261071

Сущность пульсирующего формования в канал-матрице между по- луформами (рисунок 2.3) состоит в том, что вместо формования в обычных пресс-формах древесно-клеевую композицию прессуют в канале (в на- правляющих) между полуформами, наружные контуры которых соответст- вуют внутреннему контуру канала, а обращенные к пресс-массе поверхно- сти имеют профиль, обратный профилю изделия. Канал по всей длине за- полняется полуформами с расположенными между ними порциями пресс- массы, причем загрузка массы и полуформ производится с одного конца канала, а выгрузка готовых изделий и полуформ - с другого конца канала.

а - прессование; б - загрузка массы и полуформ

Рисунок 2.3 - Принципиальная схема устройства для прессования из- делий методом пульсирующего формования

Сжатие и продвижение в канале пакетов осуществляется одним и тем же пуансоном, работающим в заданном ритме.

Принципиальная схема устройства для пульсирующего способа формования показана на рисунок 2.3. В канал, образованный направляю- щими 7 и 2, закладывается нижняя полуформа 3, загружается определен- ная порция пресс-массы 4, закладывается верхняя полуформа 5 и при по- мощи пуансона 7 производится прессование. В дальнейшем две полуфор- мы и сжатую между ними пресс-массу будем называть комплектом 10. Ко- гда пуансоном создается давление, опорой служит опорная плита 6. При загрузке первых полуформ и первых порций пресс-массы комплекты опи- раются на плиту через опорные болванки, которые по мере заполнения ка-

нала опускаются, а когда канал весь заполнен, комплекты опираются непо- средственно на плиту 6.

От опорной плиты до крайнего положения пуансона устанавливается

ивыдерживается определенный размер Н, равный произведению номи- нального размера h комплекта на количество этих комплектов в направ- ляющих. При постоянном размере Н и одинаковом количестве загружае- мой древесно-клеевой массы обеспечиваются постоянная плотность и толщина изделия.

Когда пуансон спрессовал очередной комплект до размера h, поло- жение верхней полуформы 5 фиксируется специальными защелками, а пу- ансон возвращается в верхнее положение (рисунок 2.3, б). В это время за- кладывается нижняя полуформа 3, загружается порция пресс-массы 4 и на- кладывается верхняя полуформа.

Удаление из канала готового изделия с полуформами происходит следующим образом. Опорная плита отодвигается, а пуансон начинает да- вить на только что заложенный очередной комплект. В это время все ком- плекты в канале удерживаются трением, возникающим от давления пресс- массы на стенки направляющих. Пуансон, оказывая давление на верхний комплект, продвигает все комплекты вниз. Когда нижний комплект вышел из направляющих, он убирается, а опорная плита становится в свое рабо- чее положение (рисунок 2.3, а). Пуансон снова спрессовывает очередной комплект до размера Н.

Таким образом, процесс формования по предложенному способу по- лучается непрерывно пульсирующим.

Форма прессуемых изделий достигается соответствующим профилем полуформ и формой направляющих.

Вверху, на участке, где пресс-масса еще не спрессована, чтобы пре- дотвратить преждевременное отвердевание клея, создается холодная зона х при помощи водяной рубашки. Ниже, где древесно-клеевая масса уже спрессована до номинального размера, создается горячая зона г. Обогрев может быть паровой, омический, электроиндукционный.

Весь процесс производства прессованного изделия из древесно- клеевой массы осуществляется в одном канале: в холодной зоне - загрузка

исжатие массы для придания ей нужной формы, плотности и размеров, в горячей - прогрев пресс-массы и выдержка для отверждения связующего.

Для выхода наружу газов, образующихся при нагреве пресс-массы и отвердении смоляных клеев, в стенках канала горячей зоны имеются от- верстия 11 диаметром 1,5…2 мм. Удаление газов обеспечивает более вы- сокую формоустойчивость изделий и снижает удельное давление прессо- вания.

Выполнение всех технологических операций (загрузки, прессования, выдержки под давлением, нагрева и выгрузки готового изделия) в одном

агрегате экономит производственную площадь, сокращает транспортные средства, создает возможность полной автоматизации процесса. Себестои- мость изделий, изготовленных по этому способу, ниже себестоимости из- делий, полученных другими способами.

Однако способ пульсирующего формования пригоден в основном для изготовления малоформатных изделий со сравнительно простой фор- мой.

Целесообразность применения того или иного способа формования устанавливается с учетом требований, предъявляемых к форме и качеству изделий, а также экономическими факторами.

2.2 Оборудование для переработки древесных пресс-масс

Основное оборудование для производства изделий из древесных пресс-масс - гидравлические прессы. В зависимости от назначения и кон- структивных особенностей прессы различают: периодические, непрерыв- ного, пульсирующего действия; ручные полуавтоматы и автоматы; одно- этажные и многоэтажные; колонные и рамные; вертикальные и горизон- тальные; одноплунжерные и многоплунжерные; с верхним, боковым и комбинированным давлением.

Для формования невысоких плоских изделий применяют много- этажные прессы, предназначенные для производства слоистых пластиков, облицовывания мебельных щитов.

Изделия наиболее сложной конфигурации формуют в основном на вертикальных одноэтажных гидравлических прессах, предназначенных для производства изделий из пластмасс.

Многоплунжерные прессы используются для производства ящиков, футляров и других объемных изделий.

В производстве изделий из КДК наиболее распространены гидравли- ческие прессы верхнего давления. К этой группе прессов относятся прессы с верхним расположением рабочего цилиндра и неподвижным столом. Прессование изделий на таких прессах производится в пресс-формах с не- подвижной матрицей и пуансоном, закрепленным на подвижной плите.

Пресс-формы устанавливаются на прессе и обеспечивают получение изделий заданной формы и размеров. Изделие оформляется в полости (гнезде) пресс-формы. Основные оформляющие элементы, непосредствен- но соприкасающиеся с прессуемым материалом, - матрица и пуансон. Матрица - заглубленная часть пресс-формы, оформляющая наружную часть изделия; пуансон - выступающая часть пресс-формы, оформляющая внутреннюю поверхность изделия.

Пресс-формы бывают открытого и закрытого типов. Открытые пресс-формы используются для формирования изделий небольшой высоты

(рисунок 2.4). В закрытых пресс-формах (рисунок 2.5) матрица имеет бо- ковые стенки, образующие загрузочную камеру, которая не дает возмож- ности растекаться пресс-массе.

3

1 – матрица; 2 – изделие; 3 – пуансон. Рисунок 2.4 – Схема пресс-формы открытого типа

Процесс формирования происходит в замкнутом пространстве, по- этому изделие имеет законченную форму. Дополнительные затраты тре- буются только для снятия небольших заусениц.

По числу одновременно формуемых изделий пресс-формы бывают одно- и малогнездные; по способу крепления - съемные, полусъемные и стационарные. В полусъемных пресс-формах на плитах пресса стационар- но закрепляется лишь один из формующих элементов.

Наиболее часто используются стационарные пресс-формы. Они наи- более удобны в эксплуатации, высокопроизводительны, долговечны, обес- печивают наиболее точное соблюдение режимов прессования. Кроме оформляющих деталей стационарные пресс-формы снабжены загрузочны-

ми камерами, направляющими, выталкивающими, крепежными и другими деталями.

Впроцессе работы элементы пресс-форм подвергаются воздействию высоких температур, давлению, износу и коррозионному воздействию.

Матрица и пуансон являются наиболее нагруженными элементами пресс-форм. Они подвергаются циклическим нагрузкам и перепадам тем- ператур (при необходимости охлаждения изделия в пресс-форме). Для них применяются углеродистые и легированные стали марок 4Х13, 12ХН3А, У10А, которые после механической обработки подвергают закалке, цемен- тации и другим методам упрочнения. Для изготовления пуансонов, вос- принимающих меньшее по сравнению с матрицами напряжение и рабо- тающими в основном на сжатие, допускается применение сталей марок У8, У10, ХВГ, 3Х13 и др.

Загрузочная камера, которая используется при изготовлении слож- ных и материалоемких изделий, как правило, не несет больших нагрузок и может изготавливаться из стали Ст45, Ст3 и других.

При конструировании пресс-форм необходимо учитывать объемный коэффициент уплотнения перерабатываемого материала, т.е. отношение плотности изделия к насыпной плотности пресс-массы. Такой коэффици- ент для МДП равен 5...6. Загрузочная камера пресс-формы должна быть спроектирована с учетом этого коэффициента. Необходимо также учиты- вать величину усадки данного материала. Для древесных пресс-масс вели- чина средней усадки в направлении усилия прессования доходит до 1,5 %,

вперпендикулярном направлении - 0,5 %.

Всвязи с малой текучестью МДП при конструировании изделий следует избегать острых углов, глубоких впадин и выступов.

Пресс-формы для изготовления изделий больших размеров и массы снабжают водяной рубашкой для охлаждения материала в прессе.

2.3 Технологические свойства древесных пресс-масс

Основными технологическими свойствами древесных пресс-масс, которые необходимо знать для выбора оптимальной технологии и режимов прессования, являются насыпная плотность, текучесть, продолжительность пребывания в вязкопластичном состоянии, продолжительность отвержде- ния, таблетируемость и усадка.

Насыпная плотность определяет способ дозирования и размеры за- грузочной полости пресс-формы. Она зависит от структуры наполнителя, его влажности, количества связующего и модифицирующих добавок. На- сыпную плотность определяют исходя из массы пресс-композиции, запол- няющей сосуд определенной высоты и объема. Для различных марок МДП величина насыпной плотности находится в пределах 150... 300 кг/м3.

Текучесть влияет на выбор давления прессования. Материалы с по- вышенной текучестью лучше заполняют пресс-формы сложной конфигу- рации при более низких давлениях.

По методу Рашига (рисунок 2.6) текучесть оценивают по длине "стрелы" - тонкого стержня материала, формуемого в специальной пресс- форме. Размеры пресс-формы и режим прессования должны быть стан- дартными. Длина отпрессованного стержня в мм является мерой текуче- сти. Обычно в зависимости от марки наполнителя, содержания влаги и ле- тучих, смазывающих и модифицирующих добавок, режима изготовления пресс-массы текучесть составляет 30...80 мм. Однако и этот метод непри- годен, если размеры древесных частиц превосходят размеры канала пресс- формы Рашига. В этом случае можно использовать метод прессования об- раза диска из таблетки определенной массы и размера, между плоскопа- раллельными плитами при определенной температуре и давлении. За пока- затель текучести по этому методу, разработанному в Уральском лесотех- ническом институте, принимают приведенный диаметр и толщину полу- чаемого диска (1).

3 Ð

1

1-обогрев; 2 - матрица; 3 - пуансон; 4 - нагревательные элементы; 5 - от- прессованный образец

Рисунок 2.6 - Пресс-форма Рашига

Определение вязкопластичных свойств и продолжительности отвер- ждения производят на приборе ППР-1, изготовленным по типу пластомера Канавца. При прессовании образцов на приборе самописец вычерчивает изменение вязкости материала (напряжения сдвига) во времени (рисунок

2.7).

Величина давления прессования зависит от способа прессования, плотности и конфигурации изделия, формы и размеров древесных частиц, расхода связующего и влажности пресс-массы. Прессование плоскощито- вых изделий с простым сечением требует значительно меньшего давления, чем прессование изделий со сложным профилем.

При прямом прессовании деталей из МДП с прямым контуром дав- ление равно 40...50 МПа. При литьевом прессовании деталей с фигурным контуром в процессе продавливания в пресс-форму давление составляет 80...100 МПа, при прессовании - 40...50 МПа.

Переработку ДКК ведут при давлении 5...30 МПа. Величина давле- ния в значительной мере зависит от плотности изделия. Так, например, при увеличении плотности от 800 до 1000 кг/м3 необходимо вдвое увеличивать давление прессования. Использование двустороннего прессования позво- ляет снизить величину давления на 40...50 % по сравнению с односторон- ним.

Температура пресс-форм при прямом прессовании изделий из МДП 145+5° С. При литьевом прессовании МДП вначале уплотняется при тем- пературе пресс-формы 120...125° С в течение 1…2 мин, а прессование про- ходит при температуре 145...165° С. Изделие с большой поверхностью со- прикосновения с пресс-формой охлаждают вместе с ней до 40...60°C. Тон- костенные изделия охлаждают в зажатом состоянии в специальных при- способлениях под давлением 0,2...0,3 МПа.

Температура прессования изделий из ДКК зависит от природы при- меняемого связующего. Оптимальная температура прессования ДКК на карбамидных смолах - 140...150° С. Охлаждение изделий под давлением производят до температуры 40° С.

Продолжительность прессования зависит от толщины и плотности изделия, температуры, структуры наполнителя, вида связующего, влажно- сти пресс-массы.

Для МДП при прессовании изделий с толщиной стенок до 10 мм при обогреве матрицы и пуансона продолжительность прессования равна 1мин на 1 мм толщины готового изделия; при обогреве только матрицы - 1,5...2 мин/мм; для изделий с толщиной стенок более 10 мм - соответственно 0,5 и 1 мин/мм.

Продолжительность прессования изделий из ДКК в зависимости от различных факторов находится в пределах от 0,5 до 1 мин на 1 мм толщи- ны изделия.

2.5 Область применения и экономическая эффективность изделий из древесных пресс-масс

Детали и изделия из МДП на основе фенолформальдегидных олиго- меров благодаря хорошим антифрикционным и механическим свойствам

(прочности, износостойкости) применяют как полноценные заменители деталей из черных и цветных металлов в узлах трения машин и механиз- мов.

Влесной промышленности изделия из МДП применяют в качестве вкладышей подшипников лесовозных вагонеток, редукторов и барабанов трелевочных лебедок и т.д.

Вгорнорудных машинах - в ленточных конвейерах, шахтных ваго- нетках и других механизмах - в качестве втулок, колец, лабиринтных уп- лотнителей, роликов и т.д.

Из МДП делают корпуса подшипников, пробки, втулки, направляю- щие маховичков для станков, сухари и втулки для железнодорожных кра- нов, ручки ножовок, коловоротов и другие детали для товаров народного потребления и т.д.

Правильный выбор смазок и конструкционного решения в узлах тре- ния может увеличивать срок службы в 2-3 раза по сравнению с металличе- скими деталями.

Стоимость различных марок МДП в зависимости от используемого сырья, связующего и модифицированных добавок, мощности предприятия, уровня его механизации и автоматизации составляет от полутора тысяч рублей за 1 т, что значительно ниже стоимости металла, расходуемого на соответствующую деталь (масса детали при этом снижается в 6...8 раз). Одна тонна изделия из древесных пресс-масс заменяет 8...10 т черных и цветных металлов.

Стоимость деталей из МДП в 1,5 раза ниже, чем аналогичных чугун- ных, вдвое - чем стальных, втрое - алюминиевых и в 8...10 раз - бронзовых.

Главное достоинство изделий из древесно-клеевых композиций - возможность использования дешевых древесных отходов и карбамидо- формальдегидного связующего как более дешевого и доступного.

Получаемые изделия могут быть в процессе обработки облицованы различными пленочными материалами и требуют минимальной механиче- ской обработки.

Из ДКК изготавливают детали мебели (полки, ящики, сидения, спин- ки и ножки стульев и столов), детали дверей и окон, строительный пого- наж, футляры телевизоров и радиоприемников, тару, культурно-бытовые товары (игрушки, шахматные доски, сувениры и т.д.).

Применение цельнопрессованных изделий позволяет эффективно заменять массивную древесину и фанеру.

Себестоимость сидений табуретов и других деталей мебели в целом на 30...50 % ниже себестоимости деталей из массивной древесины и фане- ры.

При производстве 1 млн. штук сборно-разборных тарных ящиков вместо деревянных экономится около 900 тыс. руб. и 85 тыс. м3 древесины.