este alimental din

    buncrul 2 ntre cilindri de calandrare 1. n figura 4 cilindri sunt aezai n form de , alimentarea este

    gravitaional i preluarea materialului fiind pe orizontal, cu

    toate avantajele care decurg de aici. Dezavantajul pe care l are

    este acela c pe cilindrul intermediar materialul este nfurat la 180o.

    n figura 5 este prezentat tot un calandru cu patru cilindri, dar aezai n form de Z. Acest calandru este

    mai compact, dar preluarea materialului se face pe vertical. Alimentarea gravitaional i faptul c nfurarea

    materialului este numai pe 90o, mpreun cu aezare ntr-un spaiu mai redus al cilindrilor face ca acest calandru

    s fie cel mai utilizat. Pentru o preluare mai bun a materialului, calandrul se execut sub o form uor rotit,

    fcnd ca alimentarea i preluarea produsului s se fac sub un anumit unghi.

    Fig. 3b: Calandru cu 3 cilindri aezai n

    form de

    Fig. 4: Calandru cu 4 cilindri aezai n

    form de

    Fig. 5: Calandru cu 4 cilindri aezai n form de Z

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    6

    Cel mai important rol n procesul de calandrare l are cilindrul. El asigur, att nclzirea materialului, ct i

    deformarea acestuia. Prin urmare, cilindrul de calandrare trebuie s suporte solicitrile care apar n cursul

    desfurrii procesului i, n acelai timp, s asigure transferul de cldur, de la surs la materialul supus

    prelucrrii, cu un randament ct mai mare. Structura unui cilindru de calandrare este prezentat n figura 6.

    Cilindrul de calandare are fusul de

    antrenare 1, fusurile de sprijin 2 i tblia 3.

    n interiorul acestuia se introduce agentul

    termic (de obicei abur, ap sau ulei sub

    presiune). Materialul cilindrului trebuie s

    aib o bun rezisten mecanic, o

    rezisten ridicat la uzur i o

    conductibilitate termic deosebit. Din

    pcate, nu exist un material care s

    satisfac, n acelai timp, toate aceste

    cerine, preferndu-se utilizarea unui

    material cu proprieti mecanice ct mai

    bune. Un transfer de cldur mai ridicat se face prin reducerea peretelui g al tbliei. Reducerea acestei grosimi

    nu se poate face foarte mult deoarece, sub aciunea forelor, acest perete se poate deforma genernd o variaie

    a grosimii produsului.

    Pentru un transfer termic mai bun se poate aduce sursa de cldur mai aproape de suprafaa tbliei prin

    intermediul unor guri localizate n aceast zon (Fig. 7).

    Acest cilidru aduce agentul termic (AT) mai aproape de suprafaa tbliei fr a-i modifica rezistena. Este

    mai dificil de realizat i determin o variaie a temperaturi la nivelul suprafeei. n dreptul gurii temperatura va fi

    mai ridicat, iar la jumtatea distanei dintre dou guri temperatura va fi mai sczut. Acest lucru nu deranjeaz

    foarte mult deoarece diferena de temperatur nu este mare i se uniformizeaz pe parcursul prelucrrii.

    n procesul de prelucrare prin calandrare, cilindrul se deformeaz (foarte puin) i face ca produsul s aib

    o variaie de grosime. Aceast variaie este cu att mai mare cu ct distana dintre fusuri este mai mare,

    Fig. 7: Structura complex a unui cilindru de calandrare (curba sinusoidal roie arat variaia

    temperaturii la nivelul tbliei, AT agent termic)

    Fig. 6: Structura cilindrului de calandrare

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    7

    diametrul cilindrilor (grosimea tbliei) este mai mic i temperatura de prelucrare este mai mic ceea ce face ca

    forele de deformare s fie mai mari.

    Variaia dimensional a grosimii produsului este prezentat n figura 8.

    Pentru nlturarea acestui neajuns la prelucrarea

    prin calandrare se utilizeaz cilindri sub form de

    butoi, prin aceast form compensnd deformarea

    cilindrilor (Fig. 9). Variaia diametrului cilindrilor este n

    funcie de tipul materialului i de temperatura la care

    se prelucreaz acesta. nseamn c la fiecare material

    i temperatur trebuie s dispunem de o pereche de

    cilindri, lucru greu de realizat i foarte costisitor. Prin

    urmare, se realizeaz calandri cu cilindri ncruciai

    (Fig. 10). Prin modificarea unghiului de ncruciare

    se compenseaz variaia de dimensiune a grosimii produsului.

    n materialul supus prelucrrii, n focarul de deformare, apare o variaie de temperatur, att n raport cu

    grosimea, ct i n raport cu limea acestuia. Din figura 9 se observ c temperatura este mai ridicat la

    suprafaa de contact dintre cilindri i material i este mai mic la mijlocul acestuia. Acest lucru se datoreaz

    faptului c suprafaa materialului este n contact cu sursa de cldur, aici apar fenomene de frecare ntre cilindru

    i material, iar transferul cldurii n masa materialului este lent, datorit conductibilitii termice sczute a

    plasticului. n raport cu limea materialului, temperature este mai ridicat la mijloc deoarece, marginile se

    rcesc mai repede fiind n contact cu exteriorul genernd aa numitul efect de capt.

    11.4. Prelucrarea prin extrudare.

    Extrudarea este operaia n urma creia se obin semifabricate cu seciune bine determinat i lungime

    mare. Procesul const n trecerea materialului printr-o filier Extruderul sau instalaia de extrudare cuprinde, n

    principal, urmatoarele elemente:

    Fig. 8: Variaia grosimii produsului

    Fig. 9: Variai dimensiunii diametrului cilindrilor i a temperaturii n materialul supus calandrrii

    Fig. 10: Cilindri ncruciai.

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    8

    instalaia de alimentare;

    instalaia de nclzire

    instalaia de for (poate fi cu piston, pentru realizarea unor presiuni de extrudare mari sau cu melc,

    putnd avea o funcionare continu);

    capul de extrudare.

    nclzirea materialului 2 se face prin rezisten electric, aceasta oferind cea mai bun flexibilitate n

    funcionare. De obicei, nclzirea se face n diferite zone, chiar i n capul de extrudare. nclzirea materialului se

    face prin cilindrul de extrudare, cilindru care este realizat din dou elemente. Partea exterioar este realizat

    dintr-un material cu tenacitate ridicat, pentru a prelua tensiunile de ntindere care apar n cilidru datorit forei

    de extrudare. Partea interioar este realizat dintr-un material cu mare rezistena la uzur. Cele dou elemente

    sunt montate prin fretare.

    Alimentarea se realizeaz gravitaional, prin curgerea materialului din buncrul de alimentare. Instalaia de

    extrudare cu piston este cu funcionare discontinu, deoarece la fiecare curs a pistonului trebuie ca cilindrul s

    fie ncrcat cu material. Din aceste motive, n instalaiile cu piston se obin semifabricate de lungime limitat.

    n instalaiile cu melc se obin semifabricate de lungime nedeterminat. Melcul joac un rol multiplu:

    ndeplinete funcia de transport;

    ndeplinete funcia de omogenizare suplimentar;

    realizeaz presiunea necesar extrudrii.

    Fig. 11: Instalaia de extrudare (cu piston-stnga i cu melc-dreapta)

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    9

    Melcul poate fi, ori cu pas variabil, ori cu profil variabil, prin aceasta realiznd comprimarea materialului

    ntre spire i refularea acestuia n spate, realiznd un proces continu de omogenizare.

    Capul de extrudare este schimbabil, asigurnd o flexibilitate mai

    mare, n producie, a instalaiei de extrudare. n acest cap, se

    monteaz filiera, cea care atribuie produsului geometria i

    dimensiunile seciunii transversare. Filiera are mai multe zone,

    fiecare ndeplinind o anumit funcie:

    1. Conul de protectie;

    2. Conul de intrare;

    3. Conul de deformare, unde are loc presiunea necesar

    deformrii materialului;

    4. Zona de calibrare, ce atribuie

    forma i dimensiunile

    semifabricatului;

    5. Conul de ieire, unde are loc

    relaxarea elastic a materialului;

    6. Conul de protecie la ieire

    Pentru compensarea relaxrii

    elastic a materialului extrudat

    geometria zonei de calibrare trebuie

    s fie modificat (Fig. 12 culoarea

    albastr), n caz contrar produsul va

    rezulta cu suprafeele bombate (fig 13).

    Filtrul are rolul de a reine anumite impuriti din materialul plastic plastifiat, acolo unde aceste impuriti

    sunt duntoare (evi de ap, conductoare electrice etc.).

    Fig. 14: Extrudarea semifabricatelor tubulare

    Fig. 12: Filiera, zonele filierei,

    geometria seciunii transversal i modul de compensare a relaxrii elastic a materialului (modificarea

    geometriei-albastru)

    Fig. 13: Geometria produsului (rou) la o

    geometrie a filierei (negru)

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    10

    Torpila are rolul de a crea o contrapresiune n materialul supus extrudrii pentru a nu antrena aer sau alte

    gaze n produsul realizat.

    Extrudarea semifabricatelor cu goluri interioare este o operaie mai complx, deoarece, pe lng filier,

    este nevioe i de un miez (Fig. 14). Miezul va fi acela care va determina geometria i dimensiunile zonei

    interioare ale produsului. Acest miez trebuie s ofere posibilitatea trecerii materialului din cilindru de nclzire n

    zona de deformare a filierei i s aib posibilitatea de a se poziiona corect n capul de extrudare.

    Trecerea materialului n zona de deformare se realizeaz prin nite orificii, iar, ulterior materialul se va uni

    datorit temperaturii i presiunii care exist n aceast zon. La limita de contact dintre materialul care trece prin

    diferite orificii va aprea o zon de minim rezisten (rezistena materialului n zona de contact va fi mai mic

    dect a materialului de baz). Prin urmare, se cere ca numrul gurilor de trecere s fie ct mai mic, reducnd,

    n acest mod numrul zonelor de minim rezisten (Fig. 15).

    S-a constatat c, n

    cazul evilor de presiune,

    liniile de minim rezisten

    nu trebuie s fie paralele cu

    axa produsului deoarece

    introduce solicitri

    defavorabile. Din aceste

    motive s-a gsit soluia

    imprimrii unei micri

    elicoidale a materialului prin

    filier, genernd linii de

    minim rezisten elicoidale

    mult mai favorabil solicitate

    (Fig. 15)

    11.5. Prelucrarea prin injectare.

    Injectarea este operaia de prelucrare a materialelor plastice n urma creia se obin piese sau

    semifabricate complet definite din punct de vedere geometric i dimensional. Operaia const n umplerea unei

    caviti a matriei cu material plastic. Instalaia utilizat se numete maina de injectat i care, principial, este

    asemntoare extruderului. n plus fa de extruder, maina de injectat are urmatoarele elemente:

    capul de extrudat este nlocuit prin duza de injectare;

    are un sistem de nchidere-deschidere a matriei;

    are un sistem de acionare a arunctoarelor;

    are un sistem de rcire a matriei;

    melcul ndeplinete mai multe funcii:

    dozeaz cantitatea de material ce va fi injectat n matri;

    transport materialul n zona de nclzire;

    Fig. 15: Reducerea numrului de guri de trecere i modificarea geometriei

    zonelor de minim rezisten

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    11

    joaca rolul de piston pentru impingerea materialului n matri;

    realizeaz o absorbie a materialului pentru ca acesta s nu curg n tinp ce piesa este evacuat.

    Un rol importatnt n procesul de injectare l joac matria. Matria prin cavitatea acesteia (cuib) atribuie

    piesei forma i dimensiunile cerute. n funcie de dimensiunile piesei injectate, capacitatea de plastifiere a

    mainii de injectat, dimensiunile premise de main i foa de nchidere, matriele se realizeaz cu un singur

    cuib sau cu mai multe cuiburi, obinndu-se la o nchidere a matriei una sau mai multe piese.

    Matria, prin construcia ei, trebuie s asigure urmtoarele:

    nchiderea matriei fr introducerea unor erori de poziionare a elementelor ei;

    transportul materialului plastic de la duza de injectare la cavitatea matriei;

    rcirea piesei;

    evacuarea piesei.

    Elementele de ghidare pot fi: tifturi de centare, coloane de ghidare sau coloanele de ghidare ale mainii de

    injectat.

    Miezul sau miezurile sunt elementele care genereaz diferite caviti n piesa injectat i sunt cele mai

    expuse, din punct de vedere termic. n acelai timp, ele rein piesa pn cnd sunt evacuate cu ajutorul

    arunctoarelor.

    Arunctorul are rolul de a evacua piesa din matri, naintea nceperii unui nou ciclu de injectare . El este

    acionat cu o anumit for i vitez de ctre sistemul de acionare a arunctoarelor.

    Duza de injectare are partea frontal de forma unei calote sferice nct s asigure un contact ct mai bun

    cu matria de injectare. De foarte multe ori duza este nclzit (diametrul canalului de alimentare fiind mic) pentru

    a nu se solidifica materialul n aceast zon.

    Fig. 16: Matria de injectare

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    12

    Procesul de injectare trebuie s aib loc la o temperatura optim. O temperatur prea mare face ca

    materialul s adere la suprafaa cuibului, poate determina o contracie mare a piesei i o durat mare a ciclului

    de injectare. O temperatur prea sczut face ca vscozitatea materialului plastic s fie mare i, prin urmare, va

    curge greu. n acelai timp, datorit presiunilor mai mari de injectare pot aprea tensiuni n material care conduc,

    ulterior, la fisurarea piesei.

    La nceputul ciclului de lucru matria este prea rece i conduce la o racire rapid a piesei, genernd tensiuni

    interne care, acumulate, determin fisurarea ulterioar a materialului, n timpul funcionrii. Prin urmare, matria

    trebuie nclzit. Dup mai multe injectri, matria devine prea cald i materialul poate suferi o degradare

    termic. n acelai timp, acesta ader la suprafaa matriei i piesa se elimin greu. Este necesar a se atepta un

    timp de rcire, ceea ce face ca ciclul de injectare s creasc.

    n mod normal ar trebui

    ca, la nceputul ciclului,

    matria s fie nclzit, iar mai

    apoi aceasta s fie rcit.

    Acest lucru este dificil de

    realizat i se prefer numai

    rcirea matriei. Primele piese

    injectate ntr-o matri rcit,

    pn la nclzirea ei, se pot

    considera rebuturi, dac nu

    satisfac cerinele impuse prin

    desenul de execuie.

    Rcirea matriei trebuie

    s fie ct mai uniform,

    deoarece diferenele de

    temperatur dintre diferite

    zone pot genera tensiuni interne n pies. n acelai timp, rcirea trebuie s fie ct mai eficient. Rcirea se face

    cu ap, aceasta trecnd prin canalele realizate n corpul semimatrielor (cel mai adesea i mai uor de executat)

    sau prin miez, cnd rcirea devine mai eficient i mai uniform (dar mai greu de executat) (Fig. 17).

    11.6. Prelucrarea prin suflare.

    Acesta este un procedeu de prelucrare aplicat n vederea obinerii pieselor cu caviti interioare crora nu li

    se poate utiliza miezuri. Piesele obinute au perei subiri ce pot fi deformai prin aciunea aerului comprimat.

    Aceste piese pot fi realizate prin:

    Suflarea preformelor nclzite. Aceste preforme sunt renclzite n matria n care vor fi deformate prin

    suflare. Pentru atingerea formei finale, semifabricatele pot trece prin diferite stadii intermediare de forme suflate.

    Suflarea semifabricatelor obinute, imediat dup o alt prelucrare anterioar (exemplu: extrudare). De

    obicei, aceste piese se obin dintr-o singur suflare (Fig. 18).

    Fig. 17: Rcirea prin miez

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    13

    Fig. 19: Prelucrarea prin termoformare

    Fig. 18: Formarea prin suflare

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    14

    11.7. Prelucrarea prin termoformare.

    Urmrete obinerea pieselor de form cav prin deformarea plcilor din material plastic. Se utilizeaz mai

    multe procedee, cum ar fi:

    termoformare cu rol;

    termoformare prin presiune i membran de cauciuc;

    termoformare prin vidare cu sau fr membran de cauciuc

    ntrebare? Pentru obinerea produselor din materiale plastice se utilizeaz mai multe

    procedee.Care sunt aceste procedee i prin ce se caracterizeaz? Produsele din

    materiale plastice se obin prin calandrare, prin extrudare, prin injectare, prin suflare i prin

    diferite procedee de termoformare.

    Prin calandrare se obin produse caracterizate printr-o grosime bine definit i prin

    celelalte dimensiuni mari. Prin extrudare se obin produse caracterizate printr-o seciune bine definit i prin

    lungime mare. Injectarea aduce produse complexe bine definite din punct de vedere geometric i dimensional.

    Acestora li se mai adaug procedee de prelucrare a semifabricatelor rezultate n urma unor prelucrri anterioare,

    cum arfi: prelucrarea prin suflare i prin termoformare.

    Care sunt proprietile materialelor plastice?

    Care sunt dezavantajele materialelor plastice?

    Care sunt aditivii utilizai la obinerea materialelor plastice?

    n ce const pregtirea materiilor prime n vederea prelucrrii?

    n ce const calandrarea?

    Ce tipuri de calandri cunoatei?

    Prin ce se caracterizeaz un cilindru de calandrare?

    n ce const prelucrarea prin extrudare?

    Din ce este format un extruder?

    Care sunt particularitile extrudrii pieselor cu goluri interioare?

    Care este construcia unei matrie de injectare?

    Motivai de ce este nevoie s se fac rcirea matrielor;

    Cum se face rcirea matrielor;

    n ce const obinerea pieselor prin suflare;

    n ce const obinerea pieselor prin termo-formare.

    ntrebri i discuii:

  • Tehnologia fabricrii pieselor din materiale plastice.

    15

    REZUMAT:

    Cursul prezint tehnologia obinerii pieselor din materiale plastice. Pentru aceasta sunt

    utilizate diferite tipuri de polimeri crora li se adaug diferii aditivi pentru mbuntirea

    unor proprieti.

    n curs sunt prezentate tehnologiile i echipamentele de obinere a produselor din

    materiale plastice. Se prezint tehnologia prelucrrii prin calandrare, insistndu-se asupra

    cilindrilor de calandrare, a temperaturii necesare desfurrii procesului i asupra variaiei

    acestei temperaturi n raport cu limea i grosimea materialului.

    Se prezint tehnologia prelucrrii prin extrudare. Se are n vedere filiera, ca element ce

    determin geometria i dimensiunile seciunii semifabricatului rezultat. Sunt prezentate

    particularitile obinerii semifabricatelor tubulare prin extrudare.

    Cursul prezint i tehnologia obinerii pieselor injectate. Se are n vedere construcia

    matrielor i condiiile de injectare. Un rol important l are temperatura de injectare,

    temperatur care influeneaz calitate pieselor.

    Prelucrarea prin suflare i termoformare vin s completeze tehnologiile specifice de

    obinere a produselor din materiale plastice, tehnologii care asigur un mare avantaj

    acestor produse.

    [1] T. Inclanzan, Plasturgie, Litografia Universitatii Tehnice,Timisoara, 1995

    [2] C. Fetecau, Prelucrarea Maselor Plastice, Curs, Universitatea Dunarea de Jos

    Galati, 1996

    [3] R. Mihai, .a., Prelucrarea materialelor plastice, Ed. Tehnic, Bucureti, 1963.

    [4] Horum,S., .a., Memorator de materiale plastice, Seria Polimeri, Ed. Tehnic,

    Bucureti, 1986.

    Bibliografie: