Основные виды неметаллических материалов, применяемых в холодной штамповке

В табл. 6 указан проверенный экспериментально  режим подогрева слоистых

пластиков перед  вырубкой.  Перегрев материала не дает увеличения пластичности, а

приводит к  появлению пузырчатости на поверхности материала.

Нагрев заготовок  осуществляется одним из следующих  способов:

1) электрических  термостатах, устанавливаемых около пресса;

2) инфракрасными  лампами;

3) токами высокой  частоты; 

4) в кипящей  воде (15—30 мин);

5) между двумя  нагретыми плитами.

Таблица 5 . Точность деталей, вырубаемых из гетинакса и текстолита обычными штампами

 

Таблица 6 . Режим подогрева слоистых пластиков

Наиболее прост  и дешев подогрев заготовок в кипящей воде.  Вырубку

гетинаксовых и текстолитовых деталей производят, как правило,  в совмещенных

штампах с прижимом заготовки. Прижим уменьшает возможность  образования

трещин и улучшает поверхность среза даже без подогрева  материала.

Вырубка с подогревом гетинакса, но без прижима заготовки не обеспечивает

получения качественной поверхности среза.

Усилие прижима  при вырубке деталей из гетинакса и текстолита определяется

по формуле :

Q = qLS

где q — давление прижима, кгс/мм2 (табл. 7); L — длина периметра вырубки, мм;

S — толщина  материала, мм.

Таблица 7 . Давление прижима при вырубке  гетинакса и текстолита

Расчет исполнительных размеров матриц и пуансонов приведен в специальной

литературе.  При проектировании штампов следует учитывать усадку гетинакса,

составляющую  при нагреве до 100° С около 0,2% линейных размеров,

Иногда пробивка мелких отверстий диаметром (0,3 ÷ 0,5) S производится

в зажатом состоянии  штампом, конструкция которого приведена на рис. 5.

Штамповку деталей из стеклотекстолита следует производить в комбинированных

штампах с прижимом материала, причем пуансон должен быть подогнан к матрице

без зазора. Пробивные пуансоны и матрицы следует увеличивать на 0,03 S, так как

размеры отверстия уменьшаются после пробивки. Органическое стекло является

термопластичным материалом и штампуется  только в нагретом до 100° С

состоянии. Охлаждение отштампованных деталей производится погружением их в

холодную воду. Следует предохранять штампуемые  детали от поверхностных

царапин и повреждений.

Рисунок  5 . Способы телескопического непрерывного направления пуансонов 

Из слюды вырубается большое количество плоских слюдяных пластин (рис. 6) с весьма точными размерами отверстий и расстояниям между их осями,

достигающими 3-го, а иногда  и 2-го класса точности. Требуемая точность

обеспечивается  правильной конструкцией и качественным изготовлением

комбинированных штампов.  Особенностью конструкции штампов для  слюды

является предельное уменьшение длины  пуансонов при максимальном уменьшении толщины верхней матрицы, пуансонодержателя и выталкивателя, а  также

применение  дополнительного съема сжатым воздухом через штуцер в верхней

части штампа. Сжатый  воздух продувает зазоры и очищает штамп  от

слюдяной пыли, повышая его стойкость. Точность изготовления штампа

обеспечивается  разметкой и сверлением матрицы  и пуансонодержателей на

координатно-расточных  станках.  Фигурные отверстия в матрице получаются

путем прошивки сырой матрицы закаленным пуансоном. 

Рисунок 6 . Слюдяные пластинки с точными размерами отверстий

При вырубке  гетинакса и текстолита применяют большую величину перемычек,

чем для металла, так как вследствие хрупкости  этих материалов малые перемычки 

растрескиваются и выкрашиваются, причем их частицы  попадают в зазор между

матрицей и  пуансоном, вызывая преждевременный износ штампа. В табл. 8 и 9

приведены экспериментально установленные величины перемычек  для вырубки де-

деталей из гетинакса и текстолита. Зазоры между матрицей н пуансоном при

вырубке гетинакса и текстолита берутся меньшей величины, чем для металла, так

как вследствие хрупкости материала  срез по толщине приобретает характер скола.

Таблица 8 . Перемычки при вырубке деталей из гетинакса, мм

Таблица 9 . Перемычки при вырубке деталей из текстолита, мм

 

В табл. 10 приведены экспериментально проверенные значения зазоров, в пре-

пределах которых получается качественная поверхность среза.

Таблица 10 . Двусторонние зазоры при вырубке гетинакса и текстолита

Вырубка деталей  из слоястых пластиков сопровождается значительным пружи-

нением материала, в результате которого наружные размеры детали получаются

больше размеров матрицы, а размеры отверстий  —меньше размеров пуансона.

При вырубке без подогрева пружинение равно для гетинакса 4%, а для текстолита

5% от толщины материала. При вырубке с подогревом гетинакса и текстолита

изменение размеров детали осложняется усадкой размеров деталей после остывания 

материала.  При вырубке наружного контура усадка действует в направлении,

противоположном пружинению. При пробивке отверстий усадка и пружинеиие

направлены  в сторону уменьшения размеров отверстия. Суммарная усадка

определяется  по формулам:

для вырубки  наружного  контура : δ_нар = аL – δ_y

для пробивки отверстия : δ_отв = сL – δ_у

где а и с  — коэффициенты термической усадки размеров; L — измеряемый размер

детали; δ_у — изменение размеров в результате  упругого пружинения.

Средние значения этих величии приведены в табл. 11.

Таблица 11 . Коэффициенты усадки размеров  деталей

Стойкость штампов  при  вырубке слоистых пластиков невысокая  и обычно

составляет от 1500 до  2500 шт, до переточки.  Как было указано, такие материалы,

как текстолит, фибра и гетинакс, при вырубке не дают чистой поверхности среза.  В

случае повышенных требований к чистоте  среза деталей из указанных материалов

применяется зачистка по наружному  контуру. Зачистной штамп в ряде случаев делается ножевой конструкции: пуансон  представляет собой плоскую

алюминиевую или  медную пластинку, а матрица имеет  клиновую (ножевую) форму

с углом 35—40°.  Для зачистки фибры иногда применяют матрицы с закругленными

режущими  кромками с r = (0.1÷ 0.2) S . 
 
 

ГИБКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Гибке подвергаются слоистые пластики, за исключением гетинакса, и блочные

пластмассы (органическое стекло, целлулоид, винипласт и др.). Из слюдяных

материалов гибке поддаются только формовочный и гибкий миканит.

Листовая фибра легко выдерживает изгиб в  увлажненном состоянии (до 10%

влажности). В  данном случае допустимо местное увлажнение сырой тряпкой за ½

ч. до гибки.  Для мелких деталей применяется гибка в штампах, а для крупных —

на гибочных машинах для  металла.  На рис. 7 приведена схема гибочного штампа

для неметаллических  материалов.

Рисунок 7 . Штамп для гибки не металлических материалов

Тонколистовой текстолит подвергается гибке  после нагрева до 150—170° С. Нагрев

лучше производить инфракрасными лучами в течение 1—2 мин.  Органическое

стекло подвергается гибке при нагреве от 100 до 150° С и охлаждении наружных

слоев на воздухе в течении 10-15 с. .

Гибка деталей из органического стекла обычно производится на металлических,

деревянных, пластмассовых  или гипсовых болванах (пуансонах) легким нажимом

руки с прижимом краев заготовки струбцинами, обитыми  байкой. Поверхность 

болванов тщательно  обрабатывается и обтягивается мягкой байкой.  Размеры

заготовки и  болвана должны быть взяты большими на величину припуска для

зажима кромки при гибке или формовке. Детали охлаждаются на болване

до 30—40° С и сохраняют приданную им форму. В случае повторного нагрева

изогнутой детали в свободном состоянии она выпрямляется.  Винипласт

подвергается  гибке при нагреве до 160—170° С, а целлулоид — до

90—100° С.  Гибкий миканит подвергается изгибу без нагрева. 

ВЫТЯЖКА И ФОРМОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ  МАТЕРИАЛОВ

Вытяжкой  и формовкой изготовляют большое  количество различных деталей,

в основном из термопластичных  пластмасс: полиэтилена, поликрилата, поливинил-

хлорида, органического стекла и др. К таким изделиям относятся корпуса приборов,

футляры, бачки  и полусферические детали, фотографические ванночки, детали

холодильников, облицовка радиоприемников и  телевизоров, умывальные раковины

и другие объемные изделия сложной конфигурации.

Технология их формообразования основана на оптимальной степени нагрева

пластмасс и перевода их в высокопластичное или вязкотекучее состояние.

Технологические процессы формовки-вытяжки выполняются  следующими

способами:

1) вакуумной  или пневматической формовкой  с применением одной только 

матрицы или  формы;

2) формовкой-вытяжкой  в штампах с жестким или эластичным

пуансоном и  жесткой матрицей.

Первый способ широко применяется при изготовлении деталей из органического

стекла, винипласта, полиэтилена, целлулоида и др., второй способ используется

в основном при  изготовлении деталей из слоистых пластмасс  и частично

органического стекла.

В табл. 12 приведен режим нагрева листовых пластмасс перед формовкой.

Таблица  12 . Режимы нагрева термопластичных  листовых пластмасс перед формовкой 

 

Практика показывает, что даже небольшие отклонения от установленных

температур  нагрева приводят к размягчению или структурному изменению

материала. Нагревлистов органического стекла производится в вертикальном