Армирование литых и прессованных изделий

Пластические массы, обладающие целым рядом ценных свойств, не лишены и многих недостатков. Часто для полной или частичной компенсации последних используют металлическую арматуру. Применять арматуру рекомендуется в следующих случаях:

• — когда без нее нельзя повысить прочность или жесткость изделий;
• — для повышения стойкости к износу из-за истирания или заедания;
• — для создания более плотных резьбовых соединений;
• — для повышения прочности сопряжения изделия с другими деталями;
• — для внедрения в деталь токопроводящих или иных необходимых для выполнения функционального назначения деталей.

Арматура в основном бывает трех видов: втулочная; стержневая; листовая (плоская). Листовая арматура, в свою очередь, может быть поделена на тонкостенную (лепестковую) и толстостенную. Лепестковая арматура устанавливается только параллельно усилию, возникающему в форме в момент формования. Толстостенная листовая арматура может быть установлена в независимости от направления усилия формования.

В промышленности используют три способа армирования изделий:

• — в процессе формования;
• — установка арматуры в только что отформованное изделие (арматура закрепляется за счет усадки материала);
• — установка арматуры после охлаждения изделий (арматура закрепляется на клее, с помощью развальцовки и т. п.).

Первый способ наиболее предпочтителен, но необходимо знать его недостатки:

• — возможно появление трещин из-за разных коэффициентов линейного расширения полимера и материала арматуры;
• — повышается опасность выхода из строя изделия при эксплуатации в условиях резкой смены температур;
• — удлиняется время загрузки формы и, следовательно, цикла формования;
• — увеличивается процент вероятного брака изделий;
• — повышаются остаточные напряжения в изделиях;
• — удорожается формующий инструмент;
• — затрудняется автоматизация процесса.

Для закрепления арматуры в изделии применяют цилиндрические проточки (рис. 4.23). При этом на резьбовой арматуре для исключения проворота ее при закручивании на поверхности арматуры применяют сетчатую или продольную насечку (рис. 4.23, а), поднутрения типа «ласточкин хвост» (рис. 4.23, б), фасонную поверхность в виде шестигранника, квадрата или со специальными отштампованными выступами (рис. 4.23, в). Для того чтобы не препятствовать усадке полимера при литье или прессовании, насечку желательно выполнять на одной из поверхностей, а остальные должны быть гладкими.

Если арматура не сквозная, то между торцом арматуры и краем изделия должен быть гарантированный слой полимера е. При расположении арматуры около боковой стенки между стенкой и посадочной поверхностью арматуры оставляют расстояние с. Величина с определяет толщину металлической перемычки пуансона, чтобы не произошло разрушение ее в процессе прессования. При расположении арматуры у края стенки должна оставаться заданная перемычка 8 (см. рис. 4.23, в). Величины перемычек приведены в табл. 4.2.

Рис. 4.23. Варианты крепления арматуры в изделии.

Таблица 4.2

Допускаемые величины перемычек при расположении арматуры в изделии.

Из-за неравной усадки арматуры и полимера от правильного и рационального расположения арматуры зависит правильная геометрическая форма изделий. Есть следующие основные правила расположения арматуры:

• — арматуру не следует располагать близко к поверхности. Минимальный слой пластмассы вокруг арматуры колеблется от 0,5 до 5 мм в зависимости от вида полимера и вида арматуры;
• — арматуру нельзя располагать только с одной стороны изделия;
• — арматуру лучше располагать вдоль линии приложения усилия;
• — если арматуру необходимо разместить перпендикулярно линии приложения усилия, то в форме должны быть предусмотрены специальные опорные знаки;
• — поперечное сечение арматуры (включая отверстия в ней) должно быть меньше поперечного сечения пластмассы.

При изготовлении изделий с резьбовой арматурой необходимо исключать попадание расплава на резьбовую часть. В этом случае на арматуре применяют специальные запорные проточки с допуском по диаметру, который должен быть согласован с размерами отверстия матрицы. При установке арматуры в пуансоне применяют специальные резьбовые вставки, которые вворачиваются в арматуру, а затем они вместе вставляются в отверстие пуансона и удерживаются зажимами.

При изготовлении изделий со сквозной арматурой на ней предусматриваются специальные проточки, за счет которых в форме осуществляется защита выступающих частей арматуры от затекания расплава полимера. Диаметр отверстия формы d_A изготовляют на 0,3—0,4 мм меньше, чем диаметр запорной части арматуры d₂. Расстояние между торцами запорной части арматуры по диаметру d₂ выполняют на 0,4 мм больше, чем размер между плитами формы 1_Х. Запорные пояски под действием усилия при смыкании сминаются плитами формы до диаметра d_x и плотно закрывают отверстия формы, исключая попадание расплава на концы арматуры (рис. 4.24). Деформация запорного пояска арматуры на небольшом участке не влияет на работоспособность изделия, так как на рабочей части арматуры защитное гальванопокрытие сохраняется без повреждений.

Рис. 4.24. Защита арматуры от затекания расплава на свободную часть.

Масса хорошо затекает в отверстия в арматуре. Если отверстия должны быть не заполненными и располагаются перпендикулярно к поверхности изделия, то их следует делать сквозными. Тогда при механической обработке они хорошо прочищаются.

Арматуру в изделии удерживает сила трения между соприкасающимися поверхностями, возникающая как следствие температурных напряжений. Стремления снизить эти напряжения могут привести к ослаблению связи между пластмассой и арматурой.

Для надежного удержания и предотвращения проворачивания арматуры вокруг оси или вырыва ее из изделия применяются буксы, штифты, втулки, накатка наружной поверхности запрессовываемой части арматуры и кольцевые канавки. Накатка может быть прямой и сетчатой (крест-накрест). При накатке обычно подрезают посадочный буртик или не доводят ее на 1,5—2 мм до торца, так как края арматуры во время обработки несколько приподнимаются.

Варианты крепления круглой арматуры представлены на рис. 4.25.

Рис. 4.25. Варианты крепления втулочной (а), стержневой (б) и лепестковой (в) арматур В случае необходимости запрессовки крупных металлических вставок при небольшой толщине слоя пластической массы вокруг впрессовываемой арматуры целесообразно использовать метод соединения арматуры с деталью сразу после извлечения детали из формы. Этим исключаются трудности, связанные с закреплением или фиксацией громоздкой арматуры в форме.

При конструировании таких деталей назначение размеров отверстий под запрессовку арматуры следует проводить с учетом усадки полимера, размеров вставок и необходимого натяга (см. табл. 4.3).

Таблица 4.3

Соотношение диаметров арматуры и отверстий в деталях.