Снятие внутренних напряжений в инженерных пластиках посредством отпуска
Дата:
04.06.2013
Отпуск изделий из пластика (в частности в листах полиэтилена, полипропилена и т.д.) это процесс их нагревания до температуры стеклования материала для снятия внутренних напряжений в структуре материала, возникших в процессе производства (экструзии, литья под давлением, инжекционном литье, сварке и т.д.).
Например, при литье материал вначале размягчается путем нагрева, а затем вливается или впрыскивается в форму, в которой он охлаждается и сжимается. Неравномерность введения материала в форму, а также неравномерность и быстрота остывания приводят к образованию внутренних напряжений, которые могут вызывать деформацию изделия и даже появление трещин.
В процессе экструзии, широко применяемом для производства листовых материалов (листового полипропилена, полиэтилена и т.д.) в структуре материала также возникают напряжения, с одной стороны – по причине направленности процесса, с другой – по причине неравномерности остывания полученного изделия.
Последующая механическая обработка также вносит дополнительные внутренние напряжения в структуру материала, в особенности при неправильном выборе инструмента, или чрезмерной скорости обработки, приводящей к нагреву детали. Сверление глубоких отверстий, неравномерное снятие материала по площади заготовки и нарезка резьбы являются операциями, вызывающими большие внутренние напряжения в структуре материала, и которые должны сниматься посредством отпуска готового изделия.
Некоторые инженерные пластики (например, поликарбонат, полисульфон и т.д.) особенно чувствительны к образованию внутренних напряжений.
Технология отпуска изделий из пластиков
В общем все технологии отпуска включают в себя следующие операции:
• Загрузка изделия из пластика в печь для отпуска
• Нагрев изделия в печи до температуры отпуска с установленной скоростью. Как правило, скорость нагрева находится в пределах 30-60° С/час.
• Выдержка изделия в печи при температуре отпуска. Время выдержки составляет 5-10 мин/мм толщины изделия, однако есть исключения, например PAI, изделия из которого выдерживаются в печи в течение 3-10 дней.
• Охлаждение изделия до температуры окружающей среды со скоростью в пределах 6-30°С/час.
Существуют три основных технологии отпуска изделий из пластика:
Отпуск в печи с загрузкой отдельными партиями
Это наиболее распространенный метод отпуска, применяемый, в частности, для отпуска листовых пластиков. Процесс реализуется в печах с принудительной конвекцией. Изделия устанавливаются на полки или решетки.
Основной недостаток метода – дискретность и более долгое, по сравнению с другими процессами, время отпуска вследствие ограничения потока воздуха.
Конвейерный отпуск потоком горячего воздуха (Coneyorized Forced Hot Air Annealing, CFHA)
CFHA представляет собой непрерывный процесс, при котором отпускаемые детали укладываются на ленту конвейера, движущуюся внутри печи, в которую нагнетается горячий воздух.
Процесс отпуска при данном методе происходит значительно быстрее, чем при отпуске в печи с загрузкой отдельными партиями. Кроме того, за счет своей непрерывности данная технология более эффективна с технологической точки зрения.
Отпуск в инфракрасном свете
Данная технология также представляет собой непрерывный процесс, однако в отличие от предыдущего метода нагрев осуществляется не потоком горячего воздуха, а инфракрасным излучением.
Это метод отпуска является наиболее быстрым, однако зачастую нагрев происходит неравномерно, в частности, затененные участки нагреваются медленнее.
Температуры отпуска для различных видов инженерных пластиков:
Например, при литье материал вначале размягчается путем нагрева, а затем вливается или впрыскивается в форму, в которой он охлаждается и сжимается. Неравномерность введения материала в форму, а также неравномерность и быстрота остывания приводят к образованию внутренних напряжений, которые могут вызывать деформацию изделия и даже появление трещин.
В процессе экструзии, широко применяемом для производства листовых материалов (листового полипропилена, полиэтилена и т.д.) в структуре материала также возникают напряжения, с одной стороны – по причине направленности процесса, с другой – по причине неравномерности остывания полученного изделия.
Последующая механическая обработка также вносит дополнительные внутренние напряжения в структуру материала, в особенности при неправильном выборе инструмента, или чрезмерной скорости обработки, приводящей к нагреву детали. Сверление глубоких отверстий, неравномерное снятие материала по площади заготовки и нарезка резьбы являются операциями, вызывающими большие внутренние напряжения в структуре материала, и которые должны сниматься посредством отпуска готового изделия.
Некоторые инженерные пластики (например, поликарбонат, полисульфон и т.д.) особенно чувствительны к образованию внутренних напряжений.
Технология отпуска изделий из пластиков
В общем все технологии отпуска включают в себя следующие операции:
• Загрузка изделия из пластика в печь для отпуска
• Нагрев изделия в печи до температуры отпуска с установленной скоростью. Как правило, скорость нагрева находится в пределах 30-60° С/час.
• Выдержка изделия в печи при температуре отпуска. Время выдержки составляет 5-10 мин/мм толщины изделия, однако есть исключения, например PAI, изделия из которого выдерживаются в печи в течение 3-10 дней.
• Охлаждение изделия до температуры окружающей среды со скоростью в пределах 6-30°С/час.
Существуют три основных технологии отпуска изделий из пластика:
Отпуск в печи с загрузкой отдельными партиями
Это наиболее распространенный метод отпуска, применяемый, в частности, для отпуска листовых пластиков. Процесс реализуется в печах с принудительной конвекцией. Изделия устанавливаются на полки или решетки.
Основной недостаток метода – дискретность и более долгое, по сравнению с другими процессами, время отпуска вследствие ограничения потока воздуха.
Конвейерный отпуск потоком горячего воздуха (Coneyorized Forced Hot Air Annealing, CFHA)
CFHA представляет собой непрерывный процесс, при котором отпускаемые детали укладываются на ленту конвейера, движущуюся внутри печи, в которую нагнетается горячий воздух.
Процесс отпуска при данном методе происходит значительно быстрее, чем при отпуске в печи с загрузкой отдельными партиями. Кроме того, за счет своей непрерывности данная технология более эффективна с технологической точки зрения.
Отпуск в инфракрасном свете
Данная технология также представляет собой непрерывный процесс, однако в отличие от предыдущего метода нагрев осуществляется не потоком горячего воздуха, а инфракрасным излучением.
Это метод отпуска является наиболее быстрым, однако зачастую нагрев происходит неравномерно, в частности, затененные участки нагреваются медленнее.
Температуры отпуска для различных видов инженерных пластиков:
