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.
![Дослідження технологічних властивостей і оброблюваності фторопласта марки ф-4 для виробництва (властивостей) Дослідження технологічних властивостей і оброблюваності фторопласта марки ф-4 для виробництва](https://images-on-off.com/images/155/issledovaniyatexnologicheskixsvoystviobr-410a5e77.jpg)
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.