ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ І Оброблюваність ФТОРОПЛАСТУ МАРКИ Ф-4 ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ВИРОБІВ В УМОВАХ МАЛИХ ПІДПРИЄМСТВ
ГОУ ВПО «Брянський державний технічний університет», Брянськ, Росія
Сучасна індустрія пластмас є однією з найбільш перспективних галузей промисловості. Одним з видів пластмас, які мають зараз широке застосування, є фторопласт. Фторопласти на сьогоднішній день є незамінним матеріалом не тільки у виробництві, але і в звичайному господарстві. В даний час вони стали основними конструкційними матеріалами нарівні з металами, сплавами, деревом. Маючи дуже цінна властивість приймати практично будь-яку форму, фторопласти стали дуже споживаються продуктом. Але точних упорядкованих відомостей по їх обробці, зафіксованих деінде, немає. Як правило, на підприємствах з обробки фторопластов покладаються на досвід технологів.
Фторопласт Ф-4 - полімерний матеріал, що отримується хімічним шляхом. Він містить атоми фтору, завдяки чому має високу хімічну стійкість. Ф-4 по хімічній стійкості перевершує благородні метали, емалі, спецсталі. Найагресивніші хімічні речовини (кислоти, луги, окислювачі, розчинники) не роблять на фторопласт Ф-4 ніякого впливу навіть при високій температурі. На Ф-4 впливають тільки розплави лужних металів, розчини їх в аміаку. трехфторістий хлор і елементарний фтор при високих температурах. Погано розчиняється або розчиняється в багатьох органічних розчинниках, не розчинний у воді і не змочується нею. Фторопласти характеризуються широким діапазоном механічних властивостей, хорошими діелектричними властивостями, низьким коефіцієнтом тертя, низькими значеннями зносу; стійки до дії різних агресивних середовищ при кімнатній і підвищеній температурі, атмосферо, корозійно - і радіаційностійких, слабо газопроникність, не горючі або самозагасають при загорянні, має високу нагревостойкость (до 300 ° С).
Фторопласт може застосовуватися при температурі від-269 С до + 260С і короткочасно при температурах до + 400С. Завдяки відмінним діелектричним властивостям в широкому діапазоні частот і температур фторопласт-4 - унікальний діелектрик. Висока хімічна стійкість, широкий діапазон робочих температур робить фторопласт-4 незамінним антикорозійним матеріалом в хімічній промисловості. Як діелектрик Ф-4 успішно застосовується в електротехніці високих і ультрависоких частот. В якості конструкційного матеріалу з низьким коефіцієнтом тертя фторопласт Ф-4 застосовується при виготовленні підшипників, що працюють без змащення, з обмеженою мастилом і при наявності корозійної середовища. Абсолютна біологічна і хімічна інертність визначає широке застосування Ф-4 в медицині. Фторопласт-4 добре обробляється гострінням, свердлінням, фрезеруванням і шліфуванням.
Завдяки фізичним властивостям, фторопласт знайшов широке застосування в харчовій та хімічній промисловості, електротехніці, машинобудуванні. До числа областей застосування нового матеріалу відносяться нафтова, газова, хімічна, автомобільна, авіаційна, космічна, атомна та ін. Галузі промисловості.
Пластини з фторопласту-4 призначені для виготовлення ущільнювачів, електроізоляційних, антифрикційних, хімічно стійких елементів конструкцій (прокладки, манжети, вкладиші, підшипники, фільєри, мембрани і ін.).
Листи з фторопласту-4 призначені для використання в якості футеровочного і прокладки матеріалів.
Стрижні і диски з фторопласту-4 призначені для виготовлення ущільнювачів, електроізоляційних, антифрикційних, хімічно стійких конструкцій, в якості деталей технологічного обладнання (прокладки, манжети, вкладиші, підшипники, фільтри, мембрани і ін.)
Труби, втулки із фторопласта призначені також для виготовлення з них різних деталей електроізоляційного і антикорозійного призначення.
Посуд лабораторний виготовляється з фторопласту-4. Асортимент посуду широкий: пробірки, мензурки, циліндри, колби, склянки з кришками, чашки, кришки типу «годинникового скла», судини різної місткості, багато іншого. Посуд лабораторний зі фторопласта-4 призначена для різних лабораторних робіт з агресивними середовищами при температурі до плюс 200 ° С. Її можна застосовувати замість платинової і скляного посуду.
Механічна обробка фторопласта - це складний процес, який під силу тільки досвідченим фахівцям. До методів механічної обробки матеріалів такого роду можна віднести: розточення, різання, фрезерування та ін. Оздоблення виробів і обробка різанням:
· Зачистка - це обробна операція, що застосовується для видалення облоя (грата) і літників після гарячого формування деталі. Розрізняють слюсарну, дробеструйную зачистку і інші способи. Слюсарна зачистка виконується в умовах дрібносерійного виробництва або коли іншими способами неможливо обробити деталь. Вона виконується за допомогою інструментів: напилка, скальпеля, надфіля, кусачок і ін.
· Разрезку застосовують для розкрою листових матеріалів.
· Точіння, свердління, фрезерування і ін. Виконують на швидкохідних верстатах, застосовуваних в метало - і деревообробці. В умовах масового виробництва виготовляють спеціальні верстати, оснащені затискними пристосуваннями і пристроями для уловлювання і відсмоктування стружки і пилу. Інструменти - різці, свердла, фрези виготовляють з різних інструментальних сталей, особливо ефективне використання твердосплавних інструментів.
Якість механічної обробки забезпечується при роботі острозаточенним інструментом. Таким чином, при обробці фторопластов ріжучакромка повинна бути острозаточенного. Різець повинен різати матеріал, а не м'яти його. Критерієм при цьому служить якість обробленої поверхні і стійкість інструменту. Режими різання при цьому залежать від конфігурації деталі і, на даний момент, визначаються дослідним шляхом.
Необхідно врахувати, що обробка фторопласта і контроль результатів обробки повинен проводиться при кімнатній температурі - вище 20 ° С, щоб вимірювані розміри відповідали даним креслення. Результати вимірювання будуть точніше, якщо вимірювані прилади не будуть створювати підвищеного тиску на деталь.
Фторопласт досить легко обробляється, але робота з ним має на увазі велику кількість нюансів. Тому дуже важливо професійне обладнання, а також знання і досвід персоналу по обробці цього матеріалу.
Оскільки фторопласти мають ряд унікальних властивостей, і в даний час їх застосування в промисловості стає все більш масштабним, неминучою стає швидка і якісна обробка виробів з нього.
Дослідження технологічних властивостей і оброблюваності фторопласта марки Ф-4 дозволить зібрати, структурувати і узагальнити вже існуючі знання про фторопласті, виявити нові залежності. На основі цих даних і проведених досліджень, будуть виведені оптимальні режими різання і умови обробки даного матеріалу. Використання отриманої інформації в рамках підприємства істотно полегшить роботу інженерів-технологів з даним класом матеріалів, дозволить знизити відсоток браку на виробництві, скоротити час запуску нових виробничих ліній і відповідно знизити собівартість виробів. Істотну допомогу отримані дані нададуть і недосвідченим інженерам.
Проект виконується в кілька етапів. На першому - планується дослідити технологічні властивості, використовуючи журнали, інтернет і вже наявний практичний досвід роботи з даним матеріалом інженерів-технологів. Потім необхідно буде провести ряд досвідчених досліджень, зафіксувати результати і на їх основі виділити оптимальні режими різання і умови обробки фторопласта марки Ф-4.
В Брянському державному технічному університеті на базі ДЦ ВТМ на замовлення одного з малих промислових підприємств були розроблені технології обробки ряду матриць і пуансонів із фторопласта. На першому етапі створювалися 3D - моделі виробів на основі креслень замовника, потім керуючі програми для токарно-фрезерного обробного центру Takisawa EX-308. Як заготовок використовувалися фторопластові прутки. Оскільки фторопласт досить пластичний матеріал, то для його обробки використовувалися інструменти з острозаточенного ріжучої крайкою. В даному випадку, використовувався інструмент для обробки алюмінію. Режими різання визначалися дослідним шляхом, оскільки на даний момент не визначено точних режимів для конкретного виду обробки. Результати роботи представлені на малюнку 1.
Малюнок 1 - Матриці і пуансони з фторопласту Ф-4.
В ході виконання даного замовлення працівники центру зіткнулися з наступними проблемами:
· Відсутність структурованих даних про матеріал;
· Складність виконання деталей відповідно до розмірів креслення;
· Відсутність рекомендацій за завданням режимів різання.
Проведення досліджень технологічних властивостей і оброблюваності фторопласта, марки Ф-4 дозволить вирішити всі вище перераховані проблеми. Також отримані відомості будуть використані для виконання обробки фторопластов в малому бізнесі, скорочуючи витрати часу на розробку технології виготовлення деталей з даного матеріалу і знижуючи собівартість продукції, що вельми актуально в умовах світової економічної кризи.