Основные виды неметаллических материалов, применяемых в холодной штамповке

  ОСНОВНЫЕ ВИДЫ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ,

ПРИМЕНЯЕМЫХ В ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКЕ  

Развитие машиностроения, радиоэлектроники, приборостроения и

вычислительной  техники привело к значительному  увеличению применения

изделий из листовых пластмасс и других неметаллических материалов .

Неметаллические материалы, применяемые в холодной штамповке, могут быть

разделены на две основные группы :

К первой группе относятся бумага, картон, прессшпан, кожа, войлок, резина и 

прорезиненная ткань, хлопчатобумажные и шерстяные ткани и другие

прокладочные  материалы.

Ко второй группе относятся следующие конструкционные, электроизоляционные

и теплоизоляционные  материалы.

1. Слоистые пластмассы: текстолит, гетинакс, стеклотекстолит, асботекстолит,

фибра, древеснослоистые пластики и др.

2. Блочные пластмассы (на основе эфиров, полистирола  и т. п.): органическое

стекло, целлулоид, винипласт, поливинилхлорид, полиэтилен и пр.

3. Асбестовые  ткани и изделия: бумага асбестовая, картон асбестовый, гидроизол,

паронит, асбометаллическое армированное полотно.

4. Слюда и  миканиты: слюда листовая (мусковит, флагопит, биотит), миканиты

коллекторный, прокладочный, формовочный и гибкий.

Слоистые пластмассы представляют собой композиции из термореактивных

смол и соответствующего наполнителя: у гетинакса — бумага, у текстолита —

легкая хлопчатобумажная ткань, у стеклотекстолита — бесщелочная стеклоткань,

у асботекстолита — асбестовая ткань, у древеснослоистых пластиков — тонкий

березовый шпон толщиной 0,25—0,55 мм.

Фибра представляет собой прессованую слоистую бумажную массу, обработанную

раствором хлористого цинка с добавкой в некоторых  случаях касторового масла 

и глицерина (фибра  КГФ).

Блочные пластмассы (органическое стекло, винипласт, целлулоид  и др.) являются

термопластичными  материалами, размягчающимися при действии нагрева, и

представляют  собой или продукт полимеризации  метилового эфира метакриновой

кислоты  (прозрачное органическое стекло), или нитроцеллулозу,

пластифицированную   камфорой (целлулоид), или пластифицированный

полихлорвинил (винипласт, пластикат).

Асбест представляет собой волокна минералов группы серпантина и амфибола,

обладающие высокими диэлектрическими и теплоизоляционными свойствами.

Слюда — это  минерал (водный алюмосиликат щелочных и щелочноземельных

металлов), расщепляющийся на тонкие гибкие пластинки. Наилучшими сортами

слюды являются мусковит и флагопит.

Миканиты представляют собой щипаную слюду, проклеенную  особыми лаками

и спрессованную горячим прессованием.

Для изготовления различных деталей из неметаллических материалов и  пластмасс

применяются различные  процессы холодной штамповки: вырубка, пробивка,

гибка, вытяжка-формовка и др. 

                              РЕЗКА И ВЫРУБКА ДЕТАЛЕЙ

ИЗ  НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ  МАТЕРИАЛОВ

Резка слоистых пластмасс и других хрупких материалов должна производиться 

на ножницах, с параллельными ножами, так как  при резке на гильотинных

ножницах  в результате изгиба отрезаемой заготовки наклонным ножом на ее

поверхности   образуется сеть трещин, называемая  «елочкой».

Резка листов на полосы должна производиться с надежным прижимом материала,

для чего прижимное  устройство должно иметь индивидуальную регулировку.

Глубина перекрытия режущей кромки ножей не более 0,5 мм. Для резки

изоляционных  материалов целесообразно выделить специальные ножницы. При

резке фольгированных пластмасс  они должны быть положены фольгой вниз         

(к неподвижному  ножу).  Резка слоистых и волокнистых пластиков,  а также

винипласта, целлулоида и полиэтилена  возможна в холодном состоянии до 2—2,5

мм  толщиной, а органического стекла до 1,5 мм. При  резке материалов большей

толщины, а также  в тех случаях, когда к качеству поверхности  среза предъявляются

повышенные требования,  целесообразно применение подогрева материала  до

соответствующей температуры. Из прокладочных неметаллических  материалов

бумаги, картона  и т. п., а также из  тонколистовой фибры, текстолита и гетинакса

вырезаются всевозможные детали и прокладки различной конфигурации.

Вырезка  деталей  простой конфигурации обычно производится ножевыми

штампами - просечками обычной или упрощенной конструкции  (рис. 1).  
 
 

Рис. 1  Вырезка (просечка) ножевыми штампами

Угол заострения ножей  принимается равным: для мягких материалов (бумага,

картон, прессшпан, кожа,  фетр, резина, ткани) 15—20°, а для фибры, текстолита,

гетинакса — 30—35°.  Для деталей и прокладок сложной конфигурации используют

ленточно-ножевые  штампы, у которых режущее полотно сделано из ленточной

стали, изогнутой  по форме  вырезаемой детали (рис. 2).  
 

Рис.2  Ленточно - ножевой штамп 

  

При вырезке  бумажных и других  тонколистовых прокладок применяется

штамповка пачками (до 50 листов), причем существуют два способа: штамповка

насквозь  на фибровой, полиуретановой  или деревянной подкладке и  штамповка

половины листов утолщенной пачки, причем  вторая половина листов служит подкладкой.

Сопротивление срезу различных неметаллических материалов при вырезке в

обычных штампах и просечке ножевыми штампами приведено в табл. 1 и 2. 

Таблица 1 . Сопротивление срезу неметаллических материалов при вырезке

в штампах

Таблица 2 . Сопротивление срезу неметаллических материалов при просечке

ножевыми  штампами

 При вырубке неметаллических материалов обычными штампами применяют  следующие значения зазоров: для фибры и прессшпана (0,04 ÷ 0,05) S; для кожи, фетра и мягкого картона (0,02 ÷ 0,03) S; для гетинакса и текстолита — по табл, 3.

Таблица 3 . Двусторонние зазоры при вырубке гетинакса и текстолита

Вырубка фибровых, текстолитовых и гетинаксовых деталей имеет свои особенности

и трудности. Фибра  штампуется сравнительно хорошо в равномерно увлажненном

состоянии. Пересушенная фибра дает расслоения. При проектировании штампов

следует учитывать изменение размеров влажной фибры при высыхании.

Тонколистовые фибровые детали простой конфигурации можно вырезать

ножевыми штампами. Детали сложной конфигурации вырезают в штампах

обычного типа  с прижимом.

Наибольшее значение из слоистых пластиков имеют гетинакс и текстолит, полу-

получившие широкое применение в электротехнике, радиотехнике и

приборостроении.

По ГОСТ 2718—54 гетинакс подразделяется на две группы:

1) для нормальной  частоты  (марки А, Б, В, Вс, Г, Д);

2) для высокой  частоты (марки Ав, Бв, Гв, Дв). Текстолит выпускается двух видов:

1) листовой электротехнический (ГОСТ 2910—54> марок  А, Б, В4, Г, СТ;

2) поделочный марок ПТК, ПТ, ПТ-1.

Гетинакс подвергается только вырубке, а текстолит — вырубке и гибке с

подогревом. Предельная толщина гетинакса и текстолита для изготовления деталей

вырубкой ограничена: для гетинакса — 3 мм, а для текстолита — 6,5 мм. Гетинакс

и текстолит  относятся к термореактивным  слоистым пластикам. Однако

термореактивные смолы практически содержат небольшое количество

термопластичных  примесей, вследствие чего гетинакс и текстолит при нагреве

становятся менее  хрупкими,  чем в холодном состоянии. Поэтому вырубка с

подогревом дает лучшую поверхность  среза и меньшее количество дефектов.

Но нагрев заготовок  усложняет  производственный процесс и снижает

производительность, ввиду чего вырубку деталей из гетинакса и текстолита

рекомендуется производить по возможности в холодном состоянии  применяя нагрев лишь в необходимых случаях.

Предельная толщина  гетинакса и текстолита, штампуемых без подогрева, весьма

Ограничена (таб. 4)

Таблица 4. Предельная толщина материала

при штамповке  без подогрева, мм

Поверхность среза при штамповке гетинакса и текстолита на штампах обычных

типов получается не выше 2—3-го класса по ГОСТу. Если требуется более высокое

качество поверхности  среза (5—6-го класса), следует применять  зачистную

штамповку. В радиоэлектронной промышленности применяется  способ пробивки

чистых отверстий в гетинаксе без подогрева, основанный на пробивке отверстий

меньшего размера со сколом и одновременной зачистке краев отверстия.

На (рис. 3) приведена конструкция пробивного штампа

для пробивки и  зачистки квадратных отверстий 4,2 X 4,2 мм.

Рисунок 3 . Штамп для пробивки и зачистии квадратных отверстий (а) и обрабатываемая деталь (б)

Вначале предварительный пробивной пуансон 1, укрепленный в подпружиненной

планке 4, продавливает отверстие размером 2,4 X 2,4 мм с грубым сколом по

поверхности среза. Опускающийся вслед за ним трубчатый  пуансон 2, укрепленный

в головке, обрезает шероховатый скол  и образует квадратное отверстие размером

4,2 X 4,2 мм с чистой поверхностью среза. Прижим 3 служит для плотного

прижима гетинакса к матрице и для снятия его с пуансона.  На рис. 4 приведены

конструкции ступенчатых  пробивных пуансонов с предварительным

продавливающим  выступом, применяемые при пробивке хрупких материалов

(гетинакс) в холодном состоянии. Этиконструкции ступенчатых пуансонов могут

быть применены  при  пробивке отверстий различной формы. 

Рисунок 4 . Конструкция ступенчатых пробивных пуансонов с

             предварительным продавливающим выступом

Точность  вырубленных деталей из гетинакса и текстолита значительно ниже

точности металлических  деталей, особенно при вырубке с подогревом материала.

Примерная точность деталей, штампуемых из гетинакса  и текстолита, приведена в табл. 5.