Механическая обработка

Необходимость механической обработки

Механическая обработка заготовок из ф-4 производится в тех случаях, когда требуется изготовить деталь сложной формы или с очень точными размерами. В основном заготовки из ф-4 получают прессованием и последующим спеканием в свободном состоянии при

температуре 360-390оС, а также плунжерной экструзией.

Основные технологии изготовления изделий из ф-4 не позволяют получать изделия с точными размерами. Попытки достичь этого с применением разных приёмов горячей переформовки заготовок не нашли широкого применения по разным причинам. В ТУ 5-810 [5] на заготовки общего назначения не включен ни один количественный показатель для свойств материала заготовок, а их размеры оговорены в ОСТ 6-05-322-74 [6].

Из изложенного видно, что заготовки в состоянии поставки имеют очень большие допуски. Лишь при механической обработке резанием можно получить детали с необходимыми допусками.

Механической обработке подвергают более 50% выпускаемых заготовок [4].

Применение деталей из ф-4

Механическая обработка фторопластовых заготовок (токарная, фрезерная) осуществляется для получения деталей разного вида. Это может быть следующее:

• уплотнительные манжеты различной формы и размеров для герметизации валов, штанг и штоков
• прокладки с разным сечением в поперечном направлении для герметизации фланцевых соединений, в том числе с использованием сварки
• уплотнительные и направляющие поршневые кольца для компрессоров
• подшипники и подпятники скольжения
• сёдла и штоки клапанов
• плёнки, начиная с толщины 8 мкм [15], ленты и листы, получаемые строжкой заготовок [17]
• стаканы, пробирки, колбы, чаши, воронки и тарелки разных размеров и форм [3]
• краны для отбора проб, для делительных воронок и пипеток
• опоры скольжения для узлов трубопроводов, газопроводов, сосудов и аппаратов
• корпуса, крышки и рабочие колёса для различных насосов
• свободные футерующие вкладыши для запорной и регулирующей арматуры
• антиадгезионные вкладыши для машин и аппаратов химических производств, для пищевой и медицинской промышленности
• поплавки для снижения или предотвращения испарения вредных веществ с поверхности жидкости в резервуарах или в различных ваннах
• детали различных медицинских приборов и инструментов, требующие проведения регулярной стерилизации
• сильфоны с разным соотношением диаметра и длины, с разной высотой, толщиной и шагом гофров
• кассеты для травления микросхем на кварцевых пластинах и на фольгированном фторопласте
• сопла для элегазовых выключателей с профилированным продольным сечением, получаемым с использованием станков с ЧПУ
• пластины, втулки, трубки, кольца, стержни и диски для их использования в качестве различных электрических изоляторов в троллейбусах, трамваях и метро
• электрические изоляторы для электровозов и тепловозов
• электрические изоляторы для различных электронагревателей и машин
• электрические изоляторы для гальванических ванн и ванн травления
• электроизолирующие прокладки и накладки для рельсовых стыков и стрелочных переводов на железнодорожном транспорте, для трамвайных путей и метро
• смотровые стекла, измерители уровня, химическая посуда и плёнки, полученные с использованием термопластичных фторполимеров в качестве материалов, прозрачных в видимой и инфракрасной областях спектра
• уплотнительные элементы арматуры и насосов, электрические изоляторы, антифрикционные детали различных машин и механизмов из ETFE, аналога ф-40, когда нужна стойкость к радиационная к излучению в сочетании с хорошими диэлектрическими свойствами, высокой механической прочностью, теплостойкостью, химической стойкостью, износостойкостью и отсутствием хладотекучести
• диски с профилированными отверстиями для вибрационных мешалок реакторов, используемых при работе с сильно агрессивными средами с высокой температурой
• насадочные тела для тепловых и массообменных процессов химических аппаратов.

Детали сложной формы или с большими габаритами могут быть изготовлены с использованием механически обработанных заготовок с применением таких технологий как:

сварка, например, для получения деталей сложной конфигурации или с большими размерами с использованием более мелких серийно выпускаемых промышленностью заготовок или нестандартных заготовок

горячее формование деталей типа против- ней, мембран для дозировочных насосов и т.п.

вырубка на штампах изделий сложной формы из листовых заготовок

обработка отливок из термопластичных фторполимеров, полученных методом трансфертного формования, в том числе с различными армирующими элементами.

Разработка изделий

Принципы конструирования изделий из фторопластов не могут быть такими же, как для металлических деталей и деталей из других пластмасс. Конструктор изделий из фторопластов должен знать:

• свойства фторопластов. Надо учитывать, что коэффициент термического линейного расширения у ф-4 на порядок больше, чем у стали [2]
• правила конструирования фторопластовых изделий по форме, размерам и допускам [16]
• достигаемую чистоту обработки на каждом виде используемого оборудования
• технологию изготовления фторопластовых заготовок
• технологию металлов
• технологию механической обработки заготовок из фторопластов
• принцип и условия работы конструируемой детали из конкретного вида и марки фторопласта в данной машине, аппарате или сооружении, чтобы уметь выбрать нужный материал
• представлять порядок сборки и монтажа детали, а также её замены
• возможные причины выхода из строя фторопластовой детали, зависящие от условий монтажа и эксплуатации
• порядок и правила испытания фторопластовой детали при контроле её качества и определении её работоспособности.

   

Наше предприятие готово взять на себя конструкторскую разработку изделия под Ваши задачи.

Достижимая точность обработки поле допуска и шероховатость поверхности.

Заказчиком изделия должна быть обоснована назначенная им ширина поля допуска на каждый размер. При этом заказчик обязательно должен учитывать большую величину коэффициента линейного термического расширения фторопластов. Заказчик должен понимать, что жёсткие допуски неизбежно вызывают удорожание стоимости изготовления детали. Есть методика определения стабильности размеров изделий из ПТФЭ [23]. Стабильность размеров детали зависит от материала, способа переработки сырья в заготовку и условий применения детали.

Точность обработки заготовок определяется размерами, формой и свойствами материала заготовок, возможностями станка и выбранными режимами резания.

При тщательном анализе условий применения фторопластовых деталей оказывается, что в большинстве случаев назначение жёстких допусков по аналогии с прообразами в виде деталей из металлов, является не только бесполезным, а иногда и противопоказанным. Практические допуски, которые могут легко обеспечиваться при изготовлении фторопластовой детали, составляют ±0,1 мм. В большинстве случаев этого более чем достаточно. Когда обоснованно требуются более жёсткие допуски, рекомендуется проанализировать задачу, сопоставив температурные расширения фторопластовой детали с закладываемой шириной поля допуска.

При назначении допусков на размеры изделий надо учитывать, что коэффициент линейного термического расширения ф-4 очень сильно зависит от температуры. По литературным данным при повышении температуры от 25 до 50 оС линейные размеры увеличиваются на 0,31%, а при снижении температуры от 25 до 0 оС размеры уменьшаются на 0,50%. А при температуре 19,6 оС происходит резкое изменение термического расширения материала у изделия из ф-4, сопровождающееся изменением объёма примерно на 1%. Промежуточные значения определяются интерполированием.

При конструировании изделий из ф-4 и назначении допусков на размеры следует учитывать также ползучесть ф-4 - деформацию под длительным действием нагрузки с учётом температуры эксплуатации.

Полезно проконсультироваться с квалифицированными изготовителем заготовок и производителем механической обработки, не забыв поговорить и с опытным конструктором изделий из фторопластов [8,16].

Процесс обработки, измерения и сборки деталей следует производить при одних и тех же температурах 23±2 оС. [12,19,24].

Процедуру контроля имеет смысл согласовывать между изготовителем и потребителем для проведения измерений в одинаковых условиях одними и теми же способами. При проведении измерений изделий из Ф-4 и композиций на его основе необходимо учесть следующее:

Перед выполнением измерений геометрических размеров изделий из ф-4, необходимо проведение кондиционирования изделий при температуре измерения в течение нескольких часов. Для ф-4 - не менее 4 часов, лучше - не менее суток.

При необходимости использования контроля размеров измерительным инструментом и калибрами следует учитывать возможность деформации измеряемой детали под действием усилия, прикладываемого для использования инструмента. При экономически и технически обоснованной такой необходимости надо договариваться о применении проходных и не проходных калибров или шаблонов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.Наше предприятие изготовит по Вашим чертежам необходимые изделия в нужном количестве, С УЧЕТОМ ВСЕГО ВЫШЕИЗЛОЖЕННОГО.

2.Следует учитывать, что при изготовлении изделий из ф-4 и композиций на его основе есть возможность организации нами подбора и поставки или разработки технологии получения требуемых заготовок с минимальными припусками на обработку и с организацией их производства.

3.Возможно совместное составление с Заказчиком технического задания для решения проблем с использованием фторопластов:

• при разработке конструкции изделия
• при подборе материала для изделий электротехнического назначения
• при формулировании требований к набору свойств материала изделия для конкретного случая применения.

   

4. Возможно также проведение следующих работ:

Организация подбора стандартных заготовок, выпускаемых промышленностью, из PTFE, PVDF, ETFE, ECTFE, FEP, PFA и из отечественных аналогов.

Организация разработок для получения нестандартных фторопластовых заготовок с минимальным припуском на механическую обработку.

Организация работ по изготовлению опытных партий или серийного производства нестандартных заготовок из различных видов и марок фторполимеров.

Разработка оснастки, инструментов и приспособлений для изготовления изделий требуемой формы и размеров из различных фторопластовых заготовок.

Составление экономического обоснования и сравнительных расчётов для определения целесообразности использования фторопластов при решении конкретной технической задачи у Заказчика.

Конструкторско-технологический отдел ООО ИнжХимСервис.

ЛИТЕРАТУРА

1.ГОСТ 10007-80. Фторопласт-4. Технические условия.

2.Чегодаев Д.Д., Наумова З.К., Дунаевская Ц.С. Фторопласты. Л., Госхимиздат, 1960. 192 с.

3.Горяинова А.В., Божков Г.К., Тихонова М.С. Фтороплаты в машиностроении. М., Машиностроение, 1971. 214 с.

4.Пугачёв А.К., Росляков О.А. Переработка фторопластов в изделия. Технология и оборудование. Л., Химия, 1987.168 с.

5.ТУ 6-05-810-88. Заготовки из фторопласта-4 и фторопласта-4А общего назначения.

6.ОСТ 6-05-322-74 Предельные отклонения от номинальных размеров.

7.ИСО 13 000-1 и ИСО 13 000-2. Пластики - заготовки из политетрафторэтилена (ПТФЭ).

8.Montaguti F. Le materie plastiche nell indastria meccanica: lavorazione all-ustensille. «La meccanica Italiana», 1976, v.12, № 97, рр. 17-22. //Особенности обработки фторопласта на металлорежущих станках. Перевод № А-22965. ВЦП НТЛиД. М., 1977. 16 c.

9. Штучный Б.П. Обработка пластмасс резанием. Справочное пособие. М., Машиностроение. 1974, 144 с.

10.Wiessner K. Tolerierung von PTFE-Erzeugnissen. Plaste und Kautschuk, 1975, Bd. 22, № 2, s. 166-167. Перевод № Ц-74973 ВЦП НИЛИД. М.1976. 8 с.

11. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.

12. Брацыхин Е.Л., Миндлин С.С., Стрельцов К.Н Переработка пластических масс в изделия. М.-Л., Химия.

13. Справочник по пластическим массам. Под ред. Катаева В.М., Попова В.А., Сажина Б.И. Изд. Второе. М., Химия, 1975. 448 с.

14. Qualitatsanforderunge, Prufrichtlinien und Toleranzen fur PTFE-Produkte. Herausgegeben von der Fachgruppe Fluor-Runstoffe im Gesamtverband Kunstoffverarbeitendende Industrie e.V. (GKV), Fraktfurt. 1993. ГКВ. Требования по качеству и стандарты на проведение испытаний по продукции ПТФЭ.

15. ГОСТ 24222-80. Плёнка и лента из фторопласта-4. Технические условия.

16. СТ СЭВ 368-76. ЕСКД. Допуски формы и расположения поверхностей. Указания на чертежах.

17. ТУ 96 2467-93. Листы из фторопласта-4. Технические условия.

18. ГОСТ 2.114. Технические условия.

19. Проспект фирмы «Hoechst». Синтез, свойства и способы переработки политетрафторэтилена.

20. Караванов Ю.И., Гринченко И.Г. Механическая обработка термопластов (органического стекла, фторопласта-4, полиэтилена). Сборник « Обработка пластмасс в машиностроении», Наука, 1968, стр. 86-105.

21. ГОСТ 12423-66. Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб).

22. ГОСТ Р 52857.4-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность. Расчёт на прочность и герметичность фланцевых соединений.