Машини за огъване и полиране на пластмаси

МашиниВъв ФокусСп. Инженеринг ревю - брой 6/2021 • 17.09.2021

  • Машините за линейно огъване имат нагревателен елемент, който осигурява топлина, концентрирана само в няколко милиметра от ширината на детайла

  • Друга конструкция включва нагряване чрез горещ въздух по канали в нагревателна ролка и охлаждане със студен въздух в охлаждаща ролка

  • Професионално полиране на ръбове и повърхности на детайли с големи размери може да се извършва и с комплексни машини с цифрово програмно управление

 

Проектирането и осъществяването на една идея не е задължително да коства много усилия, средства и време. Технологиите за огъване и полиране на пластмаси са отличен пример за процеси на обработка, които отварят поле за креативност, без това да причинява твърде много разходи или излишни главоболия.

Повърхностната обработка посредством полиране допринася за оптималната функционалност на съответния продукт, но също така тази обработка е и първият знак за качество, който потребителят забелязва. Висококачествените повърхности с ниска грапавост се изискват преди всичко в технологиите за медицински нужди, производството на турбини и трансмисии, автомобилната индустрия и др. Полираните детайли могат да оптимизират устойчивостта на износване и да сведат до минимум консумацията на енергия и шума. Различните програми за полиране с абразиви, полиращи пасти и различни машини за обработка на повърхността чрез мокри или сухи методи предлагат решения за всякакви изисквания към повърхността на полимерните изделия.

Пластмасите се разделят на два вида полимери – твърди и еластични. Еластичните имат линеен строеж и термопластични свойства и са с модул на линейна деформация до 3,5.103 MPa. Термопластичните пластмаси при нагряване омекват, а при охлаждане се втвърдяват, без да променят свойствата си. Когато обаче биват преработвани многократно, в тях настъпват термодеструктивни процеси и те влошават свойствата си.

Съществуват два основни метода за огъване на пластмаси – с топлина и студено огъване. Огъването на термопластични пластмаси с прилагане на топлина е вид термоформоване. В общия случай на термоформоване целият материал е подложен на равномерно нагряване, но при някои специализирани процеси може да се нагряват само ограничени линейни участъци или да се огъват профили с голяма дължина на едната страна. Студеното огъване е друг процес, който е подходящ за формоване на поликарбонати и PETG. И двата метода се изпълняват от специализирани машини, които могат да огънат пластмасата под различни ъгли.


Машини за линейно огъване

В общия случай на горещо огъване на пластмаса материалът първо се нагрява в пещ, което повишава пластичността му. След това листът се поставя върху съответната матрица, възприема нейната форма и след охлаждане я запазва. Всички термопластични синтетични материали могат да се огъват безпроблемно чрез нагряване.

Машините за линейно огъване имат нагреваем елемент (най-често реотан), който осигурява топлина, концентрирана само в няколко милиметра ширина по дължина на работната маса. С такъв тип машини може да се обработва листов материал от различни видове термопласти като ацетилати, полистирол, поликарбонат, полиетилентерефталат, полиметил метакрилат (PETG), поливинилхлорид (PVC), поликарбонат (PC), акрилонитрил-бутадиен-стирен (ABS) и полипропилен (PP).

Полимерният материал се поставя върху нея и се нагрява само съответният линеен участък, по протежение на който в последствие ще се огъва. След като полимерът стане пластичен, той лесно се поддава на механично огъване, преди да се охлади. Това е бърз и лесен процес, но с него може да се произвеждат само изделия с ограничено разнообразие от базови форми. Нагретите полимери могат да бъдат захванати със скоби, така че получената форма да не се измени по време на охлаждането.

Машините с нагряващ реотан се използват за равномерно нагряване на термопластични пластмаси, за да се подготвят за огъване. По този начин може да се извършват огъвания с много малък радиус. Дебелината на материала може да бъде между 0,05 до 4,00 мм в зависимост от това какъв материал се обработва. Нагряващият елемент може да бъде с интегрирана защита срещу прегряване. След нагряването огъването се извършва по шаблон според съответния ъгъл.

На пазара се предлагат и различни варианти на настолни нагряващи рамки с долно нагряване или с долно и горно нагряване.

С машините с долно нагряване може да се обработва листов материал с дебелина до 6 мм и с различни работни ширини в зависимост от параметрите на модела. Едно често приложение на този вариант е в рекламния сектор за огъване на изделия от полиметил метакрилат. Нагряващите рамки с долно и горно нагряване могат да се използват с полимерни листове с дебелина до 12 мм благодарение на двустранната обработка. Някои модели разполагат с дигитален таймер, който с помощта на звуков сигнал предупреждава за приключване на процеса на нагряване и изваждане на материала. Температурата на нагряване се настройва според обработвания материал.

Тънки листове материал (от 0,3 до 1,5 мм.) могат да се огъват без опасност от изкривявания със специализирани профили за огъване на фолио с покритие от тефлон. Те са идеално решение за огъване на разпенени PVC плоскости, като не допускат образуването на странични издатъци в мястото на прегъване, които да трябва да се изрязват впоследствие.

Предлагат се опции за допълнително оборудване, което може да включва странични ограничители и калибрирана скала, разграфена с точност до милиметър, с цифрово регулиране на температурата и възможност за промяна на работната височина на нагревателния елемент и др. В зависимост от дължината, ограничителите се регулират лесно един спрямо друг. За да се покрият различните изисквания за размери на изделията, се предлагат различни по дължина и ширина ограничители и множество нагревателни елементи.

Най-практични са вариантите с модулна конструкция на масата, позволяваща добавяне на допълнителни нагреватели и регулиране на разстоянието между тях. По този начин може да се извършва едновременно огъване на няколко места, което значително намалява времето за работа. Охлаждането обикновено е въздушно и температурата се регулира плавно чрез индивидуални блокове за управление на нагревателите.

Машините също така могат да бъдат оборудвани и със система за автоматично подаване на детайла, лента за подаване и регулатор на скоростта за автоматично придвижване на листовия полимер през машината. Подаването на детайла към охлаждането също може да е с автоматично управление за максимална ефективност.


Машини за извиване на продълговати детайли

Машините, които се използват за огъване на пластмасови елементи, при които едната от страните значително превишава дължината на другите (като например различни видове профили) работят на различен принцип. Тези машини за огъване се състоят от работна плоскост, към която е фиксирана матрица посредством дорник с рамо, чийто край е фиксиран и позволява ротационно движение. В централната част на рамото са монтирани огъваща ролка и нагревателна ролка. Рамото също е свързано чрез съчленяваща връзка към друго рамо, към което е монтирана охлаждаща ролка. Посредством пружинна връзка с централната част се осигурява постоянен натиск на охлаждащата ролка при обработка на изделие. Към матрицата, нагряващата ролка и огъващата ролка е вградена нагревателна система, която загрява обработваното изделие до необходимата степен на пластичност. През канали в охлаждащата ролка се подава охлаждаща течност. Освен това в работната маса е прокаран жлеб, в който подвижно е монтирана опорна ролка, чиято позиция може да се променя според ъгъла на изделието.

Друга конструкция включва нагряване чрез горещ въздух по канали в нагревателната ролка и охлаждане със студен въздух по канали в охлаждащата ролка. Охлаждането може да бъде и водно.

Процесът на огъване се състои в позициониране на изделието така, че участъкът, който подлежи на огъване да влезе между матрицата, нагряващата ролка, огъващата ролка и охлаждаща ролка. След това зоната между матрицата и нагряващата ролка започва да се нагрява. В точките на контакт с ролките полимерът започва да се пластифицира, което води до намаляване усилието, необходимо за огъването на участъка върху матрицата. Огъващата ролка оказва влияние върху детайла като концентрира сила с посока, перпендикулярна на надлъжната му ос, ролките се въртят без приплъзване или триене. След като участъкът е огънат, той преминава през охлаждащата ролка и трайно възприема новата си форма.


Студено огъване

Поликарбонатът и PETG също така могат да бъдат обработвани чрез студено огъване. Тази техника включва прилагане на усилие върху листовия материал така, че да придобие желаната форма в студено състояние. След това листът се загрява до по-ниска температура (максимум 70 градуса) в пещ. Това премахва напрежението от материала, който запазва формата си след охлаждане. Предимствата на тази техника на обработка са, че няма видима разлика между необработения и обработения материал, а цената на производството на голяма серия е относително ниска.


Машини за полиране и шлифоване на пластмаса

Машините и инструментите за полиране предлагат на производителите на продукти от пластмаси, възможности за шлифоване и почистване на ръбове, ъгли, съединения и повърхности, като част от крайната им обработка или за целите на следващи процеси като залепване и съединяване. Машините за полиране на ръбове могат да намалят риска от грешки при производството на пластмасови компоненти, да редуцират разходите и същевременно да ускорят производството и повишат качеството на продуктите.

Посредством полиране почти всеки тип пластмаса може да се превърне в изключително оптически изчистен продукт. Някои материали обаче са по-подходящи за обработка чрез полиране или шлифоване от други. Най-удачният метод на обработка следва да се избере в зависимост от естеството на материала и търсения краен резултат, за да се удовлетворят изискванията на дадения проект.

Един наложил се метод за фино полиране използва памучна тъкан и е приложим за всички видове пластмаса. В резултат се постига гладка, блестяща повърхност, но оптическата яснота е ограничена. Полирането с горещ пламък е процес, подходящ само за някои видове материали, но осигурява изключително чиста повърхност, когато се използва правилно от квалифициран оператор. Полирането с пара е подходящо само за прозрачни пластмаси, но дава оптимални резултати. Съществуват инструменти за фино полиране, които постигат високи оптични качества на пластмасите. Те се прилагат за тясно специализирани приложения и резултатът обикновено е грапавост от порядъка на 100 ангстрьома.

Освен полиращите средства е необходимо да се избере и правилната машина за конкретното приложение. За по-ограничени производствени нужди подходящ избор са компактните инструменти за ръчна работа. Делташлайфът например е инструмент, специализиран в обработването на различни ъгли и ръбове. Правият шлайф се използва с различни накрайници според търсения резултат. Орбиталният шлайф е много подходящ инструмент за полиране на широки повърхности. Ролковият шлайф е много практична машина поради своята мобилност и улеснена употреба и възможността да обработва труднодостъпни повърхности с различни приставки за работа.

За индустриалните предприятия с големи производствени обеми целесъобразни решения са предлаганите на пазара напълно автоматизирани машини за полиране на повърхности и ръбове. Проектират се машини за специализирана обработка на определени видове пластмаси, като например машини за полиране на метакрилат (PMMA) и акрили. Благодарение на тясната специализация на оборудването се постигат висококачествени повърхностни характеристики. Новите полиращи машини са снабдени с накланящ се екран и възможност за позициониране на работната глава за полиране под наклон с ъгъл до 60°, което улеснява и ускорява работата.

Професионално полиране на ръбове и повърхности на детайли с големи размери се извършва и с комплексни машини с цифрово програмно управление, които освен други функции интегрират и този тип обработка. Оборудването с ЦПУ предлага много по-голяма степен на автоматизация на помощните функции и повече удобства на управлението, като сензорен екран, вградени библиотеки с материали и инструкции за обработка, автоматично задаване на стойности за параметрите на работа, обширна база данни с информация за свойствата на инструментите, видовете материали и опциите за различни финишни обработки.

Машините от индустриален клас трябва да са устойчиви на тежки условия на работната среда. Някои производители избират да вложат материали като UHPC (технически бетон) в изграждането на основата, който придава на машината изключителна стабилност и абсорбира вибрации до 95%. Детайлите се позиционират и закрепват към работната плоскост сигурно чрез захващащи скоби, които могат да се регулират според размера, като обхватът може да бъде от 0° до 63°.

 

 





ЕКСКЛУЗИВНО

Top